ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ПРОЦЕССЫ ФОРМИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ КАЧЕСТВА ИЗДЕЛИЙ, ИЗГОТАВЛИВАЕМЫХ WAAM-МЕТОДОМ НА ОСНОВЕ ДУГОВОЙ СВАРКИ В ЗАЩИТНЫХ ГАЗАХ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Объектом исследования в статье являются технологические процессы аддитивного производства на основе автоматической дуговой сварки проволочным электродом в среде защитного газа – DED-W/WAAM-GMAW. В статье представлена классификация DED-технологий и их сравнительные характеристики. Указаны преимущества WAAM-процессы на основе GMAW. Перечислены управляющие факторы технологий WAAM-GMA, влияющие на формирование параметров качества изготавливаемых изделий, и выходные параметры процесса, по которым оценивают технологические возможности WAAM-GMAW-процесса. Рассмотрены механизмы переноса металла в процессе его осаждения на формируемую заготовку. Представлены сравнительные характеристики режимов переноса, оценивается их влияние на протекание GMAW-процессов. Рассмотрено влияние на параметры качества изделий и процесс наплавки полярности таких факторов, как полярность подключения проволоки-электрода, сила тока и напряжение источника питания сварочной дуги, скорость подачи проволоки, скорость перемещения сварочной головки (сварочной ванны), состав защитного газа. Рассмотрены аспекты моделирования траекторий формообразующих движений сварочной головки в процессах WAAM-GMAW, влияющих на тепловые процессы наплавки, геометрическую точность и форму изготавливаемой заготовки, механические свойства материала заготовки. Рассмотрены недостатки метода, связанные с возможным возникновением дефектов изделий, таких как высокие шероховатость и волнистость поверхности, анизотропия механических свойств материала, переливы металла на боковой поверхности заготовки, остаточные напряжения, пористость, трещины и расслоение. Перечислены причины возникновения дефектов. Представлен анализ подверженности различных материалов различным дефектам. Представлены сведения о степени влияния некоторых управляющих технологических факторов процессов WAAM-GMAW на параметры процесса наплавки и формируемые параметры качества изделий. Предложен ряд решений, позволяющих повысить надёжность формирования параметров качества изделий, получаемых WAAM-GMAW-методами

Об авторах

Шенбо Ли

Сямыньский технологический университет

Email: hit4057@xmut.edu.cn

Чжишу Линь

Сямыньский технологический университет

Андрей Викторович Киричек

Брянский государственный технический университет

Email: avkbgtu@gmail.com
профессор, доктор технических наук

Максим Николаевич Нагоркин

Брянский государственный технический университет

Email: nagorkin@tu-bryansk.ru
кафедра "Техносферная безопасность", доцент, доктор технических наук

Максим Александрович Новиков

Брянский государственный технический университет

Email: novikovmax14@yandex.ru
кафедра Тепловые двигатели, аспирант архитектуры

Список литературы

  1. Трубашевский Д.С. Аддитивные зарисовки, или решения для тех, кто не хочет продолжать терять деньги. Воронеж : Умное Производство, 2021. 203 с.
  2. Li Y., Su C., Zhu J. Comprehensive review of wire arc additive manufacturing: Hardware system, physical process, monitoring, property characterization, application and future prospects // Results in Engineering. 2022. Vol. 13. 100330. doi: 10.1016/j.rineng.2021.100330.
  3. Srivastava M., Rathee S., Tiwari A., Dongre M. Wire arc additive manufacturing of metals: A review on processes, materials and their behaviour // Materials Chemistry and Physics. 2023. Vol. 294. 126988. doi: 10.1016/j.matchemphys.2022.126988.
  4. Kesarwani1 S., Yuvaraj N., Niranjan M. S. CMT‑based WAAM: a comprehensive review of process parameters, their effects, challenges, and future scope // Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering. 2024. Vol. 46. 699. doi: 10.1007/s40430-024-05276-0.
  5. Singh S.R., Khanna P. Wire arc additive manufacturing (WAAM): a new process to shape engineering materials // Materials Today Proc.. 2021. Vol. 44. Pp. 118−128. doi: 10.1016/j.matpr.2020.08.030.
  6. Tomar Bunty, Shiva S., Nath Tameshwer. A review on wire arc additive manufacturing: Processing parameters, defects, quality improvement and recent advances // Materials today communications. 2022. Vol. 31.103739. doi: 10.1016/j.mtcomm.2022.103739.
  7. Suvranshu P., Susanta K. S. Gas metal arc welding based additive manufacturing – a review // CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. 2021. Vol. 33. Pp. 398−442. doi: 10.1016/j.cirpj.2021.04.010.
  8. Jafari D., Vaneker T.H.J., Gibson I. Wire and arc additive manufacturing: Opportunities and challenges to control the quality and accuracy of manufactured parts // Materials and Design. 2021. Vol. 202. 109471. DOI: 0.1016/j.matdes.2021.109471.
  9. Wang C., Ding J., Williams S. Process control methods in cold wire gas metal arc additive manufacturing // Metals. 2023. Vol. 13 (8). 1334. doi: 10.3390/met13081334
  10. Rajendra Prasad, Yuvaraj N., Vipin A review on wire arc additive manufacturing based on cold metal transfer // Materials and manufacturing processes. 2024. Vol. 39 (10). Pp. 1315−1341. doi: 10.1080/10426914.2024.2323441
  11. Yildiz A.S., Davut K., Koc B., Yilmaz O. Wire arc additive manufacturing of high-strength low alloy steels: study of process parameters and their influence on the bead geometry and mechanical characteristics // The International journal of advanced manufacturing technology. 2020. Vol. 108. Pp. 3391−3404. doi: 10.1007/s00170-020-05482-9.
  12. Juric I., Garasic I., Busic M., Kozuh Z. Influence of shielding gas composition on structure and mechanical properties of wire and arc additive manufactured Inconel 625 // JOM. 2019. Vol. 71 (2). doi: 10.1007/s11837-018 3151-2.
  13. Li S., Zhang L.J., Ning J., Wang X., Zhang G.F., Zhang J.X., Na S.J., Fatemeh B. Comparative Study on the microstructures and properties of wire+arc additively manufactured 5356 aluminium alloy with argon and nitrogen as the shielding gas // Additive manufacturing. 2020. Vol. 34.101206. doi: 10.1016/j.addma.2020.101206.
  14. Киричек А.В., Сергеев А.Г., Федонина С.О., Петрешин Д.И. Технологическое обеспечение параметров качества синтезируемой WAAM-методом детали управлением траекторией движения фидстока // Транспортное машиностроение. 2022. № 4 (44). С. 60-68. doi: 10.30987/2782-5957-2022-4-60-68.
  15. Nguyen L., Buhl J., Bambach M. Multi-bead Overlapping Models for Tool Path Generation in Wire-Arc Additive Manufacturing Processes // Procedia Manufacturing. 2020. Vol. 47. Pp. 1123–1128. doi: 10.1016/j.promfg.2020.04.129.
  16. Кузнецов М.А., Данилов В.И., Крампит М.А., Чинахов Д.А., Слободян М.С. Механические и трибологические свойства металлической стенки, выращенной электродуговым способом в среде защитных газов // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2020. Т. 22, № 3. С. 18–32. doi: 10.17212/1994-6309-2020-22.3-18-32.
  17. Киричек А.В., Федонин О.Н., Федонина С.О., Сергеев А.Г. Сравнительная оценка влияния технологий аддитивного синтеза на количество и размер пор в изделии // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2022, № 5 (131). С. 20−26. doi: 10.30987/2223-4608-2022-5-20-26.
  18. Киричек А.В., Баринов С.В., Яшин А.В., Федонина С.О., Андросов К.Ю. Разработка и верификация моделей материалов при моделировании процессов волнового деформационного упрочнения и аддитивного синтеза (3DMP) // Тракторы и сельхозмашины, 2024. Том 91. № 6. С. 611−618. doi: 10.17816/0321-4443-637300.
  19. Киричек А.В., Баринов С.В., Греченева А.В. Расчет температурных полей на основе конечно-элементной модели процесса аддитивного синтеза изделия // Прикладная информатика. 2024. Т. 19. № 6. С. 113–128. doi: 10.37791/2687-0649-2024-19-6-113-128.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».