Автоматичне зварювання, 2025, №02

2025 №02 (01)

DOI of Article
10.37434/as2025.02.02

2025 №02 (03)

Журнал «Автоматичне зварювання», № 2, 2025, с. 12-22

Застосування мікроплазмового наплавлення для 3D друку деталей двигунів аерокосмічної техніки

В.Ю. Хаскін¹, К.М. Сухий², О.В. Овчинников², О.В. Зайчук²

¹ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул Казимира Малевича, 11. E-mail: khaskin1969@gmail.com
²Український державний університет науки і технологій. 49010, м. Дніпро, вул. Лазаряна, 2.

Роботу присвячено встановленню базових технологічних закономірностей і особливостей формування характерних структур шарів металу при адитивному мікроплазмовому наплавленні порошками корозійно- та жаростійких сплавів і визначенню перспектив цього процесу для 3D друку деталей авіаційної техніки. У роботі встановлено, що вибір режиму адитивного мікроплазмового наплавлення обраної групи порошків переважно обумовлений розміром фракції присадного порошку. Визначено погонну енергію та теплову потужність стисненої дуги для вирощування металевих виробів з товщиною стінки до 3 мм із застосуванням порошків на основі Fe і Ni фракцією 40…100 мкм. Визначено основні особливості структуроутворення металу зразків, отриманих мікроплазмовим наплавленням, їх механічні характеристики, оцінено схильність до вигоряння легуючих елементів наплавленого сплаву. Показано, що, не дивлячись на необхідність фінішної механічної обробки відповідальних функціональних поверхонь, застосування мікроплазмового наплавлення можна вважати достатньо перспективним напрямом 3D друку металевих деталей авіаційної техніки. Бібліогр. 16, табл. 5, рис. 11.
Ключові слова: 3D друк, нікелевий сплав, мікроплазмове наплавлення, металеві порошки, технологічні режими, дендритна структура, тепловідведення, механічні властивості

Надійшла до редакції 05.03.2025
Отримано у переглянутому вигляді 24.03.2025
Прийнято 11.04.2025

Список літератури

1. Moon, S.K., Tan, Y.E., Hwang, J., Yoon, Y.-J. (2014) Application of 3D printing technology for designing light-weight unmanned aerial vehicle wing structures. International J. of Precision Engineering and Manufacturing-Green Technology, 1, 223–228. https://doi.org/10.1007/s40684-014-0028-x
2. Chee, K.C., Kah, F.L., Chu, S.L. (2010) Rapid prototyping: Principles and applications, third edition (3rd Edition). World Scientific Publishing Co Pte Ltd. https://doi.org/10.1142/6665
3. Martinez, D.W., Espino, M.T., Cascolan, H.M. et al. (2022) A comprehensive review on the application of 3D printing in the aerospace industry. Key Engineering Materials, 913, 27–34. https://doi.org/10.4028/p-94a9zb
4. Singamneni, S., Lv, Y., Hewitt, A. et al. (2019) Additive manufacturing for the aircraft industry: A review. J. of Aeronautics & Aerospace Engineering, 8(1), 214. https://doi.org/10.35248/2168-9792.19.8.215
5. Gadagi, B., Lekurwale, R. (2021) A review on advances in 3D metal printing. Materials Today: Proceedings, 45(1), 277–283. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.10.436
6. Matthews, N. (2018) Chapter fifteen – additive metal technologies for aerospace sustainment. Aircraft Sustainment and Repair, 2018, 845–862. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100540-8.00015-7
7. Gisario, A., Kazarian, M., Martina, F., Mehrpouya, M. (2019) Metal additive manufacturing in the commercial aviation industry: A review. J. of Manufacturing Systems, 53, 124–149. https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2019.08.005
8. Yamazaki, T. (2016) Development of a hybrid multi-tasking machine tool: Integration of additive manufacturing technology with CNC machining. Procedia CIRP, 42, 81–86. https://doi.org/10.1016/j.procir.2016.02.193
9. Peleshenko, S., Korzhyk, V., Voitenko, O. et al. (2017) Analysis of the current state of additive welding technologies for manufacturing volume metallic products (review). Eastern-European J. of Enterprise Technologies, 3/1(87), 42–52. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.99666
10. Kumar, P., Jain, N.K. (2020) Effect of material form on deposition characteristics in micro-plasma transferred arc additive manufacturing process. CIRP J. of Manufacturing Science and Technology, 30, 195–205. https://doi.org/10.1016/j.cirpj.2020.05.008
11. Wang, H., Jiang, W.H., Valant, M., Kovacevic, R. (2003) Microplasma powder deposition as a new solid freeform fabrication process. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: J. of Engineering Manufacture, 217(12), 1641–1650. https://doi.org/10.1243/095440503772680578
12. Овчинников О.В., Дурягіна З.А., Романова Т.Є. та ін. (2021) Порошкові титанові сплави для адитивних технологій: структура, властивості, моделювання. Монографія. Київ, Наукова думка.
13. Rezydent, N., Stepanova, N. (2023) Using the SolidWorks Flow Simulation CFD package to study the performance indicators of the cyclone-utilizer. Modern technology materials and design in construction, 33(2), 192–197. https://doi.org/10.31649/2311-1429-2022-2-192-197
14. Akca, E., Trgo, E. (2015) Metallographic procedures and analysis – A review. Periodicals of Engineering and Natural Sciences (PEN), 3(2), 9–11. https://doi.org/10.21533/pen.v3i2.51
15. Korzhyk, V., Gao, S., Khaskin, V. et al. (2024) Features of the stress–strain state of 3D metal objects produced by additive microplasma deposition of the powder of a Fe–Cr–Ni–B–Si system. Applied Sciences, 14, 4159. https://doi.org/10.3390/app14104159
16. Sidharth, Rana R., Pandey S. (2023) Configuring microplasma for material process optimization. Materials Today: Proceedings. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2023.01.339

Ця стаття у відкритому доступі за Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.