Юго-Западный государственный университет, Курск, Россия:

В. В. Куц, профессор кафедры машиностроительных технологий и оборудования (МТиО), докт. техн. наук, эл. почта: kuc-vadim@yandex.ru
А. В. Олешицкий, преподаватель кафедры МТиО, эл. почта: oav46@yandex.ru
А. Н. Гречухин, доцент кафедры МТиО, канд. техн. наук, эл. почта: agrechuhin@mail.ru
И. Ю. Григоров, доцент кафедры МТиО, канд. техн. наук, эл. почта: grighorov.ighor@mail.ru

Представлены результаты исследования изменения микроструктуры и плотности образцов, формируемых аддитивным методом электрической дугой с аксиальной подачей стальной присадочной проволоки в среде защитных газов (технология GMAW) при дополнительном воздействии на электрическую дугу внешнего продольного магнитного поля. Образцы изготовлены на пятикоординатной аддитивной установке, созданной на базе станка с ЧПУ. Режим наплавки: полярность — прямая; напряжение тока 17,5 В; объемный расход защитного газа 14 л/мин; вылет электрода 10 мм; скорость подачи проволоки 4,26 м/мин. Использована проволока диаметром 0,75 мм из материала Св-08Г2С. Дополнительное магнитное поле создавали катушкой индуктивности при подключении ее к переменному току напряжением 220 В с частотой 50 Гц, величина измеренной магнитной индукции в зоне формирования сварочной ванны не превышала 12 мТл. Анализ микроструктуры показал, что воздействие продольного магнитного поля позволило получить однородную по всей наплавленной поверхности образцов ферритно-перлитную структуру без ярко выраженных ферритных областей. Плотность наплавленных образцов определяли путем измерения их массы (на весах модели LE225D) и объема (через измерение массы вытесненной дистиллированной воды при их подвешивании на нити). Влияние продольного магнитного поля на изменение плотности образцов оценивали методом однофакторного дисперсионного анализа. Анализ показал, что при дополнительном воздействии на электрическую дугу внешним продольным магнитным полем плотность наплавленных образцов имеет статистически значимое увеличение на 0,3 %.
Работа выполнена в рамках реализации программы развития ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет» проекта «Приоритет 2030».

1. Куракин А. И., Струков И. Г., Скобликов Я. П. и др. Прогнозирование геометрии слоя при дуговом аддитивном производстве P-GMAW из алюминиевых сплавов // Морские интеллектуальные технологии. 2023. № 2-1 (60). С. 245–252. DOI: 10.37220/MIT.2023.60.2.030.
2. Осколков А. А., Матвеев Е. В., Безукладников И. И. и др. Передовые технологии аддитивного производства металлических изделий // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. 2018. Т. 20. № 3. С. 90–105. DOI: 10.15593/2224-9877/2018.3.11
3. Jatmoko, Hanifah A., Pratama M. A., Rohimsyah F. M. Study of the effect GMAW and SMAW welding combination with WAAM method // SPECTA Journal of Technology. 2023. Vol. 7. P. 549–555. DOI: 10.35718/specta.v7i2.938
4. Jafari D., Vaneker T., Gibson I. Wire and arc additive manufacturing: Opportunities and challenges to control the quality and accuracy of manufactured parts // Materials & Design. 2021. Vol. 202. 109471. DOI: 10.1016/j.matdes.2021.109471
5. Henckell P., Gierth M., Ali Y. et al. Reduction of energy input in wire arc additive manufacturing (WAAM) with gas metal arc welding (GMAW) // Materials. 2020. Vol. 13, Iss. 11. 2491. DOI: 10.3390/ma13112491
6. Размышляев А. Д., Агеева М. В., Лаврова Е. В. Измельчение структуры металла при дуговой наплавке под воздействием продольного магнитного поля // Автоматическая сварка. 2019. № 2. С. 25–28. DOI: 10.15407/as2019.02.03
7. Размышляев А. Д., Миронова М. В., Лещенко А. И. Повышение качества стыковых соединений при дуговой сварке в продольном магнитном поле // Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2012. № 24. С. 190–196.
8. Миронова М. В. Влияние индукции продольного магнитного поля на проплавление основного металла при дуговой наплавке // Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2012. № 25. С. 141–146.
9. Черных А. В. Особенности плавления и движения электродного металла при дуговой сварке во внешнем постоянном продольном магнитном поле // Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура. 2012. № 4 (28). С. 103–113.
10. Размышляев А. Д., Дели А. А., Миронова М. В. Влияние продольного магнитного поля на производительность расплавления проволоки при электродуговой наплавке под флюсом // Автоматическая сварка. 2007. № 6 (650). С. 31–35.
11. Sharma P., Chattopadhyaya S., Singh N., Kumar A. et al. Recent developments in the design, development, and analysis of the influence of external magnetic-field on gas-metal arc welding of non-ferrous alloys: review on optimization of arc-structure to enhance the morphology, and mechanical properties of welded joints for automotive applications // Heliyon. 2022. Vol. 8. e11812. DOI: 10.1016/j.heliyon.2022.e11812
12. López F. F. The effect of applying magnetic fields during welding AISI-304 stainless steel on stress corrosion cracking // International Journal of Electrochemical Science. 2021. Vol. 16. 210338. DOI: 10.20964/2021.03.31
13. Xiao L., Fan D., Huang J., Tashiro S., Tanaka M. 3D numerical study of external axial magnetic field-controlled high-current GMAW metal transfer behavior // Materials. 2020. Vol. 13. 5792. DOI: 10.3390/ma13245792
14. Rosado-Carrasco J., Krupp U., López V., Giertler A. et al. Effect of a magnetic field applied during fusion welding on the fatigue damage of 2205 duplex stainless steel joints // International Journal of Fatigue. 2018. Vol. 121. DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2018.12.022
15. Размышляев А. Д., Агеева М. В. Влияние поперечного магнитного поля на структуру металла шва при электродуговой сварке стали 12Х18Н9Т // Инновационные технологии в машиностроении : сборник трудов IX Международной научно-практической конференции, Юрга, 24–26 мая 2018 г. — Юрга : Национальный исследовательский Томский политехнический университет, 2018. С. 8–11.
16. Размышляев А. Д., Ярмонов С. В., Выдмыш П. А. Влияние частоты поперечного магнитного поля на производительность расплавления электродной проволоки при дуговой наплавке под флюсом // Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2014. № 28. С. 140–144.
17. Размышляев А. Д., Миронова М. В., Ярмонов С. В., Выдмыш П. А. Особенности проплавления основного металла при дуговой наплавке с воздействием поперечного магнитного поля // Вестник Приазовского государственного технического университета. Серия: Технические науки. 2012. № 24. С. 185–190.
18. Размышляев А. Д., Миронова М. В., Кузьменко К. Г., Выдмыш П. А. Производительность расплавления электродной проволоки при дуговой наплавке под флюсом с воздействием поперечного магнитного поля // Автоматическая сварка. 2011. № 5 (697). С. 48–51.
19. Bao Y., Sun H., Cai X., Lin S., Chen C. Effect of external magnetic field on the forming, microstructure and property of TC4 titanium alloy during the directed energy deposition arc additive manufacturing // Crystals. 2023. Vol. 13. P. 235. DOI: 10.3390/cryst13020235
20. Hu Y., Chen F., Cao S., Fan Y., Xie R. Preparation and characterization of CMT wire arc additive manufacturing Al–5 % Mg alloy depositions through assisted longitudinal magnetic field // Journal of Manufacturing Processes. 2023. Vol. 101. P. 576–588. DOI: 10.1016/j.jmapro.2023.05.104
21. Shan Z., Wang Y., Song H., Huang J. et al. Effect of auxiliary longitudinal magnetic field on overlapping deposition of wire arc additive manufacturing // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2023. Vol. 125. P. 1383–1401. DOI: 10.1007/s00170-022-10609-1
22. Zhao H., Li Y., Sun Y., Dong Z. et al. Effect of external magnetic field on morphology and microstructure of wire arc additive manufacture // Journal of Materials Science. 2022. Vol. 58. P. 1769–1782. DOI: 10.21203/rs.3.rs-1234284/v1
23. Zhao W., Zhao Y., Zhang X., Chen J., Ou W. Comparative investigation of wire arc additive manufacturing of Al–5 % Mg alloy with and without external alternating magnetic field // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2022. Vol. 119. P. 2571–2587. DOI: 10.1007/s00170-021-08466-5

24. Wang Y., Chen X., Shen Q., Su C. et al. Effect of magnetic Field on the microstructure and mechanical properties of inconel 625 superalloy fabricated by wire arc additive manufacturing // Journal of Manufacturing Processes. 2021. Vol. 64. P. 10–19. DOI: 10.1016/j.jmapro.2021.01.008
25. Veiga F., Suarez A., Aldalur E., Dhawale T. Effect of the metal transfer mode on the symmetry of bead geometry in WAAM aluminum // Symmetry. 2021. Vol. 13. 1245. DOI: 10.3390/sym13071245
26. ГОСТ 4461–77. Кислота азотная. — Введ. 01.01.1979.