,

,

Методика определения режимов послойной электронно-лучевой наплавки проволоки для аддитивных технологий


Аннотация

Электронно-лучевая наплавка проволоки — процесс, предполагающий использование электронного луча в качестве источника энергии и проволоки как сырьевого материала для создания металлических изделий в вакуумной камере. Данная технология может быть широко использована в производстве благодаря большой экономии металла, высокой скорости построения деталей и хорошему качеству изделий. Приведена разработка расчетной методики определения режимов электронно-лучевой наплавки проволоки из коррозионно-стойкой аустенитной стали 316L на подложку из такого же материала. Расчетный метод связывает основные параметры процесса: ток электронного луча, скорость подачи присадочной проволоки и перемещение электронной пушки (скорость наплавки) и их влияние на геометрию, микроструктуру и механические свойства полученных валиков. Указанная методика предполагает, что мощность электронного луча тратится на нагрев и плавление проволоки и материала подложки. Для учета тепловых потерь введен термический коэффициент полезного действия (КПД) процесса. Анализ макроструктуры позволил оценить термический КПД и влияние основных параметров процесса на него. При анализе микроструктуры наплавленных валиков было отмечено, что при кристаллизации металла образуются столбчатые кристаллы (дендриты). Установлено, что определяющим фактором, влияющим на размер дендритов, является скорость перемещения электронной пушки (скорость наплавки), которая воздействует на скорость охлаждения расплавленного металла. При изучении твердости полученных валиков было выявлено, что значение твердости убывает с возрастанием высоты валиков. Твердость валиков увеличивается при увеличении скорости наплавки, что связано с увеличением скорости кристаллизации расплава и образованием более мелкозернистой структуры. Возрастание твердости ближе к корню валика объясняется более высоким температурным градиентом, чем в вершине. Значение твердости зависит от параметров источника теплоты, скорости перемещения источника теплоты (наплавки) и теплофизических особенностей материала.


Ключевые слова

аддитивные технологии, электронный луч, наплавка


Библиографический список

1. Зленко М.А., Нагайцев М.В., Довбыш В.М. Аддитивные технологии в машиностроении. М.: НАМИ, 2015.

2. Taminger  K.M.B.,  Hafley R.A.  Characterization of 2219 Aluminum Produced by Electron Beam Freeform Fabricationn  //  Proc.  13th    Solid  Freeform  Fabrication Symposium. Austin: University of Texas at Austin, 2002.

3. Monitoring and Control of Robotized Laser Metal- Wire Deposition. Göteborg: Almir Heralić, 2012.

4. Wang   L.   е.а.   Microstructure   and   Mechanical Properties of Electron Beam Deposits of AISI 316L Stainless Steel // Proc. Intern. Mechan. Eng. Congress & Exposition. Denver, 2011.

5. Зуев И.В. Обработка материалов концентрированными потоками энергии. М.: Изд-во МЭИ, 1998.

6. Коновалов А.В. и др. Теория сварочных процессов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007.

DOI: 10.24160/1993-6982-2017-5-8-14

Для цитирования: Гуденко А.В., Драгунов В.К., Слива А.П. Методика определения режимов послойной электронно-лучевой наплавки проволоки для аддитивных технологий // Вестник МЭИ. 2017. № 5. С. 8—14. DOI: 10.24160/1993-6982-2017-5-8-14.