Журнал «Автоматичне зварювання», № 2, 2024, с. 3-11
Вплив GMAW-CMT та PULSE процесів адитивного наплавлення кремнієвої бронзи CuSi3Mn1 на формування поверхні, структуру та напружено-деформований стан виробів
А.О. Перепічай, І.М. Лагодзінський
ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
Кремнієві бронзи типу CuSi3Mn1 (БрКМц3-1) завдяки своїм властивостям досить широко застосовуються у машинобудівній, аерокосмічній та гірничодобувній промисловості. Враховуючи досить високу вартість кольорових сплавів на
основі міді, актуальним є застосування технологій дугового адитивного синтезу (WAAM). Для запобігання перегріву та
зниження рівня тепловкладення при наплавленні сплавів на основі міді, застосовують методи Cold Metal Transfer (CMT),
та імпульсно-дуговe наплавлення (Pulse процес). Результати досліджень пошарового наплавлення кремнієвої бронзи
вказують на певну залежність геометричних характеристик, структурного складу та схильності до утворення дефектів
від застосованого методу наплавлення (GMAW-CMT/Pulse). Наплавлення з короткими замиканнями забезпечує більшу
висоту кожного валика ніж при імпульсній подачі струму (до 25 %), та зменшення ширини кожного валика відповідно.
Однак нерівномірність поверхні також зростає. Зразок, наплавлений GMAW-Pulse методом, містить критичні дефекти
у вигляді поперечних тріщин. Моделювання напружено-деформованого стану для імпульсного методу наплавлення
вказує на критичне накопичення нормальних напружень розтягу, що у поєднанні з анізотропною структурою металу
може бути причиною утворення тріщин. Бібліогр. 16, табл. 2, рис. 10.
Ключові слова: WAAM, GMAW, Cold Metal Transfer, імпульсно-дуговe наплавлення, адитивні технології, CuSi3Mn1,
пошарове наплавлення
Надійшла до редакції 06.12.2023
Отримано у переглянутому вигляді 15.01.2024
Прийнято 23.02.2024
Список літератури
1. Ding, D, Pan, Z, Cuiuri, D, Li, H, Larkin, N. (2016) Adaptive
path planning for wire-feed additive manufacturing using
medial axis transformation. J. of Cleaner Production, 133,
942–952. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.06.036
2. Mukin, D., Valdaytseva, E., Hassel, T., Klimov, G., Shalnova,
S. (2020) Modelling of heat transfer process in non-vacuum
electron beam additive manufacturing with CuSi3 alloy
wire. Materials Today: Proceedings, 30(3), 373–379. DOI:
https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.12.380
3. Mukin, D.V., Ivanov, S.Yu., Valdaitseva, E.A., Turichin,
G.A., Beniash, A.E. (2019) An Analytical Model for Filler
Wire Heating and Melting during Wire Feed Laser Deposition.
KEM 822, 431–437. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/kem.822.431
4. Spittel, Marlene, Spittel, Thilo. (2016). Flow stress and plasticity
of CuSi3Mn1. DOI: http://dx.doi.org/10.1007/978-3-642-14174-4_62
5. Yanhu, W., Xizhang, C., Sergey, K. et al. (2019) In-situ wirefeed
additive manufacturing of Cu-Al alloy by addition of
silicon. Applied Surface Science, 487, 1366–1375. DOI:
https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.05.068
6. Kun, L. et al. (2019) Location dependence of microstructure
and mechanical properties of Cu–Al alloy fabricated by dual
wire CMT. Materials Research Express, 6(12). DOI: https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab583e
7. Wang, Y., Konovalov, S., Chen, X. et al. (2021) Research
on Cu–6,6 % Al–3,2 % Si Alloy by Dual Wire Arc Additive
Manufacturing. Journal of Materials Engineering and
Performance, 30, 1694–1702. DOI: https://doi.org/10.1007/s11665-021-05470-4
8. Kazmi, K.H., Sharma, S.K., Das, A.K. et al. (2023) Development
of Wire Arc Additive Manufactured Cu-Si Alloy:
Study of Microstructure and Wear Behavior. J. of Materials
Engineering and Performance. DOI: https://doi.org/10.1007/s11665-023-07972-9
9. Квасницький В.В., Лагодзінський І.М. (2023) Вплив методів GMAW і PAW адитивного дугового наплавлення та
складу захисного газу на геометричні характеристики поверхонь і структуру металу виробів. Автомат. зварювання, 11, 23–31. DOI: https://doi.org/10.37434/as2023.11.02
10. Baby, J., Amirthalingam, M. (2020) Microstructural development
during wire arc additive manufacturing of copper-based components. Welding in the World, 64, 395–405.
DOI: https://doi.org/10.1007/s40194-019-00840-y
11. Gang, M., Xueming, H., Ye, H. et al. (2020) Study on the
microstructure optimization and mechanical properties of
dissimilar TC4-304L arc-brazing joints, Materials Science
and Engineering: A, 788. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.139566
12. Donghong, D., Zengxi, P., Dominic С. et al. (2016) Adaptive
path planning for wire-feed additive manufacturing using
medial axis transformation. J. of Cleaner Production, 133,
942–952. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.06.036
13. Yu, Z.S., Li, R.F., Zhou, F.M. et. al. (2004) Joint evolution
and strengthening mechanisms in arc brazed galvanised
steels with Cu97Si3 filler. Materials Science
and Technology, 20(11), 1479–1483. DOI: https://doi.org/10.1179/026708304225022133
14. Kvasnytskyi, V., Korzhyk, V., Lahodzinkyi, I. et al. (2020)
Creation of volumetric products using additive arc cladding
with compact and powder filler materials. IEEE 10th International
Conference Nanomaterials: Applications & Properties
(NAP), pp. 02SAMA16-1–02SAMA16-5. DOI: https://doi.org/10.1109/NAP51477.2020.9309696
15. Gurcik, T., Kovanda, K., Rohan, P. (2019) Influence of
shielding gas on geometrical quality of WAAM technology.
METAL 2019 – 28th International Conference on Metallurgy
and Materials, Conference Proceedings, 715–721. DOI:
https://doi.org/10.37904/metal.2019.871
16. Mou, G., Hua, X., Wu, D. et al. (2017) Study on weld seam
surface deposits of CuSi3 CMT brazing. The International
J. of Advanced Manufacturing Technology, 92, 2735–2742.
DOI: https://doi.org/10.1007/s00170-017-0349-3
Реклама в цьому номері: