Открытый доступ
Платный доступ или доступ для подписчиков
Имитация термического цикла электронно-лучевой сварки сплава ВТ6, полученного методами прокатки и селективного лазерного сплавления. 1. Сравнительный анализ геометрических параметров и микротвердости
Аннотация
Выполнен сравнительный анализ геометрических размеров зон сварного соединения титанового сплава ВТ6, полученного при различных параметрах электронно-лучевой сварки (ЭЛС). Проведена имитация ЭЛС путем однопроходного перемещения электронного луча поперек плоских образцов ВТ6, находящихся в двух различных состояниях: в виде листового проката и после аддитивного изготовления методом селективного лазерного сплавления (СЛС). Показано влияние исходной микроструктуры сплава ВТ6 и силы тока пучка ЭЛС на геометрию сварного соединения. Установлен различный характер влияния силы тока пучка ЭЛС на микротвердость шва в сварном соединении из сплава ВТ6, подвергнутого прокатке и СЛС. Металлографическим методом показано, что при ЭЛС по одинаковым режимам проплавляемость СЛС-образцов выше, чем прокатанных.
Ключевые слова
Литература
Williams J. C., Boyer R. R. Opportunities and issues in the application of titanium alloys for aerospace components // Metals. 2020. V. 10, Is. 6. P. 705. DOI: 10.3390/met10060705
Калиенко М. С., Желнина А. В., Попов А. А. Исследование газонасыщенного слоя после окисления сплава Ti6242S в интервале температур 500 – 800 °C // МиТОМ. 2023. № 9. С. 39 – 44. DOI: 10.30906/mitom.2023.9.39-44
Liu S., Shin Y. Additive manufacturing of Ti6Al4V alloy: A review // Mater. Des. 2019. V. 164. 107552. DOI: 10.1016/ j.matdes.2018.107552
Azarniya A., Colera X. G., Mirzaali M. J. et al. Additive manufacturing of Ti – 6Al – 4V parts through laser metal deposition (LMD): Process, microstructure, and mechanical properties // J. Alloy. Compd. 2019. V. 804. P. 163 – 191. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.04.255
Tamayo J. A., Riascos M., Vargas C. A., Baena L. M. Additive manufacturing of Ti6Al4V alloy via electron beam melting for the development of implants for the biomedical industry // Heliyon. 2021. V. 7, Is. 5. 06892. DOI: 10.1016/j.heliyon. 2021.e06892
Singla A. K., Banerjee M., Sharma A. et al. Selective laser melting of Ti6Al4V alloy: Process parameters, defects and post-treatments // J. Manuf. Process. 2021. V. 64. P. 161 – 187. DOI: 10.1016/j.jmapro.2021.01.009
Xu Y., Zhang D., Guo Y. et al. Microstructural tailoring of as-selective laser melted Ti6Al4V alloy for high mechanical properties // J. Alloy. Compd. 2019. V. 816. 152536. DOI: 10.1016/j.jallcom.2019.152536
Phutela C., Aboulkhair N. T., Tuck C. J., Ashcroft I. The effects of feature sizes in selectively laser melted Ti – 6Al – 4V parts on the validity of optimised process parameters // Materials. 2019. V. 13, Is. 1. P. 117. DOI: 10.3390/ma13010117
Liu W., Chen C., Shuai S. et al. Study of pore defect and mechanical properties in selective laser melted Ti6Al4V alloy based on x-ray computed tomography // Mater. Sci. Eng. A. 2020. V. 797. 139981. DOI: 10.1016/j.msea.2020.139981
Sun W., Ma Y., Huang W. et al. Effects of build direction on tensile and fatigue performance of selective laser melting Ti6Al4V titanium alloy // Int. J. Fatigue. 2019. V. 130. 105260. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2019.105260
Xie Z., Dai Y., Ou X. et al. Effects of selective laser melting build orientations on the microstructure and tensile performance of Ti – 6Al – 4V alloy // Mater. Sci. Eng. A. 2020. V. 776. 139001. DOI: 10.1016/j.msea.2020.139001
Ali H., Ghadbeigi H., Mumtaz K. Effect of scanning strategies on residual stress and mechanical properties of Selective Laser Melted Ti6Al4V // Mater. Sci. Eng. A. 2017. V. 712. P. 175 – 187. DOI: 10.1016/j.msea.2017.11.103
Xiao Z., Chen C., Zhu H. et al. Study of residual stress in selective laser melting of Ti6Al4V // Mater. Des. 2020. V. 193. 108846. DOI: 10.1016/j.matdes.2020.108846
Nagesha B., Dhinakaran V., Shree M. V. et al. A review on weldability of additive manufactured titanium alloys // Materials Today Proceedings. 2020. V. 33. P. 2964 – 2969. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.02.899
Omoniyi P. O., Mahamood R. M., Arthur N. et al. Joint integrity evaluation of laser beam welded additive manufactured Ti6Al4V sheets // Sci. Rep. 2022. V. 12, Is. 1. 4062. DOI: 10.1038/s41598-022-08122-2
Wits W., Becker J. J. Laser beam welding of titanium additive manufactured parts // Procedia CIRP. 2015. V. 28. P. 70 – 75. DOI: 10.1016/j.procir.2015.04.013
Yu H., Li F., Yang J. et al. Investigation on laser welding of selective laser melted Ti – 6Al – 4V parts: Weldability, microstructure and mechanical properties // Mater. Sci. Eng. A. 2017. V. 712. P. 20 – 27. DOI: 10.1016/j.msea.2017.11.086
Rautio T., Hamada A., Mäkikangas J. et al. Laser welding of selective laser melted Ti6Al4V: Microstructure and mechanical properties // Materials Today Proceedings. 2020. V. 28. P. 907 – 911. DOI: 10.1016/j.matpr.2019.12.322
Singh A. K., Kumar B., Jha K. et al. Friction stir welding of additively manufactured Ti – 6Al – 4V: Microstructure and mechanical properties // J. Mater. Process. Technol. 2019. V. 277. 116433. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2019.116433
Scherillo F., Astarita A., Carrino L. et al. Linear friction welding of Ti – 6Al – 4V parts produced by electron beam melting // Mater. Manuf. Processes. 2018. V. 34, Is. 2. P. 201 – 207. DOI: 10.1080/10426914.2018.1532086
Крылов К. И., Прокопенко В. Т., Митрофанов А. С. Применение лазеров в машиностроении и проборостроении. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1978. 134 c.
Тупицын А. М., Гладков Э. A., Чернов А. В. Анализ технологических возможностей современных способов автоматической сварки крупногабаритных тонкостенных изделий ответственного назначения из алюминиевых сплавов // Глобальная ядерная безопасность. 2016. T. 1, № 18. С. 66 – 75.
Węglowski M., Błacha S., Phillips A. Electron beam welding — Techniques and trends — Review // Vacuum. 2016. V. 130. P. 72 – 92. DOI: 10.1016/j.vacuum.2016.05.004
Xu M., Chen Y., Zhang T. et al. Microstructure evolution and mechanical properties of wrought/wire arc additive manufactured Ti – 6Al – 4V joints by electron beam welding // Mater. Charact. 2022. V. 190. 112090. DOI: 10.1016/j.matchar. 2022.112090
Панин А. В., Казаченок М. С., Круковский К. В. и др. Сравнительный анализ микроструктуры сварных соединений образцов Ti – 6Al – 4V, полученных методом прокатки и проволочной электронно-лучевой аддитивной технологии // Физическая мезомеханика. 2023. Т. 26, № 4. C. 64 – 78.
Боянгин Е. Н., Перевалова О. Б., Панин А. В., Мартынов С. А. Влияние электронно-лучевой сварки на микроструктуру и микротвердость 3D-напечатанных изделий из титанового сплава Ti – 6Al – 4V // ФММ. 2021. Т. 122, № 2. С. 152 – 158. DOI: 10.31857/S0015323021020030
Tavlovich B., Shirizly A., Katz R. EBW and LBW of additive manufactured Ti6Al4V products // Weld. J. 2018. V. 97, Is. 6. P. 179 – 190. DOI: 10.29391/2018.97.016
Перевалова О. Б., Панин А. В., Казаченок М. С., Мартынов С. А. Воздействие электронного луча при имитации электронно-лучевой сварки на микроструктуру и микротвердость образцов титанового сплава Ti – 6Al – 4V, полученных методами проволочной электронно-лучевой аддитивной технологии и селективного лазерного сплавления // ФММ. 2024. Т. 125, № 7. C. 898 – 905. DOI: 10.1134/ S0031918X24600842
Kim J., Pyo C., Kim Y. et al. Experimental study on Bead on Plate (BOP) welding of 6 mm thick 9 % nickel steel by fiber laser welding // Materials. 2021. V. 14, Is. 24. 7699. DOI: 10.3390/ma14247699
Larin M., Pevzner Y., Shalnova S., Petrovskiy P. Laser welding modes optimization of the selective laser melted Ti – 6Al – 4V thin-thickness parts with complex shape // Metals. 2021. V. 11, Is. 12. 2013. DOI: 10.3390/met11122013
Григорьев В. В., Бахматов П. В. Влияние режимов термической обработки в условиях фазового предпревращения на структуру и свойства сварных соединений из титанового сплава, выполненных электронно-лучевой сваркой // МиТОМ. 2023. № 12. С. 37 – 44. DOI: 10.30906/mitom. 2023.12.37-44
Сейдгазов Р. Д. Термокапиллярный механизм глубокого проплавления при сварке лазерным лучом // Математическое моделирование. 2010. Т. 22, № 8. С. 67 – 82.
Ольшанская Т. В., Федосеева Е. М., Колева Е. Г. Построение тепловых моделей при электронно-лучевой сварке // Вестник ПНИПУ. 2017. Т. 19, № 3. С. 49 – 73.
Yakout M., Elbestawi M., Veldhuis S., Nangle-Smith S. Influence of thermal properties on residual stresses in SLM of aerospace alloys // Rapid Prototyp. J. 2019. V. 26, Is. 1. P. 213 – 222. DOI: 10.1108/rpj-03-2019-0065
Milošević N., Aleksić I. Thermophysical properties of solid phase Ti – 6Al – 4V alloy over a wide temperature range // Int. J. Mater. Res. (Formerly Zeitschrift Fuer Metallkunde). 2012. V. 103, Is. 6. P. 707 – 714. DOI: 10.3139/146.110678
Dong H., Wen B., Melnik R. Relative importance of grain boundaries and size effects in thermal conductivity of nanocrystalline materials // Sci. Rep. 2014. V. 4, Is. 1. Art. 7037. DOI: 10.1038/srep07037
Keles O., Shuja S., Yilbas B. S. et al. Additive manufacturing of Ti-alloy: Thermal analysis and assessment of properties // AIME. 2020. V. 12, Is. 6. Art. 168781402093306. DOI: 10.1177/1687814020933068
Yang X., Barrett R. A., Tong M. et al. Towards a process-structure model for Ti – 6Al – 4V during additive manufacturing // J. Manuf. Processes. 2020. V. 61. P. 428 – 439. DOI: 10.1016/ j.jmapro.2020.11.033
Bestard G. A., Alfaro S. C. A. Measurement and estimation of the weld bead geometry in arc welding processes: the last 50 years of development // J. Braz. Soc. Mech. Sci. Eng. 2018. V. 40. P. 444. DOI: 10.1007/s40430-018-1359-2
Jindal S., Chhibber R., Mehta N. P. Effect of welding parameters on bead profile, microhardness and H2 content in submerged arc welding of high-strength low-alloy steel // Proc. Inst. Mech. Eng. B: J. Eng. Manuf. 2013. V. 228, Is. 1. P. 82 – 94. DOI: 10.1177/0954405413495846
Кузнецов С. В., Пась О. А., Ткач А. М. и др. Разработка технологии электронно-лучевой сварки титана с присадкой в глубокие щелевые разделки // Вопросы материаловедения. 2007. Т. 1, № 49. С. 63 – 69.
DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2025.7.44-52
© Издательский дом «Фолиум», 1998–2025