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

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).