LAYERED SYNTHESIS OF WORKPIECES BY THE METHOD OF MIG-PULSE SURFACE WITH THE USE OF AUSTENITIC METAL-CORE WIRE WITH NITROGEN
Authors: Смоленцев А.С. , Березовский А.В. , Трушников Д.Н. , Пермяков Г.Л. , Веселова В.Е. , Шак А.В. , Усольцев Е.А. 
Published: May 2024

Технология WAAM (Wire + Arc Additive Manufacture) – новый способ аддитивного производства с использованием проволоки в качестве материала построения. Высокая производительность процесса, возможность построения изделий больших габаритов без необходимости использования камеры с контролируемой атмосферой и невысокая стоимость оборудования и материалов построения позволяет использовать технологию WAAM для выращивания изделий простой и средней сложности с наибольшей экономической эффективностью. Однако WAAM технологии при процессах MIG-Pulse/CMT наплавки имеют ряд недостатков: значительный размер зоны термического влияния (ЗТВ), большие размеры наращиваемого слоя, что приводит к нежелательным температурным градиентам и накоплению остаточных напряжений. Дальнейшим путем совершенствования технологии WAAM является использование металлопорошковых проволок. Для проведения исследований разработана металлопорошковая проволока Cr20Mn5Ni4Mo2,5Cu3N0,3 Ø 1,6 мм. Установлено, что использование металлопорошковой проволоки позволяет получить бездефектный наплавленный металл с аустенитно-ферритной структурой (δF ≈ 1–3 %), обладающий высокими прочностными и пластическими характеристиками (σВ = 810 МПа, σ0,2 = 500 МПа, δ = 40 %). Предел текучести разработанного состава более чем в 2 раза больше, чем у широко распространенной аустенитной стали типа Х18Н10Т (σ0,2 = 206 МПа). Дальнейшие работы будут направлены на повышение показателей ударной вязкости наплавленного литого металла за счет оптимизации состава металлопорошковой проволоки.

WAAM technology (Wire + Arc Additive Manufacture) is a new method of additive manufacturing using wire as a construction material. The high productivity of the process, the possibility of building large-sized products without the need to use a controlled atmosphere chamber, and the low cost of equipment and construction materials make it possible to use the WAAM technology to grow products of simple and medium complexity with the highest economic efficiency. However, WAAM technologies in MIG-Pulse/CMT surfacing processes have a number of disadvantages: a significant size of the heat-affected zone (HAZ), large sizes of the build-up layer, which leads to undesirable temperature gradients and accumulation of residual stresses. A further way to improve the WAAM technology is the use of metal-cored wires. For research, a metal-cored wire Cr20Mn5Ni4Mo2.5Cu3N0.3 Ø 1.6 mm was developed. It has been established that the use of metal-cored wire makes it possible to obtain a defect-free deposited metal with an austenitic-ferritic structure (δF ≈ 1–3%), which has high strength and plastic characteristics (σВ = 810 MPa, σ0.2 = 500 MPa, δ = 40%). The yield strength of the developed composition is more than 2 times greater than that of the widespread austenitic steel of the Kh18N10T type (σ0.2 = 206 MPa). Further work will be aimed at improving the impact strength of the deposited cast metal by optimizing the composition of the metal-cored wire.