ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 2 2025 142 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Условия изготовления биметаллических образцов на основе железных и медных сплавов методом проволочного электронно-лучевого аддитивного производства Ксения Осипович a, *, Евгений Сидоров b, Андрей Чумаевский c, Сергей Никонов d, Евгений Колубаев e Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Академический проспект, 2/4, Томск, 634055, Россия a https://orcid.org/0000-0001-9534-775X, osipovich_k@ispms.ru; b https://orcid.org/0009-0009-2665-7514, eas@ispms.ru; c https://orcid.org/0000-0002-1983-4385, tch7av@gmail.com; d https://orcid.org/0000-0002-5588-4718, SergRFF@ispms.ru; e https://orcid.org/0000-0001-7288-3656, eak@ispms.tsc.ru Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2025 Том 27 № 2 с. 142–158 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.2-142-158 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Современные методы аддитивного производства, такие как проволочная электронно-лучевая 3D-печать (ЭЛАП), представляют собой один из наиболее перспективных подходов к созданию ИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 620.18; 620.11; 621.791.9 История статьи: Поступила: 09 апреля 2025 Рецензирование: 17 апреля 2025 Принята к печати: 21 апреля 2025 Доступно онлайн: 15 июня 2025 Ключевые слова: Аддитивное производство П роволочная электронно-лучевая аддитивная технология Резкий интерфейс Плавный интерфейс Гетерогенная структ ура Тепловложения Макроструктура Финансирование Результаты получены в рамках проекта Российского Научного Фонда № 24-72-00118. АННОТАЦИЯ Введение. Проволочное электронно-лучевое аддитивное производство (ЭЛАП) – перспективная технология производства, позволяющая варьировать дизайном интерфейса в композиционных материалах, что затруднительно при использовании традиционных методов. Возможность управления локальными металлургическими процессами в ванне расплава является ключевым преимуществом технологии ЭЛАП. Было изучено влияние переменных параметров ЭЛАП (тип подачи проволок, характеристики развертки, значения погонной энергии) на возможность создания различного дизайна в биметаллических образцах на основе медных и железных сплавов. Установление взаимосвязи между структурообразованием и параметрами 3D-печати имеет большое значение для развития ЭЛАП. Цель работы. Установление влияния на качество получаемых изделий основных характеристик процесса ЭЛАП (силы тока, скорости подачи, тепловложения, стратегии печати и свойства материала) для формирования качественных биметаллических образцов с резким и плавным интерфейсом, гетерогенной структурой на основе медных и железных сплавов. Методы исследования. Особое внимание уделяется экспериментальным исследованиям, позволяющим оптимизировать процесс печати. Методом проволочного ЭЛАП получены биметаллические образцы с резким и плавным интерфейсом, гетерогенной структурой на основе медного и железного сплавов. В работе проанализированы значения тепловложения в зависимости от наносимого слоя; значения скорости подачи проволоки в зависимости от используемого материала; типы стратегии печати в зависимости от соотношения разнородных материалов в биметаллических образцах. Для визуализации качества выращенных биметаллических образцов с различным дизайном применяли цифровую камеру Pentax K-3 с фокусным расстоянием объектива 100 мм. Результаты и обсуждение. Основываясь на факторах взаимодействия электронного пучка с материалом, в данной работе систематически описаны возможности получения изделий на основе резкого и плавного интерфейса или гетерогенных материалов. Кроме того, были кратко описаны некоторые методы управления процессом для контроля дефектов с точки зрения факторов, влияющих на динамику ванны расплава, включая контроль термических условий процесса во время 3D-печати. Для формирования резкого интерфейса задается фиксированное значение тепловложения для каждого из рассматриваемых материалов: при нанесении слоев меди M1 оно составляет 0,09 кДж/мм, что в 2,5 раза меньше, чем значение тепловложения при нанесении слоев медного сплава БрАМц9-2; при нанесении слоев из железных сплавов 12Х18Н9Т тепловложение составляет 0,17 кДж/мм, что в 1,5 раза меньше, чем его значение при нанесении слоев железного сплава 09Г2С. Для формирования плавного интерфейса значения тепловложения не являлись фиксированными в зависимости от слоя, как и скорость подачи проволок в ванну расплава. При формировании гетерогенной структуры в биметаллическом образце применялось изменение стратегии печати в зависимости от процентного соотношения объема подаваемых проволок разнородных сплавов. Благодаря точному контролю процесса ЭЛАП были получены бездефектные биметаллические образцы на основе медных и железных сплавов. Для цитирования: Условия изготовления биметаллических образцов на основе железных и медных сплавов методом проволочного электронно-лучевого аддитивного производства / К.С. Осипович, Е.А. Сидоров, А.В. Чумаевский, С.Н. Никонов, Е.А. Колубаев // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2025. – Т. 27, № 2. – С. 142–158. – DOI: 10.17212/1994-63092025-27.2-142-158. ______ *Адрес для переписки Осипович Ксения Сергеевна, к.ф.-м.н. Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Академический проспект, 2/4, 634055, Томск, Россия Тел.: +7 999 499-57-53, e-mail: osipovich_k@ispms.ru сложных металлических конструкций с уникальными механическими и функциональными свойствами. На данный момент количество публикаций по изготовлению биметаллических образцов электронно-лучевым способом растет, что подтверждает актуальность исследований. Этот метод активно применяется в аэрокосмической, автомобильной и медицинской отраслях, где требуется высокая точность, прочность и надежность изделий [1]. В отличие от тради-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1