ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

Введение. В работе представлены результаты исследования процесса аддитивного формообразования электрической дугой с аксиальной подачей стальной присадочной проволоки в среде защитных газов (технология GMAW) при дополнительном воздействии на электрическую дугу внешнего продольного магнитного поля. Цель работы: экспериментальное исследование влияния продольного магнитного поля при аддитивном формообразовании электрической дугой с аксиальной подачей присадочной проволоки из конструкционных сталей в среде защитных газов на изменение геометрических характеристик наплавляемых слоёв. Методы исследования. Изготовление образцов выполнялось на 5-координатной аддитивной установке, созданной на базе станка с ЧПУ. Параметры режима наплавки: напряжение 17,5 В; ток 55 А; проволока диаметром 1,2 мм; материал проволоки Св-08Г2С; скорость подачи проволоки 2267 мм/мин; ориентировочный диаметр валика 3,0 мм; длина валика 50 мм; количество проволоки на один валик 312,5 мм; количество слоев при наплавке стенки – пять; режим работы магнита: переменный ток с частотой 50 Гц; напряжение 30 В; измеренная магнитная индукция 5,7 мТл; начальная высота магнита над подложкой 10 мм; вылет электрода 10 мм; защитный газ – сварочная смесь CO₂-Ar; давление газа (расход) 0,15 МПа. Результаты и обсуждение. Проведенное экспериментальное исследование показало, что воздействие продольного магнитного поля статистически значимо повлияло на изменение размеров единичных наплавляемых слоёв, а именно увеличение их ширины на 34,1 % с рассчитанным показателем значимости, близким к нулю, и уменьшение высоты на 20,2 % с рассчитанным показателем значимости 2,7⋅10^–5; статистически значимо повлияло на изменение габаритных размеров образцов, состоящих из пяти слоёв, а именно ширина образцов увеличилась на 11,2 % c рассчитанным показателем значимости 4,3⋅10^–3, а высота образцов уменьшилась на 10,3 % c рассчитанным показателем значимости 6,3⋅10^–5; не оказало статистически значимого влияния на изменение величины отклонения от прямолинейности в вертикальном направлении для боковых стенок образцов c рассчитанным показателем значимости 0,3277; не оказало статистически значимого влияния на изменение погрешности ширины стенок образцов c показателем значимости 0,098.

1. Прогнозирование геометрии слоя при дуговом аддитивном производстве P-GMAW из алюминиевых сплавов / А.И. Куракин, И.Г. Струков, Я.П. Скобликов, В.М. Карпов, Е.И. Ефимов // Морские интеллектуальные технологии. – 2023. – № 2-1 (60). – С. 245–252. – DOI: 10.37220/MIT.2023.60.2.030.

2. Передовые технологии аддитивного производства металлических изделий / А.А. Осколков, Е.В. Матвеев, И.И. Безукладников, Д.Н. Трушников, Е.Л. Кротова // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2018. – Т. 20, № 3. – С. 90–105. – DOI: 10.15593/2224-9877/2018.3.11.

3. Study of the effect GMAW and SMAW welding combination with WAAM method / Jatmoko, A. Hanifah, M.A. Pratama, F.M. Rohimsyah // SPECTA Journal of Technology. – 2023. – Vol. 7 (2). – P. 549–555. – DOI: 10.35718/specta.v7i2.938.

4. Jafari D., Vaneker T., Gibson I. Wire and arc additive manufacturing: opportunities and challenges to control the quality and accuracy of manufactured parts // Materials & Design. – 2021. – Vol. 202. – P. 109471. – DOI: 10.1016/j.matdes.2021.109471.

5. Reduction of energy input in wire arc additive manufacturing (WAAM) with gas metal arc welding (GMAW) / P. Henckell, M. Gierth, Y. Ali, J. Reimann, J.P. Bergmann // Materials. – 2020. – Vol. 13 (11). – P. 2491. – DOI: 10.3390/ma13112491.

6. Размышляев А.Д., Агеева М.В., Лаврова Е.В. Измельчение структуры металла при дуговой наплавке под воздействием продольного магнитного поля // Автоматическая сварка. – 2019. – № 2. – С. 25–28. – DOI: 10.15407/as2019.02.03.

7. Размышляев А.Д., Миронова М.В., Лещенко А.И. Повышение качества стыковых соединений при дуговой сварке в продольном магнитном поле // Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки. – 2012. – № 24. – С. 190–196.

8. Миронова М.В. Влияние индукции продольного магнитного поля на проплавление основного металла при дуговой наплавке // Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки. – 2012. – № 25. – С. 141–146.

9. Черных А.В. Особенности плавления и движения электродного металла при дуговой сварке во внешнем постоянном продольном магнитном поле // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. – 2012. – № 4 (28). – С. 103–113.

10. Размышляев А.Д., Дели А.А., Миронова М.В. Влияние продольного магнитного поля на производительность расплавления проволоки при электродуговой наплавке под флюсом // Автоматическая сварка. – 2007. – № 6 (650). – С. 31–35.

11. Recent developments in the design, development, and analysis of the influence of external magnetic-field on gas-metal arc welding of non-ferrous alloys: review on optimization of arc-structure to enhance the morphology, and mechanical properties of welded joints for automotive applications / P. Sharma, S. Chattopadhyaya, N. Singh, A. Kumar, S. Sharma, C. Li, V. Kumar, S. Wojciechowski, G. Krolczyk, S.M. Eldin // Heliyon. – 2022. – Vol. 8 (12). – P. e11812. – DOI: 10.1016/j.heliyon.2022.e11812.

12. The effect of applying magnetic fields during welding AISI-304 stainless steel on stress corrosion cracking / F.F. Curiel, R. García, V.H. López, M.A. García, A. Contreras, M.A. García // International Journal of Electrochemical Science. – 2021. – Vol. 16 (3). – P. 210338. – DOI: 10.20964/2021.03.31.

13. 3D numerical study of external axial magnetic field-controlled high-current GMAW metal transfer behavior / L. Xiao, D. Fan, J. Huang, S. Tashiro, M. Tanaka // Materials. – 2020. – Vol. 13. – P. 5792. – DOI: 10.3390/ma13245792.

14. Effect of a magnetic field applied during fusion welding on the fatigue damage of 2205 duplex stainless steel joints / J. Rosado-Carrasco, U. Krupp, V. López, A. Giertler, M. Garcia-Rentería, J. González-Sánchez // International Journal of Fatigue. – 2018. – Vol. 121. – DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2018.12.022.

15. Размышляев А.Д., Агеева М.В. Влияние поперечного магнитного поля на структуру металла шва при электродуговой сварке стали 12Х18Н9Т // Инновационные технологии в машиностроении: сборник трудов IX Международной научно-практической конференции, Юрга, 24–26 мая 2018 г. – Юрга: Изд-во ТПУ, 2018. – С. 8–11.

16. Размышляев А.Д., Ярмонов С.В., Выдмыш П.А. Влияние частоты поперечного магнитного поля на производительность расплавления электродной проволоки при дуговой наплавке под флюсом // Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки. – 2014. – № 28. – С. 140–144.

17. Особенности проплавления основного металла при дуговой наплавке с воздействием поперечного магнитного поля / А.Д. Размышляев, М.В. Миронова, С.В. Ярмонов, П.А. Выдмыш // Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки. – 2012. – № 24. – С. 185–190.

18. Производительность расплавления электродной проволоки при дуговой наплавке под флюсом с воздействием поперечного магнитного поля / А.Д. Размышляев, М.В. Миронова, К.Г. Кузьменко, П.А. Выдмыш // Автоматическая сварка. – 2011. – № 5 (697). – С. 48–51.

19. Effect of external magnetic field on the forming, microstructure and property of TC4 titanium alloy during the directed energy deposition arc additive manufacturing / Y. Bao, H. Sun, X. Cai, S. Lin, C. Chen // Crystals. – 2023. – Vol. 13 (2). – P. 235. – DOI: 10.3390/cryst13020235.

20. Preparation and characterization of CMT wire arc additive manufacturing Al-5%Mg alloy depositions through assisted longitudinal magnetic field / Y. Hu, F. Chen, S. Cao, Y. Fan, R. Xie // Journal of Manufacturing Processes. – 2023. – Vol. 101. – P. 576–588. – DOI: 10.1016/j.jmapro.2023.05.104.

21. Effect of auxiliary longitudinal magnetic field on overlapping deposition of wire arc additive manufacturing / Z. Shan, Y. Wang, H. Song, J. Huang, Z. Haiou, X. Chen, C. Huang, R. Li // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2023. – Vol. 125. – P. 1383–1401. – DOI: 10.1007/s00170-022-10609-1.

22. Effect of external magnetic field on morphology and microstructure of wire arc additive manufacture / H. Zhao, Y. Li, Y. Sun, Z. Dong, H. Liu, A. Babkin, Y. Chang // Journal of Materials Science. – 2022. – Vol. 58. – P. 1769–1782. – DOI: 10.21203/rs.3.rs-1234284/v1.

23. Comparative investigation of wire arc additive manufacturing of Al?5%Mg alloy with and without external alternating magnetic field / W. Zhao, Y. Zhao, X. Zhang, J. Chen, W. Ou // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2022. – Vol. 119. – P. 2571–2587. – DOI: 10.1007/s00170-021-08466-5.

24. Effect of magnetic field on the microstructure and mechanical properties of Inconel 625 superalloy fabricated by wire arc additive manufacturing / Y. Wang, X. Chen, Q. Shen, C. Su, Y. Zhang, S. Jayalakshmi, A. Singh // Journal of Manufacturing Processes. – 2021. – Vol. 64. – P. 10–19. – DOI: 10.1016/j.jmapro.2021.01.008.

25. Effect of the metal transfer mode on the symmetry of bead geometry in WAAM aluminum / F. Veiga, A. Suarez, E. Aldalur, T. Bhujangrao // Symmetry. – 2021. – Vol. 13. – P. 1245. – DOI: 10.3390/sym13071245.

26. Бабенко Э.Г. Технологические процессы сварки, наплавки, обработки сплавов резанием и давлением. – Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2011. – 105 с.