Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 22 № 2 2020 66 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Результаты и обсуждение На рис . 2 представлены изображения об - разцов , полученных по различным режимам электронно - лучевого формирования согласно табл . 1. Внешний обзор полученных образцов показывает , что режимы 1, 2, 4–6 позволяют получить образцы из филаментов аустенитной стали марки 12 Х 18 Н 9 Т с удовлетворительны - ми формами и размерами . Параметры процесса печати , характерные для режимов 7 и 8, не по - зволяют осуществить процесс формирования образцов . По режиму 7 изделие неформируется ( рис . 2, ж ) по причине низкого значения погонной энергии (225 кДж / м ) в сочетании с высоким значением коэффициента подачи филамента ( k = 1,3). Фи - ламент не плавится вообще и аддитивный про - цесс не реализуется . Сочетание такого же зна - чения подачи филамента ( k = 1,3) с умеренным значением погонной энергии (368 кДж / м ) не обеспечивает устойчивого процесса формиро - вания изделия . Филамент плавится частично , и уже на третьем слое аддитивный процесс пре - кращается . Сочетание низких значений погонной энер - гии (225 кДж / м ) и коэффициента подачи про - волоки ( k = 0,9), реализованное в режиме 3, принципиально позволяет формировать изделие ( рис . 2, в ). Однако и в этом случае подведенной погонной энергии оказывается недостаточно для полного плавления филамента . Высокое зна - чение погонной энергии (650 кДж / м ), реализо - ванное в режимах 2 и 6, позволяет полностью плавить филамент независимо от коэффициента подачи ( k = 0,9 или k = 1,3), но одновременно с этим происходит чрезмерное оплавление ранее сформированных слоев . При этом оплавление материала формиру - емого изделия частично компенсируется по - вышенным объемом филамента при большем значении коэффициента его подачи , что реали - зовано в режиме 6 ( рис . 2, е ). Сочетание умерен - ного значения погонной энергии (368 кДж / м ) с низким значением коэффициента подачи фила - мента ( k = 0,9), реализованное в режиме 4, по - зволяет устойчиво формировать изделие с удов - летворительным внешним видом . Еще более лучший результат реализуется в режиме 5 ( рис . 2, д ) при сочетании высо - кого значения коэффициента подачи филамента ( k = 1,3) и также умеренного , но несколько боль - шего значения погонной энергии (400 кДж / м ). Как следует из сравнения геометрических раз - меров ( и внешнего вида ) изделий , сформиро - ванных по режимам 4 и 5, у последнего повы - шенная на 8,0 % погонная энергия позволила полностью переплавить подаваемый филамент без оплавления ранее сформированных слоев . В то же время при аналогичном значении по - гонной энергии (400 кДж / м ) в сочетании с низ - ким значением коэффициента подачи филамента ( k = 0,9) имеет место чрезмерное оплавление ра - нее сформированных слоев ( см . изображение из - делия , сформированного по режиму 1). Легирующие элементы , определяющие мар - ку материала , такие как хром , никель и титан , в стенках образцов по режимам 4–6 соответ - ствуют исходному филаменту ( табл . 2). В то же время содержание марганца как химического элемента , наиболее чувствительного к повышен - ным температурам в процессе переделов плав - лением , понизилось по сравнению с исходным материалом (1,163 % вес .) в 2 раза для режима 5 и в 6,5 раз для режима 6. Другими словами , по - вышенные значения погонной энергии вызы - вают избыточное испарение чувствительных к перегреву элементов . На рис . 3–6 приведены изображения макро - и микроструктуры изделий в сечениях , перпен - дикулярных направлению формирования слоев , сформированных при реализации эксперимента по оптимизации нового технологического про - цесса электронно - лучевой аддитивной техно - логии из филаментов аустенитной стали марки 12 Х 18 Н 9 Т . В режиме 2 при наибольшем значении погон - ной энергии (650 кДж / м ) в сочетании с наимень - шим значением коэффициента подачи проволоки ( k = 0,9) имеет место чрезмерное проплавление ранее сформированных слоев . Это приводит к проплавлению филамента в подложку на боль - шую глубину , а в последующих слоях – оплав - лению и растеканию расплавленного филамента по образцу . В результате формируются геоме - трически низкие по высоте и широкие образцы , а границы слоев практически не различимы . Это хорошо видно на изображении макроструктуры изделия на рис . 4, б .