МИКРОСТРУКТУРА И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОВОЛОКИ ДУГОВОГО АДДИТИВНОГО ПРОИЗВОДСТВА СПЛАВА Al ‒ 5Si

Сплав Al ‒ 5Si (4043) благодаря своей хорошей пластичности, высокой удельной прочности и отличной коррозионной стойкости широко используется в авиационном и автомобильном машиностроении. Это стало возможным, благодаря развитию и применению проволочных и дуговых технологий аддитивного производства. В настоящей работе сплавы Al – 5Si были использованы в качестве сырья для исследования аддитивного производства. Система дугового аддитивного производства, оснащенная программным обеспечением для моделирования 3D траектории, источником тепла дуги и платформой для управления роботом, была принята для изготовления сплава Al – 5Si. Исследованы микроструктура и механические свойства сплава Al – 5Si. Результаты рентгеновской дифракции показывают, что сплав состоит из α-Al, фазы Si и интерметаллической фазы Al₉Si. По данным оптического микроскопического наблюдения установлено, что с увеличением высоты осаждения эвтектическая фаза Si значительно огрубляется, столбчатые зерна постепенно измельчаются и превращаются в более мелкие равноосные зерна, а размер зерна микроструктуры межслоевых областей меньше, чем внутрислоевых областей на любой высоте. Средняя микротвердость составляет 47,5 ± 3,4 HV, а прочностные свойства отличаются только на 1,6 – 5,0 МПа по пределу прочности, 2,4 – 5,9 МПа по пределу текучести и 0,1 – 1,1 % по удлинению между образцами на растяжение, вырезанными из разных мест. Это также указывает на лучшую стабильность образцов, изготовленных методом аддитивного производства с использованием проволочной дуги, и на то, что это лучший метод изготовления металлических деталей.

1. Liu J., Xu Y., Ge Y., Hou Z., Chen S. Wire and arc additive manufacturing of metal com-ponents: a review of recent research develop-ments. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2020;111:149–198.

2. https://doi.org/10.1007/s00170-020-05966-8

3. Norrish J., Polden J., Richardson I. A review of wire arc additive manufacturing: develop-ment, principles, process physics, implemen-tation and current status. Journal of Physics D: Applied Physics. 2021;54(47):473001.

4. https://doi.org/10.1088/1361-6463/ac1e4a

5. Lin Z., Song K., Yu X. A review on wire and arc additive manufacturing of titanium alloy. Journal of Manufacturing Processes. 2021;70:24–45. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.08.018

6. Campagnoli M. R., Galati M., Saboori A. On the processability of copper components via powder-based additive manufacturing process-es: Potentials, challenges and feasible solu-tions. Journal of Manufacturing Processes. 2021;72:320–337. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.10.038

7. Kawalkar R., Dubey H. K., Lokhande S. P. Wire arc additive manufacturing: A brief re-view on advancements in addressing industrial challenges incurred with processing metallic alloys. Materials Today: Proceedings. 2022;50:1971–1978. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2021.09.329

8. Blakey-Milner B., Gradl P., Snedden G., Brooks M., Pitot J., Lopez E., Du Plessis A. Metal additive manufacturing in aerospace: A review. Materials & Design. 2021;209:110008. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.110008

9. Xia C., Pan Z., Polden J., Li H., Xu Y., Chen S., Zhang Y. A review on wire arc additive manufacturing: Monitoring, control and a framework of automated system. Journal of manufacturing systems. 2020;57:31–45.

10. https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2020.08.008

11. Kruth J. P. Material incress manufacturing by rapid prototyping techniques. CIRP annals. 1991; 40(2):603–614. https://doi.org/10.1016/S0007-8506(07)61136-6

12. Vafadar A., Guzzomi F., Rassau A., Hayward K. Advances in metal additive manufacturing: a review of common processes, industrial ap-plications, and current challenges. Applied Sciences. 2021;11(3):1213. https://doi.org/10.3390/app11031213

13. Yeong W. Y., Chua C. K., Leong K. F., Chandrasekaran, M. Rapid prototyping in tis-sue engineering: challenges and potential. TRENDS in Biotechnology. 2004;22(12):643–652.

14. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2004.10.004

15. Haghdadi N., Laleh M., Moyle M., Primig S. Additive manufacturing of steels: a review of achievements and challenges. Journal of Ma-terials Science. 2021;56:64–107.

16. https://doi.org/10.1007/s10853-020-05109-0

17. Su C., Chen X., Konovalov S., Arvind Singh R., Jayalakshmi S., Huang L. Effect of deposi-tion strategies on the microstructure and ten-sile properties of wire arc additive manufac-tured Al-5Si alloys. Journal of Materials Engi-neering and Performance. 2021;30(3):2136–2146.

18. https://doi.org/10.1007/s11665-021-05528-3

19. Qi Z., Qi B., Cong B., Zhang R. Microstruc-ture and mechanical properties of wire+ arc additively manufactured Al-Mg-Si aluminum alloy. Materials Letters. 2018;233:348–350.

20. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2018.09.048

21. Koli Y., Yuvaraj N., Sivanandam A., Vipin. Control of humping phenomenon and analyz-ing mechanical properties of Al–Si wire-arc additive manufacturing fabricated samples us-ing cold metal transfer process. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science. 2022;236(2):984–996. https://doi.org/10.1177/0954406221998402

22. Guo Y., Han Q., Hu J., Yang X., Mao P., Wang J., Liu C. Comparative Study on Wire-Arc Additive Manufacturing and Convention-al Casting of Al–Si Alloys: Porosity, Micro-structure and Mechanical Property. Acta Met-allurgica Sinica (English Letters). 2022:1–11.

23. https://doi.org/10.1007/s40195-021-01314-1