Печать

2018 №04 (03) DOI of Article
10.15407/sem2018.04.04 		2018 №04 (05)

Современная электрометаллургия 2018 №04


Современная электрометаллургия, 2018, #4, 52-61 pages
 

Моделирование аддитивного процесса формирования тонкостенных цилиндрических оболочек

В. А. Костин, Г. М. Григоренко


Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины. 03150, г. Киев, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

В работе представлены результаты моделирования температурных полей, напряжений и деформаций при формировании аддитивной многослойной конструкции из алюминиевого сплава 1561, низколегированной конструкционной стали марки 09Г2С и титанового сплава марки Grade 2. На основании экспериментальных результатов, полученных в ИЭС им. Е. О. Патона, при аддитивных наплавках данных материалов проведено компьютерное моделирование с целью улучшения технологии проведения процесса. В ходе расчетов проанализировано влияние алгоритма последовательности нанесения аддитивных слоев (наплавление цилиндрической оболочки по кольцу или по спирали) на распределение температур при наплавке и ее устойчивость к внешним нагрузкам. Установлено, что при формировании цилиндрических оболочек аддитивным способом целесообразно использовать технологию наплавления по спирали и применять менее теплопроводные конструкционные материалы (конструкционные стали, титановые сплавы). Библиогр. 21, табл. 1, ил. 10.
Ключевые слова: аддитивное производство; моделирование; наплавление по спирали; цилиндрические оболочки; устойчивость; остаточные напряжения
 
Received:                22.05.18
Published:               15.11.18
 
 
Список литературы
  1. Кривошапко С. Н. (2013) О возможностях оболочечных сооружений в современной архитектуре и строительстве. Строительная механика инженерных конструкций и сооружений, 1, 51–56.
  2. Буланов И. М., Воробей В. В. (1998) Технология ракетных и аэрокосмических конструкций из композиционных материалов: учеб. для вузов. Москва, Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана.
  3. (2017) ВМС США напечатали готовый к погружению подводный аппарат. https://hi-news.ru/technology/vms-ssha-napechatali-gotovyj-k-pogruzheniyu-podvodnyj-apparat.html
  4. Ночовная Н. А., Анташев В. Г. (2007) Титан спускается на Землю. Мир транспорта, 4. http://www.viam.ru/public.
  5. (2016) Титан — материал XXI века. Судостроение. Металлургия. Машиностроение. Энергетика. http://www.crism-prometey.ru/about/activities/titanovyye-splavy-60.pdf
  6. Каблов Е. Н. (2007) Основные итоги и направления развития материалов для перспективной авиационной техники. В сб. 75 лет. Авиационные материалы. Избранные труды «ВИАМ» 1932–2007. Москва, ВИАМ, 20–26.
  7. Дубинчик Е. В., Пастушков В. Г., Янковский Л. В. (2013) Особенности применения композитных материалов в строительстве. Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе, 3, 175–181.
  8. Голенков В. А., Дмитриев А. М., Кухарь В. Д. и др. (2004) Специальные технологические процессы и оборудование обработки давлением. Москва, Машиностроение.
  9. Барвинок В. А., Кирилин А. Н., Комаров А. Д. (2002) Высокоэффективные технологические процессы изготовления элементов трубопроводных и топливных систем летательных аппаратов. Москва, Наука и технологии.
  10. Григоренко Г. М., Шаповалов В. А., Жуков В. В. (2016) Аддитивное производство металлических изделий (Обзор). Автоматическая сварка, 5–6, 148–153.
  11. Wong K. V., Hernandez A. (2012) A review of additive manufacturing. International scholarly research network — mechanical engineering, 2012, Article ID 208760, doi:10.5402/2012/208760.
  12. Махненко О. В., Миленин А. С., Великоиваненко Е. А. и др. (2017) Моделирование температурных полей для различных типов трехмерных образцов при их послойном формировании на оборудовании электронно-лучевой наплавки xBEAM 3D Metal Printer. Сб. докл. восьмой межд. конф. «Лучевые технологии в сварке и обработке материалов». Киев, Международная Ассоциация «Сварка». http://patonpublishinghouse.com/proceedings/ltwmp2017.pdf.
  13. Jandric Z., Labudovic M., Kovacevic R. (2004) Effect of heat sink on microstructure of three-dimensional parts built by welding-based deposition. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 44(7–8), 785–796.
  14. Ковальчук Д. В., Мельник В. И., Мельник И. В., ТугайБ. А. (2017) Новые возможности аддитивного производства с технологией xBeam 3D Metal Printing (Обзор). Автоматическая сварка, 12, 26–33.
  15. Шаповалов Е. В., Долиненко В. В., Коляда В. А. и др. (2016) Применение роботизированной и механизированной сварки в условиях возмущающих факторов. Там же, 7, 46–51.
  16. Lukas H. L., Fries S. G., Sundman B. (2007) Computational Thermodynamics: The Calphad Method. Cambridge, U.K., Cambridge University Press.
  17. Костин В. А., Григоренко Г. М. (2017) Особенности формирования структуры 3D изделия из стали S460M в аддитивной металлургической технологии. Современная электрометаллургия, 3, 33–42.
  18. Григоренко Г. М., Костин В. А., Жуков В. В. (2017) Моделирование металлургического аддитивного процесса создания конструкций из стали 09Г2С. Там же, 2, 35–44.
  19. Lorenz R. (1911) Die nicht assensymmetrische. Knickung dunnwandiger Hohlzulinder Zeitschrift, 7, 241–260.
  20. Тимошенко С. П. (1914) К вопросу о деформации и устойчивости цилиндрической оболочки. Вестн. о-ва технол., 21, 785–792.
  21. Карпов В. (2010) Прочность и устойчивость подкрепленных оболочек вращения. В 2-х ч. Ч. 1. Модели и алгоритмы исследования прочности и устойчивости подкрепленных оболочек вращения. Москва, ФИЗМАТЛИТ.