ВОЛНОВОЕ ДЕФОРМАЦИОННОЕ УПРОЧНЕНИЕ В ПРОЦЕССЕ АДДИТИВНОГО СИНТЕЗА

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В статье рассматривается гибридная технология, объединяющая аддитивное производство металлических изделий с использованием метода WAAM и волнового деформационного упрочнения, направленная на улучшение механических характеристик создаваемых деталей. WAAM-технология, представляет собой метод аддитивного производства, который использует электрическую дугу для плавления металлической проволоки, позволяя создавать объемные металлические изделия путем наложения слоев. Эта технология сочетает в себе принципы традиционного сварочного производства и аддитивных методов, позволяя эффективно изготавливать детали сложной формы. Ключевыми преимуществами WAAM-технологии являются скорость производства, снижающая затраты, а также возможность создания больших и сложных деталей, которые трудно или невозможно изготовить традиционными методами. Однако при синтезировании изделий обычно сталкиваются с проблемами неоднородности микроструктуры, пористости и крупнозернистости, снижающими их прочность. Для преодоления этих проблем предлагается использование волнового деформационного упрочнения, которое обеспечивает значительное увеличение глубины упрочнения, создает сжимающие остаточные напряжения и способствует тонкому измельчению зернистой структуры. Разработана конечно-элементная модель в ANSYS, для анализа температурных полей и механических нагрузок в гибридном процессе. Моделирование позволило оптимизировать режимы синтеза и волнового деформационного упрочнения, учитывая термодеформационные эффекты. Экспериментальные исследования на сплаве ЭИ868 подтвердили эффективность подхода: применение волнового деформационного упрочнения привело к измельчению структуры (до 10 раз), повышению твердости в 2,5 раза, предела прочности в 1,5 раза и предела текучести в 2 раза при сохранении ударной вязкости. Результаты демонстрируют потенциал гибридной технологии WAAM и волнового деформационного упрочнения для создания крупногабаритных деталей с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Об авторах

Андрей Викторович Киричек

Брянский государственный технический университет

Email: avkbgtu@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3823-0501
SPIN-код: 6910-0233
Scopus Author ID: 6506677389
профессор, доктор технических наук

Дмитрий Львович Соловьев

Владимирский государственный университет

Email: avkbgtu@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-4475-319X

Сергей Владимирович Баринов

Владимирский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: avkbgtu@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1341-446X

Светлана Олеговна Федонина

Брянский государственный технический университет

Email: fedonina.sv2015@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-0472-4845
кафедра «Металлорежущие станки и инструменты», кандидат технических наук

Список литературы

  1. Tomar Bunty, Shiva S., Nath Tameshwer. A review on wire arc additive manufacturing: Processing parameters, defects, quality improvement and recent advances // Ma terials Today Communications, 2022. vol. 31. art. no. 103739. doi: 10.1016/j.mtcomm.2022.103739
  2. Трубашевский Д.С. Аддитивные зарисовки, или решения для тех, кто не хочет продолжать терять деньги / Воронеж: Умное Производство, 2021. 203 с.
  3. 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. art. no. 100330. doi: 10.1016/j.rineng.2021.100330.
  4. 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. art. no. 126988. doi: 10.1016/j.matchemphys.2022.126988.
  5. Kou S. Welding Metallurgy – New Jersey: John Wiley & Sons, Inc, Hoboken, 2002. 461 p. doi: 10.1002/0471434027
  6. Langelandsvik G., Akselsen O.M., Furu T., Roven H.J. Review of aluminum alloy development for wire arc additive manufacturing // Materials, 2021. vol. 14 (18). p. 5370. doi: 10.3390/ma14185370.
  7. Береснев А.Г. Разумовский И.М. Горячее изостатическое прессование для аддитивного производства // Аддитивные технологии. № 4 (2017). С. 50−54
  8. Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Федонина С.О. Проявление технологической наследственности при исследовании твердости деформационно-термически упрочненных сталей // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2019. № 8 (98). С. 25−28.doi: 10.30987/article_5d2635сb4d7804.69744207
  9. Xu X., Ganguly S., Ding J., Dirisu P., Martina F., Liu X., Williams S. W. Improving mechanical properties of wire plus arc additively manufactured maraging steel through plastic deformation enhanced aging response, Materials Science and Engineering: A, Volume 747, 2019, P. 111−118, https://doi.org/10.1016/j.msea.2018.12.114.
  10. Исследование влияния деформационного упрочнения на механические свойства образцов сплава АМг5, полученных способом многослойной наплавки // М.Ф. Карташев, Г.Л. Пермяков, Д.Н. Трушников, М.Р. Миндибаев. Вестник МГТУ им. Г.И. Носова. 2019. Т. 17. № 3. С. 38−45
  11. Киричек А.В., Соловьев Д.Л., Лазуткин А.Г. Технология и оборудование статико-импульсной обработки поверхностным пластическим деформированием. Библиотека технолога. М.: Машиностроение, 2004. 288 с.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. Федонина С.О. Повышение качества синтезированных из проволоки деталей волновым термодеформационным упрочнением / Брянск. 2021. 154 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».