OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 4 2025 207 MATERIAL SCIENCE ет стандартную сварочную дугу и проволочный присадочный материал [1]. В процессе WAAM электрическая дуга плавит проволоку, которая затем оседает послойно, формируя часть детали. Преимуществами применения WAAM-метода являются высокая скорость наплавки, возможность изготовления крупногабаритных деталей и относительная экономичность [2]. Однако, как и многие АТ, основанные на послойном осаждении материала, технология WAAM обусловливает формирование анизотропии (различия по направлениям) физико-механических свойств синтезируемых материалов [3, 4]. Это достаточно важно для практического применения указанной технологии при создании ответственных сложно нагруженных деталей. Анизотропия в материалах, полученных WAAM-методом, возникает вследствие специфики термодинамических условий процесса. Одним из таких условий является направленное тепловложение, т. е. когда дуга последовательно расплавляет проволоку, создавая локальные объемы расплава (сварочные ванны), которые быстро затвердевают. Это приводит к формированию ярко выраженной столбчато-дендритной микроструктуры [5], ориентированной обычно вверх от подложки или предыдущего слоя и радиально от центра валика [6]. Другим условием являются особенности процесса послойного наплавления, когда создается слоистая макроструктура с границами между валиками и слоями. Эти границы могут быть зонами с измененными химическим составом, размерами зерен, плотностью дефектов и остаточными напряжениями. Вдоль границ валиков или слоев возникающие дефекты (поры и непровары) могут иметь вытянутую форму и предпочтительную ориентацию [7]. При наплавке синтезированный материал испытывает сложные термические циклы, поскольку каждый вновь наплавляемый слой подвергает нижележащие слои многократному нагреву и охлаждению, что приводит к рекристаллизации, росту зерен, фазовым превращениям в ранее отложенных слоях, а также к развитию значительных остаточных напряжений из-за неравномерного нагрева и охлаждения [8]. Исследования показали, что при использовании WAAM-технологии для различных сплавов механические свойства получаемых материалов, такие как предел прочности и относительное удлинение, часто зависят от направления изготовления. Как правило, эти характеристики оказываются выше в горизонтальном направлении по сравнению с вертикальным [9], причем разница варьируется в зависимости от материала и может достигать значительных величин [10–12]. Однако существуют технологические режимы, позволяющие обеспечить относительно изотропное поведение [13]. Кроме того, для некоторых сплавов, например магниевого AZ31, наблюдается противоположная тенденция: лучшие механические свойства выявляются в вертикальном направлении [14], что также указывает на выраженную анизотропию структуры и свойств изделий, полученных WAAM-методом. Возможность направления свойств материала в нужную сторону позволяет оптимизировать изделие и делать его эксплуатационные свойства более эффективными. Для управления анизотропией свойств синтезируемого материала WAAM-методом существует целый комплекс мероприятий: – подбор режимов с пониженным тепловложением [15]; – использование импульсных или CMTрежимов (Cold Metal Transfer) для уменьшения объема сварочной ванны и термического воздействия [16]; – применение стратегий, меняющих направление наплавки для «разбивания» столбчатой структуры [17]; – предварительный и сопутствующий подогрев подложки [18]; – термическая обработка для снятия напряжений, выравнивания структуры и достижения требуемого комплекса свойств [19]; – применение поверхностного пластического деформирования после синтезирования (дробеструйная обработка) или во время синтезирования (ультразвуковая обработка, накатывание роликом, ударная проковка, волновое деформационное упрочнение) каждого или нескольких слоев для измельчения зерна и разрушения столбчатой структуры, снижения пористости, а также для создания сжимающих остаточных напряжений на поверхности [20]. Целью настоящей работы является количественная оценка анизотропии механических свойств материалов, синтезированных методом WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing). Для
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1