Obrabotka Metallov 2020 Vol. 22 No. 3

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 22 No. 3 2020 19 TECHNOLOGY трехмерной моделью , созданной посредством компьютерного проектирования [1]. В качестве исходного материала используют металличе - ские порошки [2–17, 49] или проволоку [11–70] различных составов . Источником тепла является электронный пучок [2, 3, 5–11, 17–19, 29–31, 54], лазерный луч [2–5, 7–19, 23–28, 54] или электри - ческая дуга [15–17, 32–69]. Кроме того , в работе [62] был использован гибридный источник теп - ла , совмещавший в себе электрическую дугу и лазерный луч . Среди перечисленных методов аддитив - ного производства металлических изделий одним из наиболее хорошо изученных явля - ется послойная наплавка проволок . Это об - условлено несколькими причинами [15–17]. Во - первых , на рынке представлена широкая номенклатура выпускаемых качественных и относительно недорогих проволок , которые можно использовать в качестве материала для электродугового выращивания . Таким спосо - бом производили изделия из нелегированных тантала [45] и вольфрама [66, 67], титановых [32–45] и алюминиевых [55–62] сплавов , а также сплавов с эффектом памяти формы на основе Cu–Al [46] и Ni–Ti [69]. Помимо этого были исследованы нержавеющие [29, 45–54], инструментальные [65] и углеродистые кон - струкционные [30, 63] стали . Кроме того , были сделаны попытки создания композитных мате - риалов путем сплавления одновременно двух проволок : алюминия и титана [64], а также никелевого сплава и нержавеющей стали [68]. Во - вторых , архитектура производственных комплексов для данного процесса является открытой . Это позволяет использовать как промышленные роботы , так и автоматизиро - ванные трехкоординатные столы совместно с распространенными источниками питания , горелками и вспомогательным оборудовани - ем , предназначенным для дуговой сварки и наплавки . Например , плазменно - дуговую на - плавку использовали в исследованиях [32–40, 49], наплавку неплавящимся электродом – в работах [40–44, 47, 57, 61, 62, 64, 66, 67, 69] и механизированную дуговую наплавку пла - вящимся электродом в среде защитных газов – в [45–56, 58–60, 63, 65, 68], включая техноло - гию «cold metal transfer (CMT)» [45, 47, 49, 51, 52, 54, 56, 58–60, 63], наплавку короткой ду - гой [48] и двумя проволоками [50, 55], а также с подачей в зону горения дуги дополнитель - ной проволоки ( технология «cold wire») [68]. Перечисленные факторы вместе с относи - тельно высокой производительностью наплавки обусловливают перспективность данных тех - нологий , несмотря на сравнительно низкое ка - чество поверхности производимых изделий и необходимость их последующей механической обработки , а также высокую вероятность фор - мирования дефектов в виде пор , несплавлений между соседними валиками и слоями , деграда - ции структуры металла из - за воздействия много - численных термических циклов , а также остаточ - ные деформации и напряжения [15–17]. Каждый из упомянутых методов имеет свои достоинства и недостатки , поэтому выбор какого - либо из них в каждом конкретном случае необходимо осу - ществлять с точки зрения технологических воз - можностей и экономической целесообразности . Несмотря на существующее достаточно большое количество технологий выращивания металлических изделий сложной формы , неко - торые из них имеют очень высокую стоимость оборудования и соответственно высокую се - бестоимость . Поэтому разработка технологии и оборудования электродугового послойного выращивания металлических изделий являет - ся сложной актуальной задачей . Цель работы : исследование механических и трибологических свойств металлических изделий , выращенных электродуговым способов в среде защитных га - зов из углеродистой стали по разработанной тех - нологии . Технология аддитивного производства на основе электродуговой наплавки плавящимся электродом в среде активных газов – одна из наи - менее затратных с точки зрения первоначальных инвестиций и стоимости расходных материалов , а также обладающая высокой производительно - стью . Однако данный процесс имеет недостатки , среди которых наиболее существенными явля - ются большой размер зоны термического влия - ния ( ЗТВ ) и значительные остаточные напряже - ния вследствие перегрева . Они могут привести к снижению механических и эксплуатационных свойств построенных металлических изделий . Одним из путей минимизации данных проблем служит снижение температурного градиента вна -