МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНОЙ ПОРИСТОСТИ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ИЗДЕЛИЯ ПРИ АДДИТИВНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ С ПОСЛОЙНОЙ ПРОКОВКОЙ

Аннотация

Пористость, возникающая в изделиях из алюминиево-магниевых сплавов, синтезируемых проволочно-дуговой наплавкой методом холодного переноса металла, существенно ухудшает характеристики усталостной прочности. Разрабатываемая технология гибридного аддитивного производства с послойной проковкой каждого наплавленного слоя материала способна минимизировать пористость изделия. Для выбора рациональных параметров технологического процесса исследуется эволюция распределения пористости по поперечному сечению линейного элемента после его однократной проковки пневмомолотком. Построена численная модель процесса в пакете LS-DYNA®, где в качестве связанных уравнений пластической деформации материала и эволюции пористости взяты соотношения Гурсона – Твергарда – Нидлемана. Для определения параметров закона деформационного упрочнения Джонсона – Кука выполнены испытания сплава АМг6 в широком диапазоне скоростей деформации. Воздействие пневмомолотка в численной модели определялось с помощью тензометрированной стальной мишени и подтверждалось по искажениям поперечного сечения прокованного бруса из сплава АМг6. Расчеты, согласно модели, сопоставлены с данными эксперимента, для чего аддитивным производством с послойной проковкой и без нее были изготовлены два линейных сегмента, из поперечных сечений которых подготовлены шлифы, обработанные для визуализации пор. При таком способе обработки давлением уменьшение пористости в пограничном слое заготовки в основном зависит от накопленных пластических деформаций и слабо чувствительно к виду напряженного состояния. Модель позволяет предсказывать размеры области под бойком, зависящие от параметров проковки, в пределах которой существенно снижается пористость. Применение оптимальных режимов проковки способно обеспечить производство качественных изделий в процессах гибридного аддитивного производства.