OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 4 2025 63 TECHNOLOGY Введение Аддитивное производство изделий с применением дуговой наплавки проволокой (Wire Arc Additive Manufacturing, WAAM) благодаря высокой скорости наплавки (до 800 г/мин) и низкой себестоимости (на порядок дешевле использования порошка) демонстрирует значительные преимущества в области быстрого прототипирования, в едином формовании сложных структур и изготовлении специальных функциональных материалов по требованию, что делает ее основным направлением развития аддитивного производства (Additive Manufacturing, AM) [1–7]. Среди способов дуговой наплавки технология холодного переноса металла (Cold Metal Transfer, CMT) наиболее интересна благодаря управлению короткими замыканиями, поэтому она значительно снижает требуемое тепловложение и способствует измельчению зерен, что делает ее наиболее используемой для WAAM при невысоких требованиях к точности размеров и шероховатости поверхности, получаемых непосредственно в процессе синтеза заготовки [6, 7]. Аустенитная нержавеющая сталь благодаря высокой пластичности, превосходной прочности и хорошей коррозионной стойкости стала предпочтительным материалом для аддитивного производства в инженерных и медицинских областях [8]. Однако из-за высокой сложности тепловых процессов в аддитивном производстве микроструктура и механические свойства напечатанных деталей из аустенитной нержавеющей стали становятся сложными для прогнозирования. Например, в образцах из нержавеющей стали AISI 308LSi, полученных послойной электродуговой наплавкой в среде аргона с использованием графитовых ограничителей, наблюдается более равномерный рост элементов структуры и увеличение твердости за счет более активной диффузии δ-феррита в аустенит в среднем на 12 % [9]. Различия в условиях охлаждения приводят к тому, что разница пределов прочности на растяжение между верхней и нижней частями образцов из нержавеющей стали AISI 304 составляет до 10 % [10]. Направленная теплопередача вызывает различие в 10 % предела прочности на растяжение в разных направлениях у нержавеющей стали AISI 316L [11]. Кроме того, качество поверхности деталей, полученных методом АМ, особенно методом WAAM, низкое. Высокое тепловложение приводит к нестабильности и растеканию сварочной ванны, а также сопровождается проблемой прилипания капель расплава к поверхности материала заготовки. Неровность боковой поверхности изделия, очерченной сварными валиками, составляет значительную величину, достигая 1,06 мм [12]. Таким образом, для повышения качества поверхности деталей требуется последующая механическая обработка [13]. Более того, при обработке нержавеющей стали высокая пластичность приводит к выраженному деформационному упрочнению обработанной поверхности, а также вызывает такие технологические проблемы, как адгезионное налипание прирезцовой поверхности стружки на поверхность инструмента, появление на ней нароста и микрораковины в обработанной поверхности. В работе [14] исследовались сила резания и качество обработанной поверхности образцов из стали 316L, полученных методом лазерного спекания порошка при различных параметрах печати; в работе [15] – сила резания и качество поверхности образцов, изготовленных методом лазерной наплавки порошка, при различных скоростях фрезерования. Ни в одной из указанных работ не проводилось сравнение с традиционными прокатанными образцами. В аддитивном производстве методом наплавки проволокой часто используется проволока производства КНР, поэтому важно сравнить образцы, полученные в России и в КНР, учитывая особенности процесса синтеза образцов в КНР и разницу в химическом составе исходной проволоки. Исходя из вышеизложенного и в связи с тем, что в настоящее время основное внимание уделяется исследованию обрабатываемости никелевых жаропрочных сплавов и титановых сплавов методами АМ, тогда как данные по обрабатываемости аустенитных нержавеющих сталей остаются недостаточными [16], существует необходимость в исследовании обрабатываемости заготовок из аустенитной нержавеющей стали, особенно изготовленных методом WAAM, в сравнении с прокатанными образцами. Цель данной работы состоит в определении структуры и механических свойств на различных участках наплавленного образца, изго-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1