OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 2 2025 143 EQUIPMENT. INSTRUMENTS ционных способов литья и фрезерования метод ЭЛАП позволяет печатать изделия из разнородных материалов с минимальными потерями материала и без необходимости использования форм и штампов [2]. Биметаллический образец изготавливается из двух материалов с различными свойствами, что позволяет получать изделие с характеристиками свойств, отличными от характеристик свойств отдельных материалов. При этом биметаллы не должны иметь дефектов в интерфейсе между разнородными материалами. При возникновении дефектов образцы утрачивают требуемые параметры механических или эксплуатационных свойств. Наиболее распространенным дизайном интерфейса биметаллических образцов является резкий переход от одного материала к другому – например, биметаллы с резким интерфейсом на основе системы «сталь – медь», изготовленные посредством лазерного спекания [3, 4]. Однако анализ литературы показал, что создание плавного интерфейса между разнородными материалами при использовании метода лазерного спекания затруднено. Поэтому ЭЛАП обеспечивает беспрецедентную свободу микроструктурного дизайна во время изготовления. Одним из фундаментальных аспектов, влияющих на эффективность ЭЛАП, является взаимодействие электронного луча с металлической проволокой [5]. Теория рассеяния электронов играет важную роль в определении глубины проникновения луча, формы и размера ванны расплава, а также в управлении тепловыми потоками, которые влияют на кристаллизацию материала [6]. Недостаточное внимание к этим факторам может привести к снижению механической прочности, ухудшению геометрической точности и увеличению количества дефектов в готовых изделиях [7]. Понимание этих процессов позволяет прогнозировать формирование микроструктуры, минимизировать дефекты, такие как пористость, трещины и неоднородность структуры, а также оптимизировать параметры печати для достижения наилучших результатов [8]. В основе процесса лежит катодный узел, наращивающий величину энергии для преодоления потенциального барьера за счет высокой температуры и разности потенциалов анода и катода [9]. Помимо катодного узла работают пушки, отвечающие за формирование и фокусировку направленных электронных пучков, которые ускоряются под действием электрического поля и фокусируются магнитным полем, таким образом формируется направленный электронный пучок [10]. Сфокусированный электронный луч, испускаемый катодом, под воздействием высоких температур преобразует выделяемую тепловую энергию, тем самым формируя локальный нагрев и осуществляя плавление материала. Путем одновременной работы податчика проволоки и электронного луча по заданной траектории послойно наращивается материал, который образует трехмерную структуру после затвердевания. В зависимости от величины энергии, испускаемой лучом, интенсивность рассеивания будет больше при меньшем значении энергии. Однако при большем значении энергии возникает вероятность расширения зоны термического влияния, что приводит к избыточному проплавлению подаваемой проволоки на подложку или уже нанесенные слои. Размер развертки в электронно-лучевой 3D-печати напрямую связан с диаметром электронного луча и его взаимодействием с материалом. Увеличение энергии электронов приводит к большей глубине проникновения, но также расширяет область рассеяния, что может снизить точность геометрии изготавливаемого изделия [1]. Для минимизации этого эффекта необходимо оптимизировать параметры луча, такие как энергия, фокусировка и плотность тока. Например, исследования показывают, что использование электронного луча с низкой энергией позволяет достичь более высокой точности геометрии изготавливаемого изделия, но ограничивает толщину наносимого слоя [2]. При высокой энергии электронного луча и низкой скорости сканирования энергия будет концентрироваться в поверхностных слоях, что может привести к локальному перегреву, и наоборот. При оптимальных параметрах энергия равномерно распределяется по объему, обеспечивая стабильное плавление и формирование качественной макро- и микроструктуры. Недостаточная передача энергии, обусловленная рассеянием электронов, может вызвать неполное расплавление материала, это способствует образованию пористости в структуре изделия. Кроме того, недостаточная энергия может препятствовать достижению температуры плавления, что негативно сказыва-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1