Аналіз сучасного стану адитивних зварювальних технологій для виготовлення об’ємних металевих виробів (огляд)

Автор(и)

  • Sviatoslav Peleshenko Інститут машинобудування та автобудування Південно-Китайська технологічний університет вул. Вушан, 381, м. Гуанчжоу, р-н Тьянхе, пров. Гуандун, Китай, 510640, Китай https://orcid.org/0000-0001-6828-2110
  • Volodymyr Korzhyk Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України вул. Боженко, 11, м. Київ, Україна, 03680, Україна https://orcid.org/0000-0001-9106-8593
  • Oleksandr Voitenko Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України вул. Боженко, 11, м. Київ, Україна, 03680, Україна https://orcid.org/0000-0003-4946-6517
  • Vladyslav Khaskin Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України вул. Боженко, 11, м. Київ, Україна, 03680, Україна https://orcid.org/0000-0003-3072-6761
  • Vasyl Tkachuk Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України вул. Боженко, 11, м. Київ, Україна, 03680, Україна https://orcid.org/0000-0002-5912-8864

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.99666

Ключові слова:

3D друк, адитивне виробництво, зварювальні технології, тривимірні металеві вироби

Анотація

Узагальнено досвід застосування зварювальних дугових технологій для виготовлення великогабаритних об’ємних деталей з різних типів сталей і сплавів. Показана можливість досягнення при цьому істотної економії (до 5 разів) дорогих сплавів. Обґрунтовано переваги застосування плазмово-дугових технологій для 3D-друку. Описано зразок промислового 3D-принтера для вирощування металевих виробів розмірами до 900×900×900 мм із застосуванням порошкового мікроплазмового та плазмового наплавлення

Біографії авторів

Sviatoslav Peleshenko, Інститут машинобудування та автобудування Південно-Китайська технологічний університет вул. Вушан, 381, м. Гуанчжоу, р-н Тьянхе, пров. Гуандун, Китай, 510640

Інженер

Volodymyr Korzhyk, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України вул. Боженко, 11, м. Київ, Україна, 03680

Доктор технічних наук, керівник відділу

Відділ електротермічних процесів обробки матеріалів

Oleksandr Voitenko, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України вул. Боженко, 11, м. Київ, Україна, 03680

Аспірант, інженер

Відділ електротермічних процесів обробки матеріалів

Vladyslav Khaskin, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України вул. Боженко, 11, м. Київ, Україна, 03680

Доктор технічних наук

Відділ спеціалізованої високовольтної техніки і лазерного зварювання 

Vasyl Tkachuk, Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України вул. Боженко, 11, м. Київ, Україна, 03680

Аспірант

Відділ електротермічних процесів обробки матеріалів

Посилання

  1. Kruth, J.-P., Leu, M. C., Nakagawa, T. (1998). Progress in Additive Manufacturing and Rapid Prototyping. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 47 (2), 525–540. doi: 10.1016/s0007-8506(07)63240-5
  2. Panchenko, V. Ya. (Ed.) (2009). Lasernye tekhnologyi obrabotky materyalov: sovremennye problemy fundamental’nikh yssledovanyi i prykladnykh razrabotok. Lasernye tekhnologyi bystrogo prototypyrovaniya i pryamoi fabrykatcyi trekhmernikh ob’ektov. Мoscow: Fizmatlyt, 664.
  3. Slusar, V. I. (2003). Fabber-tekhnologyi. Novoe sredstvo trekhmernogo modelyrovaniya. Elektronika: nauka, tekhnologiya, biznes, 5, 54–60.
  4. Bruce, M. R., Riley, S. F., Cola, M. J., Dave, V. R., Talkington, J. E. (2012). Measurement and Simulation of Titanium Alloy Deposit Temperature in Electron Beam Additive Manufacturing. Trends in Welding Research 2012: Proceedings of the 9th International Conference. Chicago, Illinois, USA, 963–969.
  5. Kruth, J. P., Froyen, L., Van Vaerenbergh, J., Mercelis, P., Rombouts, M., Lauwers, B. (2004). Selective laser melting of iron-based powder. Journal of Materials Processing Technology, 149 (1-3), 616–622. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2003.11.051
  6. Killander, L. A., Sohlenius, G. (1995). Future Direct Manufacturing of Metal Parts with Free-Form Fabrication*. CIRP Annals – Manufacturing Technology, 44 (1), 451–454. doi: 10.1016/s0007-8506(07)62361-0
  7. Karunakaran, K. P., Suryakumar, S., Pushpa, V., Akula, S. (2010). Low cost integration of additive and subtractive processes for hybrid layered manufacturing. Robotics and Computer-Integrated Manufacturing, 26 (5), 490–499. doi: 10.1016/j.rcim.2010.03.008
  8. Doyle, T. E., Ryan, P. M. (1989). Pat. No. EP0340939 A1. Cooling workpieces being manufactured by shape melting. B23K9/04, B23K37/003, B23K37/00F. No. EP19890303852; declareted: 19.04.1989; published: 08.11.1989, Bul. No. 89/45, 35.
  9. Martina, F. (2014). Investigation of methods to manipulate geometry, microstructure and mechanical properties in titanium large scale Wire+Arc Additive Manufacturing. School of Aerospace, Transport and Manufacturing, Cranfield University, UK, 178.
  10. Kovacevic, R. (2003). Development of MultiFab Machine For Rapid Manufacturing/Repair. The 2003 CTMA Symposium. Salt Lake City, USA. Available at: http://www.smu.edu/
  11. Alhuzaim, A. F. (2014). Investigation in the use of plasma arc welding and alternative feedstock delivery method in additive manufacture. Montana Tech of the University of Motana, 246.
  12. Baufeld, B., Biest, O. V. der, Gault, R. (2010). Additive manufacturing of Ti-6Al-4V components by shaped metal deposition: Microstructure and mechanical properties. Materials & Design, 31, S106–S111. doi: 10.1016/j.matdes.2009.11.032
  13. Clark, D., Bache, M. R., Whittaker, M. T. (2008). Shaped metal deposition of a nickel alloy for aero engine applications. Journal of Materials Processing Technology, 203 (1-3), 439–448. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2007.10.051
  14. The art of Grigory Dochkin (2015). CWELD – equipment and materials for welding and cutting. Available at: http://adiosgroup.ru/?p=242
  15. Williams, S. W., Martina, F., Addison, A. C., Ding, J., Pardal, G., Colegrove, P. (2016). Wire + Arc Additive Manufacturing. Materials Science and Technology, 32 (7), 641–647. doi: 10.1179/1743284715y.0000000073
  16. Colegrove, P., Williams, S. (2013). High deposition rate high quality metal additive manufacture using wire + arc technology. Cranfield University, 42. Available at: https://www.xyzist.com/wp-content/uploads/2013/12/Paul-Colegrove-Cranfield-Additive-manufacturing.pdf
  17. Wang, F., Williams, S., Colegrove, P., Antonysamy, A. A. (2012). Microstructure and Mechanical Properties of Wire and Arc Additive Manufactured Ti-6Al-4V. Metallurgical and Materials Transactions A, 44 (2), 968–977. doi: 10.1007/s11661-012-1444-6
  18. Gu, J., Ding, J., Williams, S. W., Gu, H., Bai, J., Zhai, Y., Ma, P. (2016). The strengthening effect of inter-layer cold working and post-deposition heat treatment on the additively manufactured Al-6.3Cu alloy. Materials Science and Engineering: A, 651, 18–26. doi: 10.1016/j.msea.2015.10.101
  19. Ding, J., Colegrove, P., Martina, F., Williams, S., Wiktorowicz, R., Palt, M. R. (2015). Development of a laminar flow local shielding device for wire + arc additive manufacture. Journal of Materials Processing Technology, 226, 99–105. doi: 10.1016/j.jmatprotec.2015.07.005
  20. Donoghue, J., Antonysamy, A. A., Martina, F., Colegrove, P. A., Williams, S. W., & Prangnell, P. B. (2016). The effectiveness of combining rolling deformation with Wire-Arc Additive Manufacture on β-grain refinement and texture modification in Ti-6Al-4V. Materials Characterization, 114, 103–114. doi: 10.1016/j.matchar.2016.02.001
  21. Zhang, J., Zhang, X., Wang, X., Ding, J., Traore, Y., Paddea, S., Williams, S. (2016). Crack path selection at the interface of wrought and wire+arc additive manufactured Ti-6Al-4V. Materials & Design, 104, 365–375. doi: 10.1016/j.matdes.2016.05.027
  22. Martina, F., Colegrove, P. A., Williams, S. W., Meyer, J. (2015). Microstructure of Interpass Rolled Wire + Arc Additive Manufacturing Ti-6Al-4V Components. Metallurgical and Materials Transactions A, 46 (12), 6103–6118. doi: 10.1007/s11661-015-3172-1
  23. Colegrove, P. A., Martina, F., Roy, M. J., Szost, B. A., Terzi, S., Williams, S. W. et. al. (2014). High Pressure Interpass Rolling of Wire + Arc Additively Manufactured Titanium Components. Advanced Materials Research, 996, 694–700. doi: 10.4028/www.scientific.net/amr.996.694
  24. New metal 3D printer with arc welding function from Mutoh Industries Ltd. Available at: http://www.n3d.biz/3d-printery/novyj-metallicheskij-3d-printer-s-funkciej-dugovoj-svarki-ot-mutoh-industries-ltd.html
  25. D-welding from MX3D will print the bridge over the water (2015). Mir svarki. Available at: http://weldworld.ru/news/razrabotki/5583-3d-svarka-ot-mx3d-raspechataet-most-nad-vodoy.html
  26. Paton, B. Е., Gvozdetckyi, V. S., Dudko, D. А. et. al. (1979). Mikroplasmennaya svarka. Kyiv: Naukova Dumka, 262.
  27. Gladkyi, P. V., Perepletchykov, E. F., Ryabtcev, I. A. (2007). Plasmennaya naplavka. Kyiv: Ekotekhnologiya, 292.
  28. Korzhik, V. N., Khaskin, V. Y., Grinyuk, A. A., Tkachuk, V. I. et. al. (2016). 3D-printing of metallic volumetric parts of complex shape based on welding plasma-arc technologies (Review). The Paton Welding Journal, 2016 (6), 117–123. doi: 10.15407/tpwj2016.06.20
  29. Grinyuk, A. A., Korzhyk, V. N., Babich, A. A., Tkachuk, V. I., Peleshenko, S. I. (2016). Unifitcyrovanyi plasmatron dlya svarky sjatoi dugoi neplavyaschymsya elektrodom. Innovative technologies in welding and engineering – PoliWeld-2016, 43–49.
  30. Korzhyk, V., Khaskin, V., Grinyuk, A., Babych, O. (2016). Features of joint formation in hybrid plasma-arc welding of aluminum alloys. American Scientific Journal, 6, 36–43.
  31. Korzhyk, V. N., Khaskin, V. Yu., Grinyuk, A. A., Babich, A. A., Sutkovoi, A. D., Olyinychenko, T. V. (2016). The study of the technological characteristics of hybrid plasma arc welding of aluminum alloys. Sciences of Europe, 6 (6), 45–51.
  32. Paton, B. E. (Ed.) (1974). Tekhnologiya elektrycheskoi svarky metallov i splavov plavlenyem. Мoscow: Mashynostroenye, 768.
  33. Ryabtcev, I. A., Kondrat’ev, I. A. (1999). Mekhanyzyrovannaya elektrodugovaya naplavka detalei metallurgicheskogo oborudovaniya. Kyiv: Ekotekhnologiya, 62.
  34. Ryabtcev, I. A. (2004). Naplavka detalei mashyn i mekhanizmov. Kyiv: Ekotekhnologiya, 160.

##submission.downloads##

Опубліковано

2017-06-08

Як цитувати

Peleshenko, S., Korzhyk, V., Voitenko, O., Khaskin, V., & Tkachuk, V. (2017). Аналіз сучасного стану адитивних зварювальних технологій для виготовлення об’ємних металевих виробів (огляд). Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(1 (87), 42–52. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.99666

Номер

Том 3 № 1 (87) (2017): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Виробничо-технологічні системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2017 Sviatoslav Peleshenko, Volodymyr Korzhyk, Oleksandr Voitenko, Vladyslav Khaskin, Vasyl Tkachuk

Creative Commons License

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.