OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 4 2024 83 TECHNOLOGY a б Рис. 8. Результаты ультразвукового упрочнения верхнего валика (а) и распределение твердости в поверхностном слое (б) Fig. 8. Results of ultrasonic hardening of the top bead (a) and hardness distribution in the surface layer (б) Известно, что газовая пористость является типичным дефектом, который возникает в процессе WAAM и должен быть устранен, поскольку он отрицательно влияет на механические свойства [23, 24]. Первоначально газовая пористость приводит к снижению механической прочности детали из-за повреждения 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 [24]. Другим фактором, способствующим образованию пористости в слоистой структуре, является преобладание поверхностных загрязнителей в сырье, таких как влага, примеси и жир. Газовые поры обычно захватываются в самом верхнем слое зоны сплавления и распределяются по направлению к верхней части затвердевшей расплавленной ванны. Когда тонкие оксидные пленки быстро образуются на поверхности расплавленной ванны, они легко поглощают молекулярный водород и влагу из воздуха, что затем увеличивает количество водорода, присутствующего в верхней части каждого слоя. В результате обычно больше захваченного водорода и мелких микропор находится в зоне линии сплавления каждого слоя; они могут расти и объединяться в более крупные поры при воздействии высоких температур. Следовательно, более крупные поры часто наблюдаются вдоль зоны линии сплавления между слоями. Пористость является одним из наиболее распространенных и нежелательных дефектов, который сильно ухудшает такие свойства сварных швов, как прочность и усталость. Результаты нашего исследования показывают, что скорость потока защитного газа влияет на качество детали. Увеличение скорости потока газа снижает пористость в пределах исследуемого диапазона. Испытания трека одиночного сканирования, проведенные в исследовании [24], показывают, что даже при треках одиночного сканирования геометрия ванны расплава существенно зависит от условий потока защитного газа. В наших экспериментах (рис. 3) видно, что увеличение расхода защитного газа в пределах 8…14 л/мин позволяет снизить пористость в наплавленном металле практически до нуля. Поры, захваченные газом, имеют сферическую форму (рис. 3). Поры развиваются в течение всего времени процесса из-за захвата газа, пересыщения растворенных газов и химической реакции внутри расплавленной ванны, что приводит к образованию газообразных продуктов [23, 24]. Когда равновесное давление газа превышает сумму его гидростатического, атмосферного и капиллярного давлений, существует большая вероятность зарождения запертых газовых дырок. Зародышеобразующие поры приводят к вакансиям [18, 21], позволяя пересыщенным газам проникать в расплавленную ванну. Когда происходит бы-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1