Карташев М.Ф., Пермяков Г.Л., Трушников Д.Н., Миндибаев М.Р. Исследование влияния деформационного упрочнения на механические свойства образцов из сплава АМг5, полученных способом многослойной наплавки

Аннотация

Аддитивные технологии быстро развиваются, но промышленности требуется производство крупногабаритных деталей, а самые распространённые процессы, такие как селективное лазерное плавление и лазерная наплавка, не могут удовлетворить данному требованию. В этом направлении проволочно-дуговая многослойная наплавка позволяет производить крупногабаритные детали, к примеру, для аэрокосмической отрасли. Однако металл, полученный с помощью процесса дуговой наплавки, имеет большие остаточные напряжения из-за высоких скоростей наплавки и чрезмерного тепловложения. К тому же наплавленный металл имеет низкие механические свойства из-за влияния пористости и неблагоприятной микроструктуры. Деформационное упрочнение во время процесса наплавки, к примеру поверхностное деформационное упрочнение высоко-динамическим ударным воздействием, может улучшить структуру, снизить пористость и остаточные напряжения, тем самым улучшив свойства металла, полученного с помощью дуговой наплавки. В статье описано экспериментальное исследование механических свойств алюминиевых образцов, полученных методом многослойной наплавки при различных температурных циклах, с применением деформационного упрочнения и без применения деформационного упрочнения. Представлены результаты механических испытаний образцов. Обнаружено влияние деформационного упрочнения на механические свойства образцов из сплава АМг5.

Ключевые слова

Аддитивные технологии, многослойная наплавка, cold metal transfer, CMT, алюминий, АМг5, деформационное упрочнение, ударное воздействие, механические свойства, прочность при растяжении, ударная вязкость, проволочно-дуговая послойная наплавка, WAAM, дуговая сварка.

Карташев Максим Федорович – аспирант, инже-нер кафедры «Сварочное производство, метрология и технология материалов», Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Пермяков Глеб Львович – мл. науч. сотр. научно-исследовательской лаборатории «Обработка материалов высококонцентрированными источниками энергии», Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Трушников Дмитрий Николаевич – д-р техн. наук, проф. кафедры «Сварочное производство, метрология и технология материалов», Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Миндибаев Максим Ринатович – бакалавр кафедры «Сварочное производство, метрология и технология материалов», Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия. E-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

1. Wu Bintao; Pan Zengxi; Ding Donghong; Cuiuri Dominic; Li Huijun; Xu Jing; Norrish John, A review of the wire arc additive manufacturing of metals: properties, defects and quality improvement, JOURNAL OF MANUFACTURING PROCESSES 35, 2018, pp. 127–139.

2. Donghong Ding, Zengxi Pan *, Stephen van Duin, Huijun Li and Chen Shen, Fabricating Superior NiAl Bronze Components through Wire Arc Additive Manufacturing. Materials 2016, 9, 652.

3. Iván Tabernero, Amagoia Paskual, Pedro Álvarez, Alfredo Suárez, Study on Arc Welding processes for High Deposition Rate Additive Manufacturing, 19th CIRP Conference on Electro Physical and Chemical Machining, 23–27 April 2018, Bilbao, Spain. Eng. 68, 2018, pp. 358–362.

4. Lockett, Helen; Ding, Jialuo; Williams, Stewart and Martina, Filomeno (2017). Design for Wire + Arc Additive Manufacture: design rules and build orientation selection. Journal of Engineering Design, 28(7-9) pp. 568–598.

5. E.M. Ryan, T.J. Sabin, J.F. Watts, M.J. Whiting, The influence of build parameters and wire batch on porosity of wire and arc additive manufactured aluminium alloy 2319, Journal of Materials Processing Tech. 262, 2018, pp. 577–584.

6. Zeqi Hu, Xunpeng Qin, Tan Shao, Welding Thermal Simulation and Metallurgical Characteristics Analysis in WAAM for 5CrNiMo Hot Forging Die, International Conference on the Technology of Plasticity, ICTP 2017, 17–22 September 2017, Cambridge, United Kingdom, vol 207, 2017, pp 2203–2208.

7. J Bai et al, Porosity evolution in additively manufactured aluminium alloy during high temperature exposure 2017 IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 167 012045.

8. Markus Hirtler, Angelika Jedynak, Benjamin Sydow, Alexander Sviridov, and Markus Bambach, Investigation of microstructure and hardness of a rib geometry produced by metal forming and wire-arc additive manufacturing. MATEC Web of Conferences 190, 02005, 2018, ICNFT 2018.

9. Zhizhuang Hao, Sansan Ao, Yangchuan Cai, Wei Zhang and Zhen Luo, Formation of SUS304/Aluminum Alloys Using Wire and Arc Additive Manufacturing. Metals 2018, 8, 595.

10. Z D Ni, B L Dong, S B Lin, C L Yang, C L Fan, J X Shi, Numerical Analysis on Stress Evolution During GTA-Additive Manufacturing of Thin-Walled Aluminum Alloys. IOP Conf. Series: Journal of Physics: Conf. Series 1063, 2018 012083.

11. Qianru Wu, Jiping Lu, Changmeng Liu *, Hongli Fan, Xuezhi Shi, Jie Fu and Shuyuan Ma, Effect of Molten Pool Size on Microstructure and Tensile Properties of Wire Arc Additive Manufacturing of Ti-6Al-4V Alloy. Materials 2017, 10, 749.

12. Anthony R. McAndrew, Marta Alvarez Rosales, Paul A. Colegrove, Jan R. Hönnige, Alistair Ho, Romain Fayolle, Kamal Eyitayo, Ioan Stan, Punyawee Sukrongpang, Antoine Crochemore, Zsolt Pinter, Interpass rolling of Ti-6Al-4V wire+arc additively manufactured features for microstructural refinement. Additive Manufacturing 21, 2018, 340–349.

13. J. Donoghue, A.A. Antonysamy, F.Martina , P.A. Colegrove, S.W. Williams, P.B. Prangnell, The effectiveness of combining rolling deformation withWire–Arc Additive Manufacture on β-grain refinement and texture modification in Ti–6Al–4V, Materials Characterization, 2016, vol. 114, pp. 103–114.

14. Сапожников С.Б., Загребельный С.С., Шакиров А.А. Релаксация сварочных напряжений при помощи глубокого пластического деформирования // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Машиностроение, 2013. 13 (2). 81–86.

15. Baoqiang Cong, Zewu Qi, Bojin Qi, Hongye Sun, Gang Zhao and Jialuo Ding, A Comparative Study of Additively Manufactured Thin Wall and Block Structure with Al-6.3%Cu Alloy Using Cold Metal Transfer Process. Appl. Sci. 2017, 7, 275.

16. Jie Fu, Kun Qiu, Lin Gong, Changmeng Liu, Qianru Wu, Jiping Lu, Hongli Fan. Effect of Tool-Path on Morphology and Mechanical Properties of Ti-6Al-4V Fabricated by Wire and Arc Additive Manufacturing. MATEC Web of Conferences 128, 05009, 2017, EITCE 2017 .

17. X Zhang, F Martina, J Ding, X Wang and SW Williams, Fracture toughness and fatigue crack growth rate properties in wire+arc additive manufactured Ti-6Al-4V. Fract Engng Mater Struct, 2017, 40, 790–803.

Подробности: Опубликовано: 26 сентября 2019; Обновлено: 26 сентября 2019; Просмотров: 1696