ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 4 2024 84 ТЕХНОЛОГИЯ строе охлаждение, места зарождения пор могут быть захвачены расплавленной ванной. С другой стороны, более медленные скорости охлаждения позволяют этим порам увеличиваться и иногда объединяться с соседними порами. В дальнейшем предложенное нами механическое шлифование позволяет еще больше снизить пористость металла за счет удаления дефектного слоя после наплавки, а также за счет удаления окисленного металла (рис. 4, 5). В наших экспериментах зафиксировано, что скорость подачи проволоки влияет на характеристики наплавленного валика, включая высоту шва, ширину шва и угол контакта (рис. 4, б). Влияние скорости подачи проволоки на ширину шва сложно контролировать. Первоначально ширина нанесенного валика достигает максимального значения, но затем начинает уменьшаться по мере увеличения скорости подачи проволоки. Это связано с тем, что угол контакта продолжает увеличиваться со скоростью подачи проволоки, поэтому недостаточное смачивание оказывает отрицательное воздействие на валик наплавки. Ток и напряжение дуги являются другими важными элементами в процессе оптимизации WAAM. Это основные параметры управления процессом, которые регулируют количество подаваемого и рассеиваемого тепла, тем самым влияя на осаждение сварного шва. Важно предотвратить неравномерное осаждение валиков и плохую шероховатость поверхности. Кроме того, чрезмерный приток тепла может привести к повторному расплавлению ранее осажденных слоев, что отрицательно скажется на микроструктуре, размерах валика и его механических характеристиках. Важно оптимизировать ток и напряжение для повышения общей эффективности процесса. Это позволяет получить оптимальное количество тепла, необходимое для расплавления металлов в процессе WAAM. Тем самым минимизируются дефекты, такие как волнистая морфология поверхности, неравномерные отложения слоев и время, необходимое для последующей обработки. Микроструктура материала наплавленных валиков, показанная на рис. 6, состоит из полигонального феррита (PF) и межзеренного пластинчатого перлита (P), что согласуется с работами других авторов по WAAM с низкоуглеродистыми проволоками [25]. Поэтому анализ размера зерна был выполнен на материале WAAM на основе микрофотографий (рис. 6, б). Размер зерна составил 25…35 мкм по сравнению с традиционной сваркой проволокой Св-08Г2С [24, 25]. Размер зерна обычно увеличивается по мере роста валиков с увеличением расстояния от основной пластины; это происходит из-за более медленного охлаждения вдали от пластины из-за уменьшающегося влияния эффекта теплоотвода [3–5, 22]. В WAAM затвердевание представляет собой серьезную проблему обработки материалов изза продвижения микроструктуры, содержащей крупные столбчатые зерна. Механические свойства наплавленных валиков представлены в табл. 1. Видно, что дополнительная механическая обработка каждого валика повышает механические свойства. В табл. 2 представлены результаты испытаний на ударную вязкость образцов. Значения ударной вязкости с дополнительной механической обработкой выше благодаря устранению пористости наплавленного металла (рис. 7). Результаты ультразвукового упрочнения последнего наплавленного слоя показали (рис. 8), что оно может сгладить профиль вершины шва, улучшить его микроструктуру, повысить микротвердость и ввести полезное сжимающее остаточное напряжение в поверхностный слой. Известно, что дополнительная обработка сварных швов позволяет создать сжимающие напряжения в поверхностном слое и тем самым повысить усталостную прочность [28, 29]. В работе [28] показано, что остаточное сжимающее напряжение было создано в области ультразвукового воздействия на глубине 1,5…1,7 мм и ширине 15 мм. Таким образом, проведенные нами исследования показали, что использование промежуточной операции механической обработки наплавленного валика повышает качество металла, а финишная операция ультразвуковой обработки верхнего валика (замыкающего процесс аддитивного выращивания) увеличивает твердость поверхностного слоя. Согласно результатам исследований [28, 29] установлено, что ультразвуковая обработка сварных швов и наплавленных валиков снижает количественные значения технологических остаточных напряжений. В наших дальнейших исследованиях
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1