Современная электрометаллургия, 2017, №02



2017 №02 (05)

DOI of Article 10.15407/sem2017.02.06

2017 №02 (07)

---

Современная электрометаллургия, 2017, #2, 35-44 pages
 

Моделирование металлургического аддитивного процесса создания конструкций из стали 09Г2С

Г. М. Григоренко, В. А. Костин, В. В. Жуков

Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины. 03680, г. Киев-150, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
 
Abstract
Представлены результаты моделирования термических полей, напряжений, деформаций и перемещений при формировании аддитивной конструкции из стали 09Г2С на подложке. Для проведения компьютерного моделирования использовали расчетный пакет междисциплинарных исследований COMSOL Multiphysics. В работе учитывалось влияние температуры на физико-химические параметры стали. Результаты для моделирования получены с использованием комплекса имитации термодеформационного состояния термического цикла сварки металла под действием растяжения Gleeble 3800 (коэффициент линейного расширения) и установки высокотемпературного термического анализа ВДТА-8М (теплоемкость, теплопроводность). Выполненные исследования показали, что при аддитивном нанесении слоев стали 09Г2С на подложку наибольший уровень остаточных напряжений и деформаций достигается на границе первого слоя и подложки и составляют 280…320 МПа. Напряжения между слоями наплавленного металла существенно ниже (до 50 МПа). Установлено, что с увеличением количества наносимых слоев уровень напряжений на границе аддитивный слой/подложка возрастает нелинейно и со временем не зависит от количества наносимых слоев. При аддитивном процессе для предотвращения заметной деформации подложки следует использовать предварительный подогрев до температур не ниже 300…320 ^оС. Разработанное программное обеспечение может быть использовано для математического моделирования аддитивного процесса формирования конструкций из сталей, титановых и алюминиевых сплавов. Библиогр. 13, табл. 1, ил. 7.
 
Ключевые слова: аддитивное производство; моделирование; сталь; наплавление; напряжение; микроструктура
 
Received:                14.03.17
Published:               27.06.17

---

Читати реферат українською

---

References
 

1. Жуков В. В., Григоренко Г. М., Шаповалов В. А. (2016) Аддитивное производство металлических изделий (Обзор). Автоматическая сварка, 5–6, 148–153.
2. Ахонин С. В., Вржижевский Э. Л., Белоус В. Ю., Петриченко И. К. (2016) 3D электронно-лучевая наплавка титановых деталей. Там же, 5–6, 141–144.
3. Коржик В. Н., Хаскин В. Ю., Гринюк А. А. и др. (2016) Трехмерная печать металлических объемных изделий сложной формы на основе сварочных плазменно-дуговых технологий (Обзор). Там же, 5–6, 127–134.
4. Kaufui V. Wong, Aldo Hernandez (2012) A review of additive manufacturing. International Scholarly Research Network. Mechanical Engineering, 2012, 10 p. doi 10.5402/2012/208760.
5. Rizwan P. M. Ali, Hara Theja C. R., Syed Saheb S. M., Yavaraj C. (2015) Review on diverse materials applied for additive manufacturing. International Journal for Research in Applied Science & Engineering Technology, 3, July, 16–20.
6. Ding D., Pan Z., Cuiuri D., Li H. (2015) Wire-feed additive manufacturing of metal components: technologies, developments and future interests. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 81, 465–481.
7. Шаповалов В. А., Григоренко Г. М. (2015) Управление структурой металла в процессе кристаллизации. Современная электрометаллургия, 2, 51–54.
8. Шаповалов В. А., Григоренко Г. М. (2015) Подавление ликвационных процессов в крупных слитках. Современная электрометаллургия, 1, 26–30.
9. https://www.comsol.com/.
10. Костин В. А., Жуков В. В. (2016) Моделирование процессов получения металлических изделий методами аддитивных технологий. Сб. трудов 8-й Межд. конф. «Математическое моделирование и информационные технологии в сварке и родственных процессах», 19–23 сентября 2016 г., Одесса, Украина.
11. http://tehtab.ru/Guide/GuidePhysics/GuidePhysicsHeatAnd Temperature/ConvectionHeatTransfer1/Overa.llHeat TransferCoefficients/
12. Махненко О. В., Миленин А. С., Великоиваненко Е. А. и др. (2017) Моделирование температурных полей и напряженно-деформированного состояния малого трехмерного образца при его послойном формировании. Автоматическая сварка, 3, 11–19.