No abstract

The research is devoted to the development of methods for forecasting microstructure of a welded joint in relation to the temperature-time modes of an electron-beam welding (EBW). The analysis of the simulation models and methods existing in the practice of thermal treatment and relating to austenite decomposition kinetics during cooling was carried out to choose methods for forecasting the forming microstructure in a welded joint at EBW. On the basis of these models one method for forecasting the microstructure of welded joints at EBW is offered in this work.

Additive manufacturing technologies are developing fast world wide. Never the less, in the machine-building industry, manufacturing of especially large products is required, and common processes, for example, selective laser melting, are not able to satisfy this requirement. Multilayer wire-arc deposition, allows to make high-quality large-scale products. In addition, the productivity of wire-arc deposition is many times higher than the productivity of powder additive manufacturing. Never the less, the metal obtained by this method is likely to lose easily evaporated alloying elements, which is mainly due to excessive heat and high deposition rates. This process leads to reduced mechanical properties of the deposited metal. The paper presents the results of chemical analysis of the sample obtained by CMT deposition of aluminum alloy 5056.It was revealed that during wire-arc deposition there is evaporation of some alloy components, for example magnesium. A nonlinear theoretical model of nonequilibrium processes in the liquid phase of the deposited metal and the processes of evaporation of chemical easily evaporated elements in the zone of influence of the heating source of wire-arc deposition is presented. Verification of the model was carried out by studying the chemical composition of the samples. During X-ray fluorescence analysis, reduced magnesium content of the first deposited layer was revealed. Increase in the magnesium content was in the upper deposited layers

The application of electron beam sweep makes it possible to carry out multifocal and multi-beam welding, as well as combine the welding process with local heating or subsequent heat treatment, which is important when preparing products from thermally-hardened materials. This paper presents a method of electron beam welding (EBW) with dynamic beam positioning and its experimental-calculation results regarding the formation of structures and properties of heat-resistant steel welded joints (grade of steel 20Cr3MoWV). The application of electron beam oscillations in welding makes it possible to change the shape and dimensions of welding pool. It also affects the crystallization and formation of a primary structure. It has been established that EBW with dynamic beam positioning increases the weld metal residence time and the thermal effect zone above the critical A3 point, increases cooling time and considerably reduces instantaneous cooling rates as compared to welding without beam sweep. Also, the difference between cooling rates in the depth of a welded joint considerably reduces the degree of structural non-uniformity. A bainitic–martensitic structure is formed in the weld metal and the thermal effect zone throughout the whole depth of fusion. As a result of this structure, the level of mechanical properties of a welded joint produced from EBW with dynamic electron beam positioning approaches that of parent metal to a greater extent than in the case of welding by a static beam. As a consequence, welding of heat-resistant steels reduces the degree of non-uniformity of mechanical properties in the depth of welded joints, as well as decreases the level of hardening of a welded joint in relation to parent metal.

Разработка новых технологий изготовления изделий из алюминиевых сплавов, обеспечивающих улучшенные эксплуатационные характеристики и высокие экономические показатели, является актуальной задачей. Использование аддитивных технологий, или технологий послойного синтеза для изготовления металлических конструкций позволяет значительно ускорить решение задач технологической подготовки производства и выпуска готовой продукции. Применение присадочной проволоки в качестве рабочего материала позволяет избавиться от проблем, связанных с низкой производительностью существующих методов, высокой стоимостью применяемого оборудования, ограниченностью типов применяемых материалов, обусловленных использованием порошковых систем. Применение метода послойного синтеза позволяет использовать деформируемые алюминиевые сплавы для получения сложнопрофильных изделий. Использование новых сплавов для аддитивного производства обеспечит получение сложных ответственных конструкций с повышенными эксплуатационными характеристиками. Высокие служебные характеристики обеспечиваются формированием заданной структуры и свойств металла конструкции (определяются временем пребывания металла в расплавленном состоянии, величиной зоны сплавления между слоями, скоростью нагрева и охлаждения металла в нижних слоях и др.). Постоянный подогрев формируемого изделия при наложении слоев может затруднять получение требуемых размеров наплавляемых слоев и желательной структуры получаемого металла. Решить многие проблемы наплавки алюминиевых сплавов, повысить производительность при высоком качестве позволяет плазменная наплавка постоянным током обратной полярности. Плазменная наплавка током обратной полярности обеспечивает очистку поверхности предыдущего слоя от загрязнений за счет эффекта катодного распыления, хорошее смачивание и растекание жидкого металла при минимальном нагреве поверхности. При этом обеспечивается получение слоистых материалов с благоприятной структурой без внутренних дефектов. Представлены результаты исследования аддитивного формирования изделий из алюминиевого сплава 1580 системы алюминиймагний-скандий с использованием плазменной наплавки током обратной полярности. Подобраны режимы наплавки, обеспечивающие формирование слоистых заготовок без внутренних дефектов. Установлено, что плазменная наплавка обеспечивает относительную стабильность структурного и фазового состава материала слоев под воздействием термических циклов по мере формирования заготовки. Зафиксировано незначительное увеличение объемной доли упрочняющих и избыточных фаз. Отмечена потеря цинка в наплавленном металле при сохранении содержания остальных элементов. Установлено, что прочностные характеристики наплавленного металла находятся на уровне свойств литого материала, уступая деформированному; при этом пластичность наплавленного металла существенно превосходит как пластичность отливокв 2-3 раза, так и пластичность отожженных прокатанных полуфабрикатовв 1,5 раза.