Własności i budowa mikrostrukturalna elementów wytwarzanych technologią szybkiego prototypowania przy użyciu wiązki elektronów

• Autorzy: Węglowski M. S. , Pilarczyk J. , Błacha S. , Jachym R. , Dutkiewicz J. , Rogal Ł.

Identyfikatory

DOI

10.26628/ps.v90i9.945

Warianty tytułu

EN

Properties and microstructure of elements made by electron beam rapid prototyping process with wire

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań procesu szybkiego prototypowania przy użyciu wiązki elektronów i materiału deponowanego w postaci drutu. Szybkie prototypowanie przy użyciu drutu jest wydajną metodą wytwarzania elementów o skomplikowanych kształtach ze stopów metali takich jak: stale stopowe, stopy niklu lub tytanu. Technologia ta znajduje zastosowanie przede wszystkim w przemyśle lotniczym, zwłaszcza wojskowym. Jest to związane z koniecznością wytwarzania elementów w produkcji jednostkowej oraz mało seryjnej. W ramach pracy określono warunki technologiczne procesu, dla których możliwe jest wykonanie elementów próbnych w postaci prostopadłościanów. Wykonano elementy próbne przy wykorzystaniu drutu spawalniczego ze stali odpornej na korozję w gatunku G 188 Mn. Przeprowadzono badania metalograficzne i wybranych własności mechanicznych. Materiał deponowany charakteryzuje się mikrostrukturą austenityczną z ferrytem delta, komórkowo-dendrytyczną. Występują duże dendrytyczne ziarna, które wydłużone są w kierunku odprowadzania ciepła - w kierunku podłoża. Twardość w materiale deponowanym wynosi od 192 do 273 HVO,05 w zależności od liczby warstw. W obszarze wymieszania z podłożem twardość osiąga wartość 355 HV0.05.

EN

In the paper the results of research on rapid prototyping using electron beam and deposited material in the form of wire are presented. Electron beam rapid prototyping with wire is an efficient method for manufacturing complex shapes from metal alloys such as alloy steels, nickel alloys or titanium. This technology is used primarily in the aviation industry, especially in the military as it is designed rather for a unit production or small series production. As part of the work, technological conditions of the process for which it is possible to deposit test pieces in the form of rectangular prism were determined. Test elements were made using a stainless steel wire grade G 18 8 Mn. Metallographic examinations and selected mechanical properties were investigated. The deposited material is characterized by austenitic with ferrite delta, cell-dendritic microstructure. There are large dendritic grains which are extended towards the heat dissipation – towards the substrate. The hardness in the deposited material is in the range of 192 to 273 HV0.05 depending on the number of layers. In the area of mixing with the substrate, the hardness reaches the value of 355 HV0.05.

Słowa kluczowe

PL

prototypowanie szybkie; wiązka elektronów; stal nierdzewna; mikrostruktura

EN

rapid prototyping; electron beam; stainless steel; microstructure

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Welding Technology Review
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 90, nr 9
• Strony: 28--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Węglowski M. S.

• Instytut Spawalnictwa

autor

Pilarczyk J.

• Instytut Spawalnictwa

autor

Błacha S.

• Instytut Spawalnictwa

autor

Jachym R.

• Instytut Spawalnictwa

autor

Dutkiewicz J.

• Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN

autor

Rogal Ł.

• Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN

Bibliografia

• [1] M.St. Węglowski, Szybkie prototypowanie przy użyciu wiązki elektronów – stan wiedzy, Biuletyn Instytutu Spawalnictwa (2018), vol. 62(1), 29-35.
• [2] G. Klimov, N. Murray, Additive manufacturing using non-vacuum electron beam technology, Proceeding of 4th IEBW International Electron Beam Conference Aachen (2017), 99-103.
• [3] T.M. Butler and others, Evolution of Texture from a Single Crystal Ti-6Al-4V Substrate During Electron Beam Directed Energy Deposition, Metallurgical And Materials Transactions A (2017), vol. 48A, 4441-4446.
• [4] B. Baufeld, R. Widdison, T. Dutilleu: Electron beam additive manufacturing: Deposition strategies and properties, Proceeding of 4th IEBW International Electron Beam Conference Aachen (2017), 114-117.
• [5] M.E. Kinsella, Additive Manufacturing of Superalloys for Aerospace Application, Air Force Research Laboratory Report No AFRL-RX-WP-TP-2008-4318:1-7 (2008).
• [6] K.M.B. Taminger, R.A. Hafley, Electron beam freeform fabrication for cost effective near net shape manufacturing. AVT-139, NATO, https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20080013538.pdf, 2006.
• [7] X. Shu, G. Chen and others, Microstructure evolution of copper/steel gradient deposition prepared using electron beam freeform fabrication, Materials Letters (2018), vol. 213, 374-377.
• [8] Z. Chen, H. Ye and others, Distortion control in a wire-fed electron-beam thin-walled Ti-6Al-4V freeform, Journal of Materials Processing Technology (2018), vol. 258, 286-295.
• [9] M.St. Węglowski, S. Błacha, Napawanie wiązką elektronów przy użyciu drutu, Przegląd Spawalnictwa (2017), vol. 89(10), 47-51.
• [10] J. Zhao, B. Zhang, A. Li and others, Effects of metal-vapor jet force on the physical behavior of melting wire transfer in electron beam additive manufacturing, Journal of Materials Processesing Technology (2015), vol. 220, 243-25.