| 2026 №04 (04) | 2026 №04 (06) |
Журнал «Автоматичне зварювання», № 4, 2026, с. 45-55
Вплив параметрів дугового 3D друку на механічні властивості наплавленого металу сплаву INCONEL 625
С.І. Мотруніч1
, О.В. Яровицин1, І.Р. Волосатов1, Д.С. Томко2, Цзі Цзюньвень2,3
1ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул Казимира Малевича, 11.
E-mail: motrunich@nas.gov.ua
2Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського». 03056, м. Київ, Берестейський проспект, 37.
3Мюнхенський технічний університет. 80333, Мюнхен, Арцисштрассе, 21, Німеччина.
Досліджено вплив параметрів процесу дугового адитивного виробництва із застосуванням плавкого електрода у вигляді дроту в захисному газовому середовищі (WAAM) на механічні властивості багатошарового наплавленого металу нікелевого суперсплаву Inconel 625 у структурному стані «as built» у діапазоні температур 20…1100 °С. Із вирощеної заготовки типу «вертикальна стінка» виготовлено та випробувано повнорозмірні циліндричні зразки Ø5×М10 при 20 °С та мініатюрні плоскі пропорційні зразки з поперечним перерізом робочої частини 2,5×2,5 мм при 20…1100 °С. Наведено результати металографічних досліджень, виконаних растровою електронною мікроскопією, що показали особливості стовпчастої дендритної структури та морфології вторинних фаз у різних зонах вирощеної заготовки. Проаналізовано деформаційну здатність отриманого наплавленого металу сплаву Inconel 625 з точки зору відомої підвищеної опірності цього сплаву двом підвидам гарячих тріщин за механізмом «solid-state cracking». Показано, що перехід від захисного газу Ar до суміші 97,5 % Ar + 2,5 % СO2 при застосуванні адитивної технології WAAM у діапазоні температур 600…900 °С суттєво знижує для отриманого наплавленого металу сплаву Inconel 625 значення границь міцності, плинності та пластичності, зокрема при температурі 800 °С – орієнтовно у 1,5 рази. Для сплаву Inconel 625 виконано порівняльний аналіз експериментальних даних із короткочасної міцності для наплавленого за адитивною технологією WAAM металу та відповідних опублікованих даних для промислових напівфабрикатів, виготовлених за традиційними технологіями. Бібліогр. 21, табл. 6, рис. 8.
Keywords: дугове адитивне виробництво, технологія WAAM, сплав Inconel 625, наплавлений метал, мікроструктура, короткочасні механічні властивості, підвищені температури
Отримано 13.10.2025
Отримано у переглянутому вигляді 12.05.2026
Підписано до друку 20.07.2026
Оприлюднено 24.07.2026
Список літератури
1. Amiri, V., Naffakh-Moosavy, H. (2024) Wire arc additive manufacturing of functionally graded carbon steel – stainless steel 316L – Inconel 625: Microstructural characterization and mechanical behavior. J. of Advanced Joining Processes, 9, 100194. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jajp.2024.1001942. Mohanraj, R., Abdul Basith, S.N., Chandru, S. et al. (2024) A review on microstructure and mechanical properties of Inconel 625 alloy fabricated using wire arc additive manufacturing process. Rapid Prototyping J., 30(7), 1337–1347. DOI: https://doi.org/10.1108/rpj-11-2023-0387
3. Gurmesa, F.D., Lemu, H.G., Tucho, W.M., Muleta, B.B. (2025) Impacts of wire diameter on microstructure and hardness of Inconel 625 fabricated by wire arc additive manufacturing. J. of Materials Research and Technology, 37, 5423–5435. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2025.07.175
4. Markanday, J.F.S. (2022) Applications of alloy design to cracking resistance of additively manufactured Ni-based alloys. Mater. Sci. and Technol., 38(16), 1300–1314. DOI: https://doi.org/10.1080/02670836.2022.2068759
5. Ghoussoub, J.N., Tang, Y.T., Dick-Cleland, W.J.B. et al. (2022) On the influence of alloy composition on the additive manufacturability of Ni-based superalloys. Metallurgical and Materials Transact. A, 53A, 962–983. DOI: https://doi.org/10.1007/s11661-021-06568-z
6. Wei, Q., Xie, Y., Teng, Q. et al. (2022) Crack types, mechanisms, and suppression methods during high-energy beam additive manufacturing of nickel-based superalloys: A review. Chinese J. of Mech. Eng.: Additive Manufacturing Frontiers, 1(4), 100055. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cjmeam.2022.100055
7. Rodrigues, T.A., Cipriano Farias, F.W., Avila, J.A. et al. (2023) Effect of heat treatments on Inconel 625 fabricated by wire and arc additive manufacturing: An in situ synchrotron X-ray diffraction analysis. Sci. and Technol. of Welding and Joining, 28(7), 534–539. DOI: https://doi.org/10.1080/13621718.2023.2187927
8. Singh, J.B. (2022) Alloy 625. Microstructure, Properties and Performance. Singapore, Springer Nature Singapore Pte Ltd.
9. Saravanakumar, K., Balaji, V.G., Srijha, T. et al. (2024) Analysis of microstructure and mechanical properties of Inconel 625 alloy by wire arc additive manufacturing (WAAM). Archives of Metallurgy and Materials, 69(3), 1079–1086. DOI: https://doi.org/10.24425/amm.2024.150928
10. Pratheesh Kumar, S., Elangovan, S., Mohanraj, R., Ramakrishna, J.R. (2021) A review on properties of Inconel 625 and Inconel 718 fabricated using direct energy deposition. Materials Today: Proceedings, 46(17), 7892–7906. DOI: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.02.566
11. Madesh, R., Gokul Kumar, K. (2023) Multi-layer additive manufacturing on nickel-based superalloy by optimization of pulsed mode process parameters of single-layer bead geometry. Materials Today Communications, 37, 107463. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2023.107463
12. Ravi, G., Murugan, N., Arulmani, R. (2020) Microstructure and mechanical properties of Inconel-625 slab component fabricated by wire arc additive manufacturing. Mater. Sci. and Technol., 36(16), 1785–1795. DOI: https://doi.org/10.1080/02670836.2020.1836737
13. Rashid, M., Sabu, S., Kunjachan, A. et al. (2024) Advances in wire-arc additive manufacturing of nickel-based superalloys: Heat sources, DfAM principles, material evaluation, process parameters, defect management, corrosion evaluation and post-processing techniques. Intern. J. of Lightweight Mater. and Manuf., 7(6), 882–913. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijlmm.2024.05.009
14. Ajithkumar, S., Arulmurugan, B., Manikandan, M. et al. (2025) Role of shielding gas in tailoring microstructure and anisotropy in wire arc additive manufactured Inconel 686. Scientific Reports, 15, 21192. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-08197-7
15. DuPont, J.N., Lippold, J.C., Kiser S.D. (2009) Welding metallurgy and weldability of nickel-base alloys. Hoboken, John Wiley & Sons.
16. Ji, J., Zavdoveev, A., Vedel, D. et al. (2023) CMT-based wire arc additive manufacturing of Inconel 625 alloy. Emerging Materials Research, 12(3), 315–322. DOI: https://doi.org/10.1680/jemmr.23.00053
17. Yushchenko, K.A., Yarovitsyn, A.V., Chervyakov, N.O. et al. (2019) Evaluation of short-term mechanical properties of a joint of difficult-to-weld nickel high-temperature alloys of ZhS6 type. The Paton Welding J., 7, 29–35. DOI: https://doi.org/10.15407/tpwj2019.07.07
18. Costa, J.F.M., Jorge, J.C.F., de Souza, L.F.G. et al. (2024) Microstructural evaluation of Inconel 625 weld cladding deposited by the GMAW and GMAW with rotating electrode processes. Tecnologia em Metalurgia Materiais e Mineração, 21, e2848. DOI: http://doi.org/10.4322/2176-1523.20242848
19. Yarovytsyn, O., Cherviakov, M., Zviahintseva, H. et al. (2024) On the issue of assessing the probability and preventing the occurrence of «ductility dip cracking» mechanism under conditions of multi-layer welding arc 3D-overlaying process on nickel and cobalt alloys. In: Proc. of the 77th IIW Annual Assembly. Commission IX-H «Behavior of Metals Subjected to Welding», IIW Doc. IX-H-973-2024, 7–12 July 2024, Rhodes, Greece.
20. de Oliveira, M.M., Couto, A.A., Almeida, G.F.C. et al. (2019) Mechanical behavior of Inconel 625 at elevated temperatures. Metals, 9(3), 301–312. DOI: https://doi.org/10.3390/met9030301
21. Special Metals Corporation (2013) Inconel® alloy 625. Technical Bulletin. www.specialmetals.com/documents/technical-bulletins/inconel/inconel-alloy-625.pdf
Ця стаття у відкритому доступі за Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.