О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ

Авторы

  • С. Ю. МАНЕГИН ЦНИИчермет им. И. П. Бардина, Россия, г. Москва Автор
  • Ф. А. ШАМРАЙ ООО «Тринититех», Россия, г. Колпино Автор
  • Н. А. КОЗЫРЕВ ЦНИИчермет им. И. П. Бардина, Россия, г. Москва Автор
  • К. А. ЧУДНЫЙ ЦНИИчермет им. И. П. Бардина, Россия, г. Москва Автор
  • Е. Л. ПОЛЯКОВА ЦНИИчермет им. И. П. Бардина, Россия, г. Москва Автор
  • А. А. ДРЮКОВА ЦНИИчермет им. И. П. Бардина, Россия, г. Москва Автор

DOI:

https://doi.org/10.32339/0135-5910-2025-11-34-42

Ключевые слова:

3D-печать, технология WAAM, микроструктура, макроструктура, неметаллические включения, физико-механические свойства

Аннотация

В рамках данной работы была продемонстрирована принципиальная возможность реализации производства коленчатого вала при помощи электродугового проволочного 3D-выращивания металлических деталей на технологическом комплексе WI 1500. В частности, была исследована возможность изготовления коленчатого вала с использованием проволоки марки Св-08ХН2ГМТА, соответствующей требованиям ГОСТ 2246–70. В ходе испытаний были определены: химический состав, механические свойства, твердость, загрязненность неметаллическими включениями, величина зерна, микро- и макроструктура, микротвердость опытного образца. Результаты показали значительно более высокие показатели относительного удлинения, относительного сужения и ударной вязкости по сравнению с горячекатаной заготовкой, что свидетельствует о высокой прочности и пластичности материала. Микроструктура образца представлена бейнитом с четко выраженными слоями, что обеспечивает высокие механические свойства. Макроструктура образца лишена таких дефектов, как пористость, точечные загрязнения и трещины, и имеет плотную, однородную структуру с типичными признаками 3D-печати. Образец отличается повышенной чистотой по уровню неметаллических включений, что также положительно сказывается на его механических свойствах. Твердость образцов, изготовленных методом наплавки, превышает твердость горячекатаной заготовки, что делает их перспективными для применения в условиях высоких нагрузок и износа. Анализ полученных результатов убедительно демонстрирует, что технология аддитивного производства с использованием метода послойного наплавления (WAAM) обеспечивает достижение изотропных физико-механических характеристик. Более того, данный метод изготовления образца позволяет гарантировать требуемое качество макро- и микроструктурных параметров, что является критически важным для обеспечения эксплуатационных характеристик конечного изделия.

Биографии авторов

  • С. Ю. МАНЕГИН, ЦНИИчермет им. И. П. Бардина, Россия, г. Москва

    заместитель генерального директора по производству

  • Ф. А. ШАМРАЙ, ООО «Тринититех», Россия, г. Колпино

    канд. экон. наук, директор

  • Н. А. КОЗЫРЕВ, ЦНИИчермет им. И. П. Бардина, Россия, г. Москва

    д-р техн. наук, директор научного центра металлургических технологий

  • К. А. ЧУДНЫЙ, ЦНИИчермет им. И. П. Бардина, Россия, г. Москва

    заместитель директора научно-испытательного центра «Металлтест»;

  • Е. Л. ПОЛЯКОВА, ЦНИИчермет им. И. П. Бардина, Россия, г. Москва

    старший научный сотрудник научно-испытательного центра «Металлтест»

  • А. А. ДРЮКОВА, ЦНИИчермет им. И. П. Бардина, Россия, г. Москва

    младший научный сотрудник научного центра металлургических технологий

Библиографические ссылки

ГОСТ Р 57558–2025 (ИСО/АСТМ 52900:2021). Аддитивные технологии. Базовые принципы. Термины и определения. — М.: Российский институт стандартизации. — 31 c.

Majid S. N. A., Alkahari M. R., Ramli F. R. etc. Influence of integrated pressing during fused filament fabrication on tensile strength and porosity // Journal of Mechanical Engineering. 2017. V. SI 3, Iss. 2. P. 185–195.

Zhou J. G., He Z. Y. A new rapid tooling technique and its special binder study // Rapid Prototyping Journal. 1999. V. 5. №. 2. P. 82–88. DOI: 10.1108/13552549910267461.

Ding D. H., Pan Z. X., Cuiuri D. etc. Adaptive path planning for wire-feed additive manufacturing using medialax-is transformation // Journal of Cleaner Production. 2016. V. 133. P. 942–952. DOI: 10.1016/j.jclepro.2016.06.036.

Sharma V., Singh S. Rapid prototyping: process advantage, comparison and application // International Journal of Computational Intelligence Research. 2016. V. 12, № 1. P. 55–61.

Nimawat D., Meghvanshi M. Using rapid prototyping technology in mechanical scale models // International Journal of Engineering Research and Applications. 2012. V. 2, Iss. 2. P. 215–219.

Nazan M. A., Ramli F. R., Alkahari M. R., Abdullah M. A. Optimization of warping deformation in open source 3D printer using response surface method // Proceedings of Mechanical Engineering Research Day. 2016. P. 71, 72.

Abe T., Sasahara H. Dissimilar metal deposition with a stainless steel and nickel-based alloy using wire and arc-based additive manufacturing // Precision Engineering. 2016. V. 45. P. 387–395. DOI: 10.1016/j.precisioneng.2016.03.016.

Nilsiam Y., Sanders P. G., Pearce J. M. Applications of open source GMAW-based metal 3-D printing // Journal of Manufacturing and Materials Processing. 2018. V. 2, Iss. 1. 18. DOI: 10.3390/jmmp2010018.

Yilmaz O., Ugla A. A. Shaped metal deposition technique in additive manufacturing technology: A review // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. 2016. V. 230, Iss. 10. P. 1781–1798. DOI: 10.1177/0954405416640181.

Chen W., Yang T., Yang R. 3D model of filler melting with micro-beam plasma arc based on additive manufac-turing technology // International Journal of Modern Physics B. 2017. V. 31. № 16–19. 17440167. DOI: 10.1142/S0217979217440167.

Tabernero I., Paskual A., Alvarez P., Suarez A. Study on arc welding processes for high deposition rate additive manufacturing // Procedia CIRP. 2018. V. 68. P. 358–362. DOI: 10.1016/j.procir.2017.12.095.

Szost B. A., Terzi S., Martina F. etc. A comparative study of additive manufacturing techniques: residual stress and microstructure analysis of CLAD and WAAM printed Ti–6Al–4V components // Materials & Design. 2016. V. 89. P. 559–567. DOI: 10.1016/j.matdes.2015.09.115.

Karanukaran K. P., Suryakumar S., Pushpa V., Akula S. Low cost integration of additive and subtractive pro-cesses for hybrid layered manufacturing // Robotic and Computer Integrated Manufacturing. 2010. V. 26. № 5. P. 490–499. DOI: 10.1016/i.rcim.2010.03.008.

Radaj D. Heat effects of welding: temperature field, residual stress and distortion. — Springer Berlin, Heidelberg. P. 130–133. DOI: 10.1007/978-3-642-48640-1.

Опубликован

2026-06-03

Выпуск

Раздел

Металловедение и термическая обработка

Как цитировать

О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ КОЛЕНЧАТЫХ ВАЛОВ. (2026). ЧЕРНАЯ МЕТАЛЛУРГИЯ. Бюллетень научно-технической и экономической информации, 81(11), 34-42. https://doi.org/10.32339/0135-5910-2025-11-34-42