Виявлення впливу джерел нагріву на властивості матеріалу при виготовленні авіаційних деталей методом прямого вирощування
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.157604Ключові слова:
адитивні технології, плазмове наплавлння, пряме вирощування, холодний перенесення металуАнотація
Досліджено якість матеріалу отриманого методом прямого вирощування (Direct Energy Deposition) із застосуванням трьох джерел нагріву: плазмової дуги, електричної зварювальної дуги, зварювальної дуги з холодним перенесенням металу (Cold Metal Transition). У якості присадного матеріалу використовувався дріт зі сплаву AlMg5.
Дослідження проводилося з метою визначити, при якому з джерел нагрівання наплавлений матеріал буде мати вищі значення фізико-механічних характеристик, продуктивності. Також слід було оцінити якість, розмір і рівномірність розподілу наплавлених слоїв, оскільки дані показники визначають точність отримуваного виробу і дозволяють зменшити припуск на механічну обробку.
Досліджено якість матеріалу, отриманого методом прямого вирощування (Direct Energy Deposition) із застосуванням трьох джерел нагріву: плазмової дуги, електричної зварювальної дуги, зварювальної дуги з холодним перенесенням металу (Cold Metal Transition). В якості присадочного матеріалу використовувалася дріт зі сплаву AlMg5.
Дослідження проводилося з метою визначити, при якому джерелі нагрівання наплавлений матеріал буде мати вищі значення фізико-механічних характеристик, продуктивності. Також необхідно було оцінити якість, розмір і рівномірність розподілу наплавлених шарів, так як дані показники визначають точність отримуваного виробу і дозволяють зменшити припуск на механічну обробку.
Виявлено вплив джерел нагріву на формування поверхні наплавлених пластин: зразки, отримані методом плазмового наплавлення, мають виступання наплавлених шарів бічній поверхні на висоту до 2 мм, зразки, отримані методом електродугової і СМТ наплавлення, – на висоту до 0,5 мм. Отримані дані дозволять визначити мінімальний допустимий припуск на механічну обробку.
Аналіз хімічного складу показав, що кожне джерело нагріву дозволяє забезпечити хімічний склад готового виробу, відповідний хімічному складу початкового матеріалу. Розподіл легуючих елементів рівномірний між наплавленими шарами. Однак процес СМТ забезпечив найбільш точний розподіл легуючих елементів.
Фізико-механічні властивості пластин, отриманих методом прямого вирощування, знаходяться приблизно на одному рівні з матеріалами, які були отримані традиційними методами лиття та штампування.
Найвищі значення механічних властивостей мають зразки, отримані методом плазмового наплавлення: σв = 28 мПа; σ0,2, = 15; мПа; δ = 30,4%, що можна пояснити більш дисперсної структурою і високим рівнем сплаву шарів.
Отримані дані дозволять визначити, яке джерело нагріву доцільніше використовувати для отримання необхідних конкретному технологічному процесу властивостей. Вони також дозволяють оцінити застосовність методу прямого вирощування з використанням дугових джерел нагріву при серійному виробництві деталейПосилання
- Additive Manufacturing of aluminum alloys (2018). Light Metal Age. Available at: https://www.lightmetalage.com/news/industry-news/3d-printing/article-additive-manufacturing-of-aluminum-alloys/
- Gnatenko, M. O., Marchenko, Yu. A., Mitina, T. I. (2018). Ocenka vozmozhnosti izgotovleniya i remonta detaley metodom additivnyh tekhnologiy iz alyuminievyh splavov. Processy lit'ya, 4 (130).
- Standardization Roadmap for Additive Manufacturing, Version 1.0 (2017). America Makes and ANSI Additive Manufacturing Standardization Collaborative (AMSC).
- Wire-feed additive manufacturing might be the future of metal-based 3D printing. Available at: https://www.3ders.org/articles/20150531-wire-feed-additive-manufacturing-might-be-the-future-of-metal-based-3d-printing.html
- Gu, J., Cong, B., Ding, J., Williams, S. W., Zhai, Y. (2014). Wire+Arc additive manufacturing of aluminium. Proc. 25th Int. Solid Freeform Fabrication Symp. University of Texas, 451–458.
- Ding, J., Colegrove, P., Mehnen, J., Ganguly, S., Sequeira Almeida, P. M., Wang, F., Williams, S. (2011). Thermo-mechanical analysis of Wire and Arc Additive Layer Manufacturing process on large multi-layer parts. Computational Materials Science, 50 (12), 3315–3322. doi: https://doi.org/10.1016/j.commatsci.2011.06.023
- Ouyang, J. H., Wang, H., Kovacevic, R. (2002). Rapid prototyping of 5356-aluminum alloy based on variable polarity gas tungsten arc welding: process control and microstructure. Materials and Manufacturing Processes, 17 (1), 103–124. doi: https://doi.org/10.1081/amp-120002801
- Devletian, J. H., Wood, W. E. (1983). Factors affecting porosity in aluminum welds: a review. New York: Welding Research Council.
- Cong, B., Ding, J., Williams, S. (2014). 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, 76 (9-12), 1593–1606. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-014-6346-x
- Shitsyn, Yu. D., Belinin, D. S., Neulybin, S. D. (2015). Plasma surfacing of high-alloy steel 10Cr18Ni8Ti on low-alloy steel 09Mg2Si. International Journal of Applied Engineering Research, 10 (20), 41103–41109.
- GOST 4784-74. Alyuminiy i splavy alyuminievye deformiruemye. Marki (1974). Moscow.
- DSTU EN ISO 18273:2018. Materialy svarochnye. Elektrody, provoloka i prutki dlya svarki alyuminiya i ego splavov. Klassifikaciya (EN ISO 18273:2015, IDT; ISO 18273:2015, IDT).
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2019 Mikhail Gnatenko, Pavel Zhemanyuk, Igor Petryk, Sergey Sakhno, Sergey Chigileichik, Valery Naumik, Alexander Ovchinnikov, Maria Matkovskaya
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
