ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРОЧНОСТИ И ПЛАСТИЧНОСТИ РЯДА МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ И НЕРЖАВЕЮЩИХ СТАЛЕЙ, СОЗДАННЫХ ПРОВОЛОЧНО-ДУГОВОЙ НАПЛАВКОЙ, В ШИРОКОМ ДИАПАЗОНЕ СКОРОСТЕЙ ДЕФОРМАЦИЙ

Сведения об авторах
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия; Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь, Россия
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия; Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь, Россия
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия
  • Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь, Россия
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия; Институт механики сплошных сред УрО РАН, Пермь, Россия
  • Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия

Аннотация

Для выбора рациональных параметров процесса гибридного аддитивного производства конструкций из конструкционных металлических сплавов и нержавеющих сталей определялись механические характеристики, способные служить показателями качества материала. Использованы самые прогрессивные технологии аддитивного производства проволочно-дуговой наплавкой (плазменной, плазменно-дуговой с плавящимся электродом, в том числе с холодным переносом металла) с послойной проковкой пневматическим ударным инструментом и последующей термообработкой. Исследованы алюминиево-магниевый сплав АМг5, титановый сплав ВТ6, аустенитные нержавеющие стали 12Х18Н10Т и AISI 308LSi. Из созданных аддитивным производством заготовок вырезаны образцы – лопатки для стандартных испытаний на статическое одноосное растяжение и цилиндры для высокоскоростных испытаний на сжатие методом Кольского на разрезном стержне Гопкинсона. По зарегистрированным и обработанным кривым «напряжение – деформация» для всех материалов определялись стандартные характеристики прочности и пластичности и закон деформационного и скоростного упрочнения Джонсона – Кука. Для корректной оценки механических свойств аддитивно произведенных материалов указанные испытания также проводились для каждого из них в виде отожженного проката. Установлено, что для сравнения эффективности различных технологических параметров аддитивного производства целесообразно использовать статический предел прочности и равномерное удлинение до разрыва, имеющие наименьший статистический разброс. Также была найдена приемлемой аппроксимация законом Джонсона – Кука деформационных кривых каждого из исследуемых материалов по осредненным данным, включающим различные технологические режимы. Определенные механические характеристики представляются необходимыми для поиска эффективных режимов гибридного аддитивного производства и численного расчета различных упругопластических задач в динамической постановке для исследованных материалов для конструкторских и технологических нужд.

Ключевые слова

аддитивное производствопроволочно-дуговая наплавкапослойная проковкаалюминиевые сплавытитановые сплавыаустенитные нержавеющие сталистатические испытаниядинамические испытания

Литература

  1. 1.A review of the wire arc additive manufacturing of metals: Properties, defects and quality improvement / B. Wu, Z. Pan, D. Ding, D. Cuiuri, H. Li, J. Xu, J. Norrish // J. Manuf. Process. – 2018. – Vol. 35. – P. 127–139. DOI: 10.1016/j.jmapro.2018.08.001 Scholar
  2. 2.Microstructure and Residual Stress Improvement in Wire and Arc Additively Manufactured Parts through High-Pressure Rolling / P.A. Colegrove, H.E. Coules, J. Fairman, F. Martina, T. Kashoob, H. Mamash, L.D. Cozzolino // J. Mater. Process. Technol. – 2013. – Vol. 223. – P. 1782–1791. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2013.04.012 Scholar
  3. 3.Deformation Microstructures and Strengthening Mechanisms for the Wire+ Arc Additively Manufactured Al-Mg4.5Mn Alloy with Inter-Layer Rolling / J. Gu, X. Wang, J. Bai, J. Ding, S.W. Williams, Y. Zhai, K. Liu // Mater. Sci. Eng. – 2018. – Vol. A722. – P. 292–301. DOI: 10.1016/j.msea.2017.11.113 Scholar
  4. 4.Control of Residual Stress and Distortion in Aluminium Wire + Arc Additive Manufacture with Rolling / J.R. Honnige, P.A. Colegrove, S. Ganguly, E. Eimer, S. Kabra, S.W. Williams // Addit. Manuf. – 2018. – Vol. 22. – P. 775–783. DOI: 10.1016/j.addma.2018.06.015 Scholar
  5. 5.Interpass rolling of Ti-6Al-4V wire + arc additively manufactured features for microstructural refinement / A.R. McAndrew, M.A. Rosales, P.A. Colegrove, J.R. Hönnige, A. Ho, F. Fayolle, K. Eyitayo, I. Stan, P. Sukrongpang, A. Crochemore, Z. Pinter // Additive Manufacturing. – 2018. – Vol. 21. – P. 340–349. DOI: 10.1016/j.addma.2018.03.006 Scholar
  6. 6.Karunakaran K.P., Kapil S., Negi S. Multi-Station Multi-Axis Hybrid Layered Manufacturing System // Indian Patent. – 2018. – Application Number: 201821038516 Scholar
  7. 7.Karunakaran K.P., Kapil S., Kulkarni P. In-situ Stress Relieving Process for Additive Manufacturing // Indian Patent. – 2016. – Application Number: 201621028306 Scholar
  8. 8.Influence of surfacing technologies on structure formation of high-temperature nickel alloys / E.A. Krivonosova, Yu.D. Schitsin, D.N. Trushnikov, S.N. Myshkina, A.V. Akulova, S.D. Neulybin., A.Yu. Dushina // Metallurgist(Metallurg). – 2019. – Vol. 63, no. 1–2. – P. 197–205. DOI: 10.1007/s11015-019-00810-1 Scholar
  9. 9.Use of CMT-Surfacing for Additive Formation of Titanium Alloy Workpieces / Y.D. Shchitsyn, E.A. Krivonosova, D.N. Trushnikov, T.V. Olshanskaya, M.F. Kartashov, M.F. Kartashov, S.D. Neulybin // Metallurgist (Metallurg). – 2020. – Vol. 64, no. 1–2. – P. 67–74. DOI: 10.1007/s11015-020-00967-0 Scholar
  10. 10.Structure and properties of aluminium magnesium scandium alloy resultant from the application of plasma welding with by-layer deformation hardening / Y.D. Shchitsyn, Е.А. Krivonosova, Т.V. Olshanskaya, S.D. Neulybin // Tsvetnye Metally [Electronic resource]. – 2020. – No. 2. – P. 89–94. DOI: 10.17580/tsm.2020.02.12. Scholar

Другие статьи выпуска

Весь выпуск (№ 1, 2023)

Показаны 12 из 15

Скачать PDF

Информация о статье

Опубликована
29.05.2023
В выпуске
29.05.2023
Выпуск
№ 1 (2023)
Поделиться