Сергей Александрович Манцеров, к.т.н., доцент, заведующий кафедрой «Автоматизация машиностроения», директор Института промышленных технологий машиностроения
Россия, 603155, Нижний Новгород, ул. Минина, 24
Sergei A. Mantserov, Cand. Sci. (Eng.), Assist. Prof., Head of the Chair “Automation of Mechanical Engineering”, Director of the Institute of Industrial Technologies of Mechanical Engineering”
24 Minina Str., Nizhny Novgorod 603022, Russian Federation
Максим Сергеевич Аносов, к.т.н., доцент кафедры «Технология и оборудование машиностроения»
Россия, 603155, Нижний Новгород, ул. Минина, 24
Maksim S. Anosov, Cand. Sci. (Eng.), Assist. Prof. of the Chair “Technology and Equipment Engineering”
24 Minina Str., Nizhny Novgorod 603022, Russian Federation
Юлия Сергеевна Мордовина, инженер кафедры «Технология и оборудование машиностроения», аспирант
Россия, 603155, Нижний Новгород, ул. Минина, 24
Yuliya S. Mordovina, Engineer of the Chair “Technology and Equipment Engineering”
24 Minina Str., Nizhny Novgorod 603022, Russian Federation
Михаил Алексеевич Чернигин, инженер кафедры «Технология и оборудование машиностроения», аспирант
Россия, 603155, Нижний Новгород, ул. Минина, 24
Mikhail A. Chernigin, Engineer of the Chair “Technology and Equipment Engineering”, Postgraduate
24 Minina Str., Nizhny Novgorod 603022, Russian Federation
Современное производство активно занимается поиском возможностей получения заготовок изделий наиболее экономически выгодными способами. Одним из перспективных методов получения заготовок является электродуговая наплавка (WAAM), применяемая в данной работе. Целью исследования являлось изучение влияние режима электродуговой наплавки на структуру и усталостную прочность образцов из стали 30ХГСА. Для получения образцов были наплавлены две стенки по следующим режимам: I = 150 А, U = 25 В, Q = 600 Дж/мм (режим 1) и I = 110 А, U = 17 В, Q = 300 Дж/мм (режим 2). В ходе изучения макроструктуры наплавленных стенок после фрезеровки установлено, что при наплавке по режиму 1 в металле образуются большие скопления технологических дефектов, таких, как поры и непровары. При наплавке металла по режиму 2 макродефекты практически не выявляются. Оптико-эмиссионный анализ показал, что в процессе наплавки происходит выгорание легирующих элементов, наиболее активно снижается содержание углерода. Следует отметить, что угар элементов происходит более активно при наплавке металла по режиму 1, что может быть связано с большей погонной энергией процесса. В металле, наплавленном по данному режиму, выявлена преимущественно ферритно-сорбитная структура, однако по высоте образцов выявляются локальные ферритные колонии. Микроструктура образцов, изготовленных по режиму 2, преимущественно представлена ферритом и перлитом. Феррит выделяется в виде замкнутых сеток по границам бывшего аустенитного зерна, также выявлена видманштеттова структура. В микроструктуре перлит представлен как в пластинчатой, так и в частично сфероидизированной форме. Структура образцов, наплавленных по режиму 1, считается более благоприятной. Однако усталостная прочность образцов, изготовленных по режиму 2, превышает соответствующие значения для режима 1 в среднем на 70 %. Это может быть обусловлено более сильным влиянием на сопротивление усталости металла технологических дефектов, чем микроструктурных.
The desire of modern manufacturers to reduce the cost of producing goods leads to an increased search for ways to obtain the raw materials for future products more efficiently. One promising method for obtaining raw materials is electric arc surfacing (WAAM), which is discussed in this paper. The aim of the study was to investigate the effect of electric arc surfacing on the structure and fatigue strength of 30CrMnSi steel. To obtain the samples, two walls were surfaced according to the specified modes: I = 150 A, U = 25 V, Q = 600 J/mm (mode 1) and I = 110 А, U = 17 V, Q = 300 J/mm (mode 2). During the study of the walls microstructure after milling, it was found that when the metal is surfaced according to the mode 1, large accumulations of technological defects such as pores and bad welding form in the material. When the metal is treated according to the mode 2, these macroscopic defects are practically not detected. During optical emission analysis, it was observed that during the surfacing process, alloying elements are consumed and the carbon content decreases most actively. It should be noted that the burnout of elements occurs more actively when the metal is surfaced using the mode 1. This may be due to the higher energy input in this process. A predominant ferrite-sorbite structure was found in the metal surfaced using the mode 1. However, local ferritic colonies were revealed on the surface of the samples due to their height. The microstructure of the samples produced using the mode 2 is mainly composed of ferrite and pearlite. Ferrite is isolated as closed grids along the boundaries of the austenitic grains, and traces of a Widmanstetten structure can also be seen. Perlite is present both as highly dispersed plates and partially spheroidized colonies. Despite the fact that the structure of the samples produced using the mode 1 is generally considered to be more favorable in terms of material properties, the fatigue strength of the samples produced according to the mode 2 exceeds that of the mode 1 by an average of 70 %. This may be due to the stronger influence of technological defects on the metal fatigue resistance than microstructural ones.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.