ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 1 2025 62 ТЕХНОЛОГИЯ сов привело к развитию методов аддитивного производства, основанных на наплавке металлической проволоки [1–3]. Указанный подход в сравнении с использованием порошковых материалов существенно сокращает время изготовления и снижает себестоимость заготовок благодаря более низкой цене проволоки. Однако метод наплавки проволокой часто приводит к недостаточному качеству поверхности, требующей дополнительной механической обработки. Кроме того, специфические условия охлаждения в процессе наплавки приводят к образованию микроструктуры с повышенной твердостью по сравнению с традиционными методами производства, такими как ковка или литье. Это особенно актуально при использовании жаропрочных материалов [4, 5]. Для демонстрации преимуществ и недостатков метода наплавки рассмотрим высокопрочный жаростойкий сплав – инконель 625. Его высокая стоимость и специфические свойства позволяют продемонстрировать преимущества и недостатки данного метода. Высокая твердость, достигаемая при наплавке инконеля 625, определяет необходимость применения специализированных методов механической обработки, направленных на оптимизацию процессов и минимизацию затрат [6–8]. В процессе послойной наплавки каждый новый слой наносится на предыдущий, который в свою очередь подвергается повторному нагреву и быстрому охлаждению [9]. Этот цикл нагрева и охлаждения оказывает значительное влияние на формирование микроструктуры. В случае использования мартенситных сталей относительно низкая критическая скорость охлаждения способствует образованию мартенситной структуры с высокой твердостью, что подтверждено исследованиями [10, 11]. Однако при использовании метода селективного лазерного плавления (SLM) или электродуговой наплавки (WAAM) с инконелем ситуация усложняется. Из-за высоких температур плавления и сложных фазовых превращений возникает анизотропия механических свойств готовой детали. Величина зерна, пористость и соответственно прочностные характеристики зависят от направления измерения, как показано в работах [12, 13]. Это связано с неоднородностью термического цикла в процессе послойного наращивания. Работа [14] демонстрирует анизотропию механических свойств изделий, изготовленных аддитивными методами, а работа [15] указывает на возможность частичной компенсации этого эффекта путем термообработки, что, однако, увеличивает затраты на производство. Кроме того, быстрое охлаждение при SLM или WAAM может приводить к образованию на поверхности заготовок из жаропрочных сплавов упрочненного поверхностного слоя с крайне высокой твердостью, что существенно осложняет последующую механическую обработку. Для инконеля этот эффект может быть еще более выраженным из-за его уникальных свойств и более высокой температуры плавления. Параметры процесса электродуговой наплавки, такие как температура подложки, скорость и траектория движения горелки [16, 17], существенно влияют на формирование микроструктуры и, как следствие, на механические свойства получаемой заготовки. Даже при оптимизации этих параметров неизбежно возникают структурные дефекты, такие как локальное упрочнение поверхности, неоднородность распределения фаз и микропор, что снижает предсказуемость механических свойств. WAAM как один из методов аддитивного производства характеризуется образованием анизотропной микроструктуры с неравномерным распределением напряжений и свойств по объему детали [18–20]. Это обусловлено послойным характером процесса наплавки, неравномерностью нагрева и охлаждения, а также внутренними напряжениями, возникающими в процессе кристаллизации расплава. Помимо неоднородности структуры технология WAAM часто приводит к образованию заготовок с низким качеством поверхности, требующей обязательной последующей механической обработки [21–23]. Это связано с неравномерностью наплавки, образованием наплывов, пористостью и другими дефектами поверхности. Необходимость дополнительной обработки значительно увеличивает общую стоимость производства и время изготовления детали. Для жаропрочных сплавов, обладающих высокой прочностью и твердостью, этот недостаток особенно актуален, так как обработка таких материалов требует применения высокопрочного инструмента и оптимизированных режимов резания, что еще больше усложняет процесс и повышает его стоимость [24, 25].
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1