ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 4 2024 75 ТЕХНОЛОГИЯ Оценка качества и механических свойств получаемых слоев металла из низкоуглеродистой стали методом WAAM с использованием дополнительной механической и ультразвуковой обработки Юлия Карлина 1, a, *, Владимир Конюхов 2, b, Татьяна Опарина 2, c 1 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, Ярославское шоссе, 26, г. Москва, 129337, Россия 2 Иркутский национальный исследовательский технический университет, ул. Лермонтова, 83, г. Иркутск, 664074, Россия a https://orcid.org/0000-0001-6519-561X, jul.karlina@gmail.com; b https://orcid.org/0000-0001-9137-9404, konyukhov_vyu@mail.ru; c https://orcid.org/0000-0002-9062-6554, martusina2@yandex.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2024 Том 26 № 4 с. 75–91 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.4-75-91 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Достижения технологии аддитивного производства (AM) расширили области ее применения, и AM становится жизнеспособным вариантом для производства полностью функциональных металлических деталей [1–3]. Фактически металлическое AM в настоящее время ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.91.002 История статьи: Поступила: 14 сентября 2024 Рецензирование: 08 октября 2024 Принята к печати: 17 октября 2024 Доступно онлайн: 15 декабря 2024 Ключевые слова: Аддитивное производство Электродуговое выращивание WAAM Проволока Структура Ультразвуковое упрочнение Твёрдость Предел текучести Поры Газ АННОТАЦИЯ Введение. Аддитивное производство – это технология, которая позволяет печатать трехмерные (3D) компоненты слой за слоем в соответствии с цифровыми моделями. Полностью отличаясь от традиционных методов изготовления, таких как литье, ковка и механическая обработка, аддитивное производство представляет собой процесс изготовления, близкий к чистой форме, который может значительно расширить свободу проектирования и сократить время выполнения производства. Проблемы обработки материалов в Wire andArcAdditive Manufacturing (WAAM) обусловлены достижением показателей производительности, связанных с геометрическими, физическими и материальными свойствами. Жесткие допуски и строгие требования к целостности поверхности не могут быть достигнуты путем использования автономных технологий AM. Поэтому детали WAAM обычно требуют некоторой постобработки для соответствия требованиям, связанным с отделкой поверхности, размерными допусками и механическими свойствами. Не удивительно, что интеграция AM с технологиями постобработки в одно- и многоустановочные решения по обработке, обычно называемые гибридными AM, стала очень привлекательным предложением для промышленности. Цель работы: провести оценку качества и механических свойств получаемых слоев металла из низкоуглеродистой стали методом WAAM с использованием дополнительной механической и ультразвуковой обработки. Методы исследования. Для наплавки валиков выращиваемой стенки использовался робототехнический комплекс, в состав которого входят источник питания, блок управления, проволокопадающий механизм и горелка. Для ульразвуковой обработки применяли установку «Шмель». Для металлографических исследований использовали оптический и электронный микроскоп. Для выбора оптимальной скорости подачи проволоки и вольтамперной характеристики была выполнена наплавка на каждой регулировочной ступени скорости подачи проволоки и напряжения. Были проведены механические испытания на статистическое растяжение, анализ химического состава и металлографические исследования. Результаты и обсуждение. Газовая пористость является типичным дефектом, который возникает в процессе WAAM и должен быть устранен, поскольку он отрицательно влияет на механические свойства. Первоначально газовая пористость приводит к снижению механической прочности детали из-за повреждений от образования микротрещин. Кроме того, она часто приводит к тому, что осажденный слой имеет худшие усталостные свойства из-за пространственного распределения различных по форме и размеру структур. В наших экспериментах мы установили, что оптимальным показателем является диапазон скоростей подачи проволоки в 5…6 м/мин. Увеличение расхода защитного газа в пределах 8…14 л/мин позволяет снизить пористость в наплавленном металле практически до нуля. Механические свойства наплавленных валиков показывают, что среднее значение предела текучести после механической обработки выше, чем у образцов без обработки. Полученные данные из этих экспериментов хорошо согласуются с данными, представленными в литературе. Результаты настоящего исследования могут быть использованы в реальных технологических процессах WAAM. Для цитирования: Карлина Ю.И., Конюхов В.Ю., Опарина Т.А. Оценка качества и механических свойств получаемых слоев металла из низкоуглеродистой стали методом WAAM с использованием дополнительной механической и ультразвуковой обработки // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2024. – Т. 26, № 4. – С. 75–91. – DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.4-75-91. ______ *Адрес для переписки Карлина Юлия Игоревна, к.т.н., научный сотрудник Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, Ярославское шоссе, 26, 129337, г. Москва, Россия Тел.: +7 914 879-85-05, e-mail: jul.karlina@gmail.com
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1