ПРОТОТИПИРОВАНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ РАЗЛИЧНОЙ ФОРМЫ МЕТОДОМ АДДИТИВНОЙ НАПЛАВКИ
DOI:
https://doi.org/10.32339/0135-5910-2025-03-18-23Ключевые слова:
аддитивные технологии, 3D-печать, прототипирование, дуговая сварка в среде защитного газа, промышленные роботыАннотация
Аддитивное производство, или 3D-печать, приходит на смену традиционному субтрактивному производству, при котором детали изготавливают путем последовательного удаления частей материала заготовки. При 3D-печати материал добавляют послойно, что позволяет изготавливать детали сложной геометрической формы из дорогостоящих металлов с более высокими производительностью и экономической эффективностью. Для того чтобы осуществлять 3D-печать в промышленном масштабе, необходимо объединить робототехнику с программным обеспечением для 3D-печати. В данной статье приведены результаты адаптации промышленного робота KUKA для процесса 3D-печати. При помощи сварочного аппарата и сварочной проволоки были напечатаны объекты из стали цилиндрической геометрической формы. Основными параметрами, оказывающими значительное влияние на формирование слоя, являются скорость движения горелки, скорость подачи проволоки, сварочный ток и напряжение. Выбор сварочного тока основан на диаметре проволоки. В данном случае использовали проволоку диаметром 1,2 мм. Наиболее подходящий ток для такой проволоки лежит в диапазоне 100–120 А. Настройка тока в этих пределах позволяет добиться желаемого качества наплавляемого валика и его геометрии, обеспечивая необходимую производительность процесса. В результате настройки параметров была обнаружена обратная линейная зависимость между скоростью наплавки (скоростью движения горелки) и шириной получаемого валика. Было отмечено, что с уменьшением скорости наплавки ширина валика становится больше. Разработанная методика 3D-печати оказалась успешной и доказала, что промышленный робот в связке со сварочным аппаратом может использоваться в качестве промышленного 3D-принтера.
Библиографические ссылки
Frigne P., Van Den Braembussche R. Distinction Between Different Types of Impeller and Diffuser Rotating Stall in a Centrifugal Compressor with Vaneless Diffuser // Journal of Engineering for Gas Turbines and Power. 1984. V. 106. № 2. P. 468–474. DOI: 10.1115/1.3239589.
Krain H. A Study on Centrifugal Impeller and Diffuser Flow // Journal of Engineering for Power. 1981. V. 103. № 4. P. 688–697. DOI: 10.1115/1.3230791.
Wu B., Pan Z., Ding D. etc. A review of the wire arc additive manufacturing of metals: properties, defects and quality improvement // Journal of Manufacturing Processes. 2018. V. 35. P. 127–139. DOI: 10.1016/j.jmapro.2018.08.001.
Ding D., Pan Z., Cuiuri D. etc. Wire-feed additive manufacturing of metal components: technologies, developments and future interests // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2015. V. 81. № 1–4. P. 465–481. DOI: 10.1007/s00170-015-7077-3.
Patent US 4093401А. Compressor impeller and method of manufacture / H. E. Gravele. 1978.
Wu B., Ding D., Pan Z. etc. Effects of heat accumulation on the arc characteristics and metal transfer behavior in Wire Arc Additive Manufacturing of Ti6Al4V // Journal of Materials Processing Technology. 2017. V. 250. P. 304–312. DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2017.07.037.
Wang F., Williams S., Rush M. Morphology investigation on direct current pulsed gas tungsten arc welded additive layer manufactured Ti6Al4V alloy // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2011. V. 57. № 5–8. P. 597–603. DOI: 10.1007/s00170-011-3299-1.
Cong B., Ding J., Williams S. Effect of arc mode in cold metal transfer process on porosity of additively manufactured Al–6.3 % Cu alloy // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2014. V. 76. № 9–12. P. 1593–1606. DOI: 10.1007/s00170-014-6346-x.
Xu F., Lv Y., Xu B., etc. Effect of deposition strategy on the microstructure and mechanical properties of Inconel 625 superalloy fabricated by pulsed plasma arc deposition // Materials & Design. 2013. V. 45. P. 446–455. DOI: 10.1016/j.matdes.2012.07.013.
Baufeld B. Mechanical Properties of INCONEL 718 Parts Manufactured by Shaped Metal Deposition (SMD) // Journal of Materials Engineering and Performance. 2012. V. 21. № 7. P. 1416–1421. DOI: 10.1007/s11665-011-0009-y.
Haden C., Zeng G., Carter F. etc. Wire and arc additive manufactured steel: Tensile and wear properties // Additive Manufacturing. 2017. V. 16. P. 115–123. DOI: 10.1016/j.addma.2017.05.010.
Balanovskiy A. E., Astafyeva N. A., Kondratyev V. V., Karlina A. Study of mechanical properties of C–Mn–Si composition metal after wire-arc additive manufacturing (WAAM) // CIS Iron and Steel Review. 2021. V. 22. P. 66–71. DOI: 10.17580/cisisr.2021.02.12.
Karlina A., Kondratyev V. V., Balanovskiy A. E., Astafyeva N. A. Porosity reduction in metal with hybrid wire and arc additive manufacturing technology (WAAM) // CIS Iron and Steel Review. 2024. V. 27. P. 91–95. DOI: 10.17580/cisisr.2024.01.14.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2025 ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-ShareAlike» («Атрибуция — На тех же условиях») 4.0 Всемирная.
