Обработка металлов

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

ТЕХНОЛОГИЯ • ОБОРУДОВАНИЕ • ИНСТРУМЕНТЫ
Print ISSN: 1994-6309    Online ISSN: 2541-819X
English | Русский

Последний выпуск
Том 26, № 4 Октябрь - Декабрь 2024

Оценка качества и механических свойств получаемых слоев металла из низкоуглеродистой стали методом WAAM с использованием дополнительной механической и ультразвуковой обработки

Том 26, № 4 Октябрь - Декабрь 2024
Авторы:

Карлина Юлия Игоревна,
Конюхов Владимир Юрьевич,
Опарина Татьяна Александровна
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/1994-6309-2024-26.4-75-91
Аннотация

Введение. Аддитивное производство – это технология, которая позволяет печатать трехмерные (3D) компоненты слой за слоем в соответствии с цифровыми моделями. Полностью отличаясь от традиционных методов изготовления, таких как литье, ковка и механическая обработка, аддитивное производство представляет собой процесс изготовления, близкий к чистой форме, который может значительно расширить свободу проектирования и сократить время выполнения производства. Проблемы обработки материалов в Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) обусловлены достижением показателей производительности, связанных с геометрическими, физическими и материальными свойствами. Жесткие допуски и строгие требования к целостности поверхности не могут быть достигнуты путем использования автономных технологий AM. Поэтому детали WAAM обычно требуют некоторой постобработки для соответствия требованиям, связанным с отделкой поверхности, размерными допусками и механическими свойствами. Не удивительно, что интеграция AM с технологиями постобработки в одно- и многоустановочные решения по обработке, обычно называемые гибридными AM, стала очень привлекательным предложением для промышленности. Цель работы: провести оценку качества и механических свойств получаемых слоев металла из низкоуглеродистой стали методом WAAM с использованием дополнительной механической и ультразвуковой обработки. Методы исследования. Для наплавки валиков выращиваемой стенки использовался робототехнический комплекс, в состав которого входят источник питания, блок управления, проволокопадающий механизм и горелка. Для ульразвуковой обработки применяли установку «Шмель». Для металлографических исследований использовали оптический и электронный микроскоп. Для выбора оптимальной скорости подачи проволоки и вольт-амперной характеристики была выполнена наплавка на каждой регулировочной ступени скорости подачи проволоки и напряжения. Были проведены механические испытания на статистическое растяжение, анализ химического состава и металлографические исследования. Результаты и обсуждение. Газовая пористость является типичным дефектом, который возникает в процессе WAAM и должен быть устранен, поскольку он отрицательно влияет на механические свойства. Первоначально газовая пористость приводит к снижению механической прочности детали из-за повреждений от образования микротрещин. Кроме того, она часто приводит к тому, что осажденный слой имеет худшие усталостные свойства из-за пространственного распределения различных по форме и размеру структур. В наших экспериментах мы установили, что оптимальным показателем является диапазон скоростей подачи проволоки в 5…6 м/мин. Увеличение расхода защитного газа в пределах 8…14 л/мин позволяет снизить пористость в наплавленном металле практически до нуля. Механические свойства наплавленных валиков показывают, что среднее значение предела текучести после механической обработки выше, чем у образцов без обработки. Полученные данные из этих экспериментов хорошо согласуются с данными, представленными в литературе. Результаты настоящего исследования могут быть использованы в реальных технологических процессах WAAM.


Ключевые слова: Аддитивное производство, электродуговое выращивание, WAAM, проволока, структура, ультразвуковое упрочнение, твёрдость, предел текучести, поры, газ
Для цитирования:

Карлина Ю.И., Конюхов В.Ю., Опарина Т.А. Оценка качества и механических свойств получаемых слоев металла из низкоуглеродистой стали методом WAAM с использованием дополнительной механической и ультразвуковой обработки // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2024. – Т. 26, № 4. – С. 75–91. – DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.4-75-91.

For citation:

Karlina Yu.I., Konyukhov V.Yu., Oparina T.A. Assessment of the quality and mechanical properties of metal layers from low-carbon steel obtained by the WAAM method with the use of additional using additional mechanical and ultrasonic processing. Obrabotka metallov (tekhnologiya, oborudovanie, instrumenty) = Metal Working and Material Science, 2024, vol. 26, no. 4, pp. 75–91. DOI: 10.17212/1994-6309-2024-26.4-75-91. (In Russian).

Просмотров: 145