Автоматическая сварка, 2016, №06



2016 №06 (19)

DOI of Article 10.15407/as2016.06.20

2016 №06 (21)

---

Журнал «Автоматическая сварка», №5-6, 2016, с. 127-134
 

Трехмерная печать металлических объемных изделий сложной формы на основе сварочных плазменно-дуговых технологий (Обзор)

В. Н. Коржик¹, В. Ю. Хаскин¹, А. А. Гринюк^1,2, В. И. Ткачук¹, С. И. Пелешенко³, В. В. Коротенко^1,2, А. А. Бабич¹

¹ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины. 03680, г. Киев-150, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
²НТУУ «Киевский политехнический институт». 03056, г. Киев-56, пр-т Победы, 37. E-mail: mail@KPI.ua
³Южно-Китайский технологический университет. 510641, г. Гуанжоу, КНР. E-mail: sviatoslav@qq.com
 
Реферат
В современной промышленности все более актуальным становится изготовление металлических изделий сложной формы при помощи трехмерной печати. Для этого чаще всего применяют лазерные технологии (SLS- и SLM-процессы), реже — электронно-лучевые (EBF3). И те и другие отличаются достаточно высокой себестоимостью и невысокой производительностью. В данной работе рассмотрены новые тенденции применения сварочных технологий для трехмерной печати сложных металлических изделий, в том числе, дополняемых сопутствующей или последующей механической обработкой. Показано, что использование сварочных технологий для получения металлических объемных изделий значительно снижает себестоимость их изготовления при одновременном повышении производительности по сравнению с SLS- и SLM-процессами. Наиболее перспективной сварочной технологией трехмерной печати является плазменно-дуговая с применением проволок или порошков. Она позволяет при сравнительно малом тепловложении создавать качественные объемные изделия с толщиной стенки 3,0…50,0 мм из сплавов на основе Fe, Ni, Co, Cu, Ti, Al, а также композитных материалов, содержащих тугоплавкие компоненты. Применение сварочных технологий позволяет получать как сравнительно небольшие, так и длинномерные изделия, не нуждающиеся в финишной механической обработке (например, выращивать ребра жесткости на крупногабаритных панелях, создавать сотовые панели, строительные конструкции и т.д.). Сочетание сварочных технологий трехмерной печати с сопутствующей или финишной механической обработкой (чаще всего ЧП У-фрезерованием) позволяет изготавливать готовые к применению сложнопрофильные металлические изделия. Библиогр.19, табл. 2, рис. 8.
 
Ключевые слова: трехмерная печать, металлические изделия, сварочные технологии, механическая обработка, материалы, оборудование
 
Поступила в редакцию 22.03.2016
Подписано в печать 19.05.2006
 

1. Kruth J. P. Progress in additive manufacturing and rapid prototyping / J. P. Kruth, M. C. Leu, T. Nakagawa // CIRP Annals-Manufacturing Technology. – 1998. – № 47(2). – P. 525–540.
2. Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок: монография; под ред. В. Я. Панченко: разд. Лазерные технологии быстрого прототипирования и прямой фабрикации трехмерных объектов. – М.: Физматлит, 2009. – 664 с.
3. Слюсар В. И. Фаббер-технологии. Новое средство трехмерного моделирования / В. И. Слюсар // Электроника: наука, технология, бизнес. – 2003. – № 5. – C. 54–60.
4. Deckard C. R. Recent advances in selective laser sintering / C. R. Deckard, J. J. Beaman // Proceedings of the 14-th Conference on Production Research and Technology, Michigan, 1987. – P. 447–451.
5. Каблов Е. Н. Аддитивные технологии – доминанта национальной технологической инициативы / Е. Н. Каблов // Интеллект&Технологии. – №2 (11) . – 2015. – C. 52–55.
6. Madigan R. Bruce. Measurement and simulation of titanium alloy deposit temperature in electron beam additive manufacturing / Madigan R. Bruce, Sean F. Riley, Mark J. Cola [et al.] // Trends in Welding Research 2012: Proceedings of the 9th International Conference, Chicago, Illinois, USA, June 4–8, 2012. – P. 963–969.
7. Kruth J. P. Selective laser melting of iron-based powder / J. P. Kruth // J. Mater. Process. Technol . – 2004. – V. 149. – P. 616–622.
8. Karunakaran K. P. Low cost integration of additive and subtractive processes for hybrid layered manufacturing / K. P. Karunakaran, S. Suryakumar, Vishal Pushpa, Sreenathbabu Akula // Robotics and Computer-Integrated Manufacturing. – October 2010. – V. 26(5). – P. 490–499.
9. Colegrove P. High deposition rate high quality metal additive manufacture using wire + arc technology [Электронный ресурс] / P. Colegrove, S. Williams // Cranfield University, 2013. – Режим доступа: https://xyzist.com/wp-content/uploads/2013/12/Paul-Colegrove-Cranfield-Additivemanufacturing.pdf
10. Venuvinod P. K. Rapid prototyping: laser-based and other technologies / Patri K. Venuvinod, Weiyin Ma // Springer Science+Buisness Media, LLC, New York, 2004. – 389 p.
11. Pat. № EP0340939A1 (US4857694): Cooling workpieces being manufactured by shape melting / T. E. Doyle, P. M. Ryan // The Babcock & Wilcox Company. – B 23 K 9/04, B 23 K 37/003, B 23 K 37/00F; 8.11.1989.
12. Martina F. Investigation of methods to manipulate geometry, microstructure and mechanical properties in titanium large scale wire+arc additive manufacturing / F. Martina // School of Aerospace, Transport and Manufacturing, Cranfield University, UK, 2014. – 178 р.
13. Kovacevic R. Development of machine for rapid manufacturing/repair [Электронный ресурс] / R. Kovacevic // The 2003 CTMA Symposium, March 31–April 3, Salt Lake City, USA, 2003. – Режим доступа: www.engr.smu.edu/rcam
14. Abdullah F. Alhuzaim. Investigation in the use of plasma arc welding and alternative feedstock delivery method in additive manufacture / Abdullah F. Alhuzaim // A thesis submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science General Engineering, Montana Tech of the University of Motana, 2014. – 228 р.
15. Baufeld B. Additive manufacturing of Ti–6Al–4V components by shaped metal deposition: microstructure and mechanical properties / Bernd Baufeld, Omer Van der Biest, Rosemary S. Gault // Materials & Design. – 2010. – V. 31. – P. 106–111.
16. Clark D. Shaped metal deposition of a nickel alloy for aeroengine applications / D. Clark, M. R. Bache, M. T. Whittaker // Journal of Materials Processing Technology. – 2008. – V. 203. – P. 439–448.
17. Chad H. Metallic additive manufacturing: Comprehensive Overview and Findings on 3D Printing for Construction, CMIC 2014, Sept. 2014. – [Электронный ресурс]. – / Henry Chad: Режим доступа: https://www2.iceaustralia.com/ei/images/cmic14/cmicpresentations/plenary/henry.pdf.
18. Искусство Григория Дочкина // CWELD – оборудование и материалы для сварки и резки: новости, 1.08.2015. – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http:// adiosgroup.ru/?p=242.
19. 3D-сварка от MX3D распечатает мост над водой: новости, 17/06/2015. – [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://weldworld.ru/news/razrabotki/5583-3d-svarka-otmx3draspechataet-most-nad-vodoy.html.