Автоматичне зварювання, 2023, №01



2023 №01 (02)

DOI of Article 10.37434/as2023.01.03

2023 №01 (04)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 1, 2023, с. 16-21

Застосування зварювальних адитивних технологій при виготовленні металевих деталей складної форми (Огляд)

А.С. Новодранов, Д.Д. Топчев, А.М. Мангольд, Є.В. Шаповалов, В.О. Коляда

ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua

Адитивні технології – узагальнена назва технологій, з якими пов’язують виготовлення деталей за даними цифрової моделі способом пошарового додавання матеріалу. Для сучасної промисловості все дедалі актуальнішим стає адитивне виготовлення металевих деталей складної форми. Проведено аналіз електродугових, лазерних і електронно-променевих способів реалізації зварювальних адитивних технологій, а також надано оцінку перспективності та доцільності їх застосування в порівнянні з альтернативним механічним способом виробництва металевих виробів. Визначено переваги та недоліки кожного способу, а також сфери та особливості застосування. Наведено приклади впровадження даних способів у виробництво, а також їх застосування у складі складних зварювальних систем. Незважаючи на відносно низьку енергетичну ефективність лазерних адитивних технологій, вони відрізняються найбільш високою точністю виготовлення деталей. Електродугові способи реалізації адитивних технологій, навпаки, мають найвищу енергетичну ефективність, але отримані деталі потребують додаткової механічної обробки через відносно низьку точність виготовлення. Відмічено значну перспективність застосування плазмово-дугового способу наплавлення для створення металевих деталей завдяки низькій тепломісткості, високій продуктивності та великому асортименту витратних матеріалів. Розглянута проблематика та особливості наплавлення багатошарових деталей. Визначено перспективність застосування робототехнічних комплексів для вирішення завдань автоматизації процесів адитивного виготовлення деталей із застосуванням WAAM технології. Робототехнічний комплекс на базі зварювального антропоморфного робота у поєднанні з зовнішніми осями дозволяє суттєво підвищити продуктивність та гнучкість адитивного виробництва, а додаткове оснащення комплексу системою технічного зору дозволяє підвищити точність WAAM виготовлення деталей. Бібліогр. 29, рис. 8.
Ключові слова: зварювальні технології, адитивні технології, металеві вироби, тривимірний друк, електродугове наплавлення, роботизоване обладнання


Надійшла до редакції 24.10.2022

Список літератури

1. DebRoy, T., Wei, H.L., Zuback, J.S. et al. (2018) Additive manufacturing of metallic components – Process, structure and properties. Progress in Materials Science, 92, 112–224.
2. Dickens, P.M. (1992) Rapid prototyping using 3-D welding. Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium, 280–290.
3. 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(1-4), 465–481.
4. Пелешенко С.И., Коржик В.Н., Войтенко А.Н. и др. (2017) Анализ современного состояния аддитивных сварочных технологий изготовления об􀉴емных металлических изделий. Восточно-Европейский журнал передовых технологий, 3/1(87), 42–52.
5. Wong, K.V. (2012) A review of additive manufacturing. International Scholarly Research Network Mechanical Engineering, Article ID 208760.
6. Жуков В.В., Григоренко Г.М., Шаповалов В.А. (2016) Аддитивное производство металлических изделий (Обзор). Автоматическая сварка, 5-6(753), 148–153.
7. Michaels, S., Sachs, E.M., Cima, M.J. (1992) Metal parts generation by three dimensional printing. Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium, 244–250.
8. Frazier, W.E. (2014) Metal additive manufacturing: a review. Journal of Materials Engineering and Performance, 23(6), 1917–1928.
9. RUDOLF SIEVERS [Електронний ресурс]. Gro􀂉bauteile aus Metall. https://www.rudolf-sievers.de/fileadmin-pft21/ RS/3D-Druck/PDF/RUDOLF%20SIEVERS%20-%20 3D-Druck%20Flyer%203DMP.pdf
10. Kazanas, P., Deherkar, P., Almeida, P. et al. (2012) Fabrication of geometrical features using wire and arc additive manufacture. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 226(6), 1042–1051.
11. Каракозов Э.С., Мустафаев Р.И. (1992) Оценка эффективности сварочных процессов. Справочник молодого электросварщика, 46–47. Karakozov, E.S., Mustafaev, R.I. (1992) Evaluation of e􀧽ciency of welding processes: Refer. book of young welder, 46–47 [in Russian].
12. Kruth, J.P. (2004) Selective laser melting of iron-based powder. J. Mater. Process. Technol., 149, 616–622.
13. Kruth, J.P. (1998) Progress in additive manufacturing and rapid prototyping. CIRP Annals-Manufacturing Technology, 47(2 ), 525–540.
14. Wang, F., Williams, S., Colegrove, P., Antonysamy, A.A. (2012) Microstructure and Mechanical Properties of Wire and Arc Additive Manufactured. Metallurgical and Materials Transactions, 44, 968–977.
15. Li Johnnie Liew Zhonga, Alkahari Mohd Rizala, Rosli Nor Ana Bintia et al. (2019) Review of wire arc additive manufacturing for 3d metal printing. International Journal of Automation Technology, 13(3), 346–353.
16. Karunakaran, K.P., Suryakumar, S., Pushpa, V., Akula, S. (2010) Low cost integration of additive and subtractive processes for hybrid layered manufacturing. Robotics and ComputerIntegrated Manufacturing, 26(5 ), 490–499.
17. (2018) Dezeen [Електронний ресурс]. Robots complete span of 3D-printed bridge for Amsterdam canal. https:// www.dezeen.com/2018/04/17/mx3d-3d-printed-bridgejoris-laarman-arup-amsterdam-netherlands/
18. Коржик В.Н., Хаскин В.Ю., Гринюк А.А. и др. (2016) Трехмерная печать металлических об􀉴емных изделий сложной формы на основе сварочных плазменно-дуговых технологий (Обзор). Автоматическая сварка, 5-6(753), 127–134.
19. Williams, S.W., Martina, F., Addison, A.C., Ding, J. (2016) Wire+Arc Additive Manufacturing. Materials Science and Technology, 7, 641–647.
20. SLM Solution [Електронний ресурс]. Meet the NXG XII 600 a new era in manufacturing. https://www.slm-pushingthe-limits.com/specs#the-nxg
21. (2021) Money Today [Електронний ресурс]. 3D printers also make propellant tanks for space launch vehicles. One step closer to self-su􀧽ciency in space parts. https://news.mt. co.kr/mtview.php?no=2021062414002837802
22. WALDUN [Електронний ресурс]. PTA Welding Machine 􀁟 Plasma Transferred Arc Welding (Plasma Transferred Arc) & System. https://www.hardfacingfty.com/pta-welding-equipment/
23. Geofabrica [Електронний ресурс]. Wire-arc additive manufacturing for metal part fabrication. https://geofabrica. com/directed-energy-deposition-waam/
24. Коржик В.Н., Войтенко А.Н., Пелешенко С.И. и др. (2017) Разработка автоматизированного оборудования для изготовления трехмерных металлических изделий на основе аддитивных технологий. Автоматическая сварка, 5-6, 91–98.
25. Pan Zengxi, Ding Donghong, Wu Bintao et al. (2018) Arc Welding Processes for Additive Manufacturing: A Review. Transactions on Intelligent Welding Manufacturing, 3–24.
26. Guessasma, S., Zhang, W., Zhu, J. et al. (2016) Challenges of additive manufacturing technologies from an optimization perspective. International Journal for Simulation and Multidisciplinary Design Optimization, 6, 9–13.
27. Savyasachi, N, Sijo, Richard, Joel T James et al. (2020) A Review on Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM). International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET), 7, 4981–4989.
28. Кисилевский Ф.Н., Шаповалов Е.В., Коляда В.А. (2006) Система лазерного слежения за валиком усиления сварного шва. Автоматическая сварка, 1, 60–62.
29. Лобанов Л.М., Шаповалов Е.В., Коляда В.А. (2014) Применение современных информационных технологий для решения задач автоматизации технологических процессов. Техническая диагностика и неразрушающий контроль, 3, 20–28.

---

Реклама в цьому номері:

---