Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Микроструктура и механические свойства слоистой заготовки из различных аустенитных сталей, выращенной методом аддитивной электродуговой наплавки

Юрий Георгиевич Кабалдин, Дмитрий Александрович Шатагин, Михаил Алексеевич Чернигин, Максим Сергеевич Аносов

Аннотация


Исследована возможность применения технологии электродуговой наплавки (WAAM) для аддитивного выращивания заготовок с использованием проволоки путем последовательного нанесения слоев нержавеющих сталей трех марок. Проведены металлографические исследования, ферромагнитный анализ, испытания на растяжение и усталость. Установлено, что химический состав используемых нержавеющих сталей оказывает значительное влияние на морфологию и развитость дендритов, образующихся при наплавке. Отсутствие несплавлений и других дефектов технологического характера на границах наплавочных валиков показало возможность применения WAAM при наплавке би- и триметаллов. Анализ изломов образцов подтвердил высокое качество сплавления аустенитных сталей различного состава между собой и однородность металла наплавки. Содержание ферромагнитных фаз в наплавленных образцах непосредственно после аддитивного выращивания значительно ниже расчетных для стали 07Х25Н13 и практически достигает значений для этой стали после термической обработки.

Ключевые слова


аддитивное выращивание; электродуговая наплавка; слоистая заготовка; аустенитная сталь; механические свойства; микроструктура

Полный текст:

PDF

Литература


Li Johnnie Liew Zhong, Alkahari M. R., Rosli N. A. B. et al. Review of wire arc additive manufacturing for 3D metal printing // Int. J. Autom. Technol. 2019. V. 13, Is. 3. P. 346 – 353. DOI: 10.20965/ijat.2019.p0346

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

Cunningham C. R., Wikshåland S., Xu F. et al. Cost modelling and sensitivity analysis of wire and arc additive manufacturing // Procedia Manuf. 2017. V. 11. P. 650 – 657. DOI: 10.1016/j.promfg.2017.07.163

Pant H., Arora A., Gopakumar G. S. et al. Applications of wire arc additive manufacturing (WAAM) for aerospace component manufacturing // Int. J. Autom. Technol. 2023. V. 127. P. 4995 – 5011. DOI: 10.1007/s00170-023-11623-7

Ding Donghong, Pan Zengxi, Cuiuri D., Li Huijun. Wire-feed additive manufacturing of metal components: technologies, developments and future interests // Int. J. Autom. Technol. 2015. V. 81. P. 465 – 481. DOI: 10.1007/s00170-015-7077-3

Wu Bintao, Pan Zengxi, Ding Donghong et al. A review of the wire arc additive manufacturing of metals: Properties, defects and quality improvement // J. Manuf. Process. 2018. V. 35. P. 127 – 139. DOI: 10.1016/j.jmapro.2018.08.001

Williams S. W., Martina F., Addison A. C. et al. Wire + arc additive manufacturing // Mater. Sci. Technol. 2016. V. 32, Is. 7. P. 641 – 647. DOI: 10.1179/1743284715Y.0000000073

Gu Jianglong, Ding Jialuo, Williams S. W. et al. The strengthening effect of inter-layer cold working and post-deposition heat treatment on the additively manufactured Al – 6.3Cu alloy // Mater. Sci. Eng. A. 2016. V. 651. P. 18 – 26. DOI: 10.1016/j.msea.2015.10.101

Guo Nannan, Leu Ming. Additive manufacturing: Technology, applications and research needs // Front. Mech. Eng. 2013. V. 8. P. 215 – 243. DOI: 10.1007/s11465-013-0248-8

Xu Fujia, Lv Yaohui, Liu Yuxin et al. Microstructural evolution and mechanical properties of Inconel 625 alloy during Pulsed Plasma Arc Deposition Process // J. Mater. Sci. Technol. 2013. V. 29, Is. 5. P. 480 – 488. DOI: 10.1016/j.jmst. 2013.02.010

Калиненко Н. П., Васильева М. А., Радостев Ю. А. Атлас дефектов сварных соединений и основного металла: учебное пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2011. 71 с.

Воробьев Р. А., Геворгян Г. А., Мордовина Ю. С., Чернигин М. А. Структурообразование при термообработке аустенитной стали 07Х25Н13, полученной электродуговой наплавкой WAAM // Инновационные технологии в материаловедении и машиностроении (ИТММ-2023): Материалы VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Пермь, 23 – 27 октября 2023 г. Пермь: Пермский национальный исследовательский политехн. ун-т, 2023. С. 67 – 71.

Chen X., Li J., Cheng X. et al. Microstructure and mechanical properties of the austenitic stainless steel 316L fabricated by gas metal arc additive manufacturing // Mater. Sci. Eng. A. 2017. V. 703. P. 567 – 577. DOI: 10.1016/j.msea.2017.05.024

Gürol U., Kocaman E., Dilibal S., Koçak M. A comparative study on the microstructure, mechanical properties, wear and corrosion behaviors of SS 316 austenitic stainless steels manufactured by casting and WAAM technologies // CIRP J. Manuf. Sci. Technol. 2023. V. 47. P. 215 – 227. DOI: 10.1016/j.cirpj.2023.10.005

Кабалдин Ю. Г., Сорокина С. А., Чернигин М. А. и др. Влияние режима аустенитизации на структуру аустенитной стали 07Х25Н13, полученной методом WAAM // Черные металлы. 2024. № 2. С. 32 – 37.

Кузнецов М. А., Карцев Д. С., Журавков С. П., Баранникова С. А. Структурообразование и коррозионная стойкость сварных соединений из стали аустенитного класса // Технологии и материалы. 2015. № 1. С. 18 – 24.

Однобокова М. В., Беляков А. Н., Еникеев Н. А., Кайбышев Р. О. Стабильность ультрамелкозернистой структуры аустенитных коррозионно-стойких сталей в процессе отжига // ФММ. 2021. Т. 122, № 8. С. 831 – 837. DOI 10.31857/S0015323021070068

Astafurov S., Astafurova E. Phase composition of austenitic stainless steels in additive manufacturing: A Review // Metals. 2021. V. 11. Art. 1052. DOI: 10.3390/met11071052

Chen X., Li J., Cheng X. et al. Microstructure and mechanical properties of the austenitic stainless steel 316L fabricated by gas metal arc additive manufacturing // Mater. Sci. Eng. A. 2017. V. 703. P. 567 – 577. DOI: 10.1016/j.msea.2017.05.024

Kabaldin Y., Shatagin D., Ryabov D. et al. Microstructure, phase composition, and mechanical properties of a layered bimetallic composite ER70S 6-ER309LSI obtained by the WAAM method // Metals. 2023. V. 13. Art. 851. DOI: 10.3390/met13050851.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2024.6.48-53

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024