doi: 10.52899/24141437_2025_04_513
УДК: 621.791.927.5

Применение технологии прямого дугового выращивания для изготовления узла крепления дуговой горелки к фланцу робота-манипулятора

Рощин Н. Д., Насоновский К. С., Волосевич Д. В., Корсмик Р. С. Язык статьи:
Ссылка для цитирования: Рощин Н.Д., Насоновский К.С., Волосевич Д.В., Корсмик Р.С. Применение технологии прямого дугового выращивания для изготовления узла крепления дуговой горелки к фланцу робота-манипулятора // Труды Санкт-Петербургского государственного морского технического университета. 2025. Т. 4, № 4. С. 513–522. DOI: 10.52899/24141437_2025_04_513 EDN: HLMCBP

Аннотация

Актуальность. Аддитивное производство (Additive Manufacturing) включает в себя технологии создания трехмерных объектов путем послойного нанесения присадочного материала. Существует множество технологий аддитивного производства, которые отличаются между собой расходными материалами, скоростью получения изделий, качеством поверхности получаемого образца, энергетическим источником и т. д. Одной из таких является технология прямого дугового выращивания. Прямое дуговое выращивание ― это технология аддитивного производства, в которой в качестве источника тепла для плавления присадочного материала используется энергия электрической дуги. За счет высокой производительности и большой номенклатуры материалов она широко используется в современном машиностроении. Ее применение особенно востребовано в машиностроении для создания специализированной оснастки и компонентов сложной формы, где традиционные методы оказываются недостаточно эффективными. Цель ― разработка, изготовление и испытание узла крепления ручной дуговой горелки к фланцу промышленного робота-манипулятора с использованием технологии прямого дугового выращивания. Материалы и методы. В работе использовалась сварочная проволока из сплава АМг5 и защитный газ ― аргон высокой чистоты. Процесс выращивания осуществлялся на технологическом комплексе на базе робота-манипулятора Fanuc M-710iC и сварочного источника Fronius TPS500i с функцией холодного переноса металла. Были проведены эксперименты по подбору режимов выращивания и стратегий выращивания для обеспечения высокого качества заготовки и минимизации дефектов. Выращенные образцы прошли металлографические и механические испытания. Результаты. Подобран диапазон стабильных режимов выращивания. Выбранная стратегия выращивания позволила снизить анизотропию и избежать несплавлений. Механические испытания показали, что характеристики наплавленного материала превосходят требования ГОСТ 17232-99. На основе проведенных исследований спроектирован, выращен и собран узел крепления, удовлетворяющий заданным критериям жесткости и габаритов. Заключение. Продемонстрирована эффективность применения технологии прямого дугового выращивания для изготовления узла крепления дуговой горелки к фланцу робота-манипулятора. Разработанная методика позволяет создавать сложноконтурные изделия с требуемыми механическими свойствами, что подтверждает перспективность использования технологии прямого дугового выращивания в машиностроении. Ключевые слова: аддитивное производство; прямое дуговое выращивание; узел крепления; холодный перенос металла; оснастка; робот-манипулятор; АМг5.

Список литературы

1. Armstrong M., Mehrabi H., Naveed N. An overview of modern metal additive manufacturing technology // Journal of Manufacturing Processes. 2022. № 84. P. 1001–1029. doi: 10.1016/j.jmapro.2022.10.060 EDN: CIUFNB
2. Tomar B., Shiva S., Nath T. A review on wire arc additive manufacturing: Processing parameters, defects, quality improvement and recent advances // Materials Today Communications. 2022. № 31. doi: 10.1016/j.mtcomm.2022.103739 EDN: AEIKEG
3. Bintao Wu, Zengxi Pan, Donghong Ding, et al. A review of the wire arc additive manufacturing of metals: properties, defects and quality improvement // Journal of Manufacturing Processes. 2018. № 35. P. 127–139.
4. Tawfik M.M., Nemat-Alla M.M., Dewidar M.M. Enhancing the properties of aluminum alloys fabricated using wire + arc additive manufacturing technique – A review // Journal of Materials Research and Technology. 2021. № 13. P. 754–768. doi: 10.1016/j.jmrt.2021.04.076 EDN: VLFQLA
5. Williams S. Large scale metal WAAM additive manufacturing of structural engineering parts. In: 69th IIW Annual Assembly and International Conference. Tokyo, 2016.
6. Jafari D., Vaneker T.H.J., Gibson I. Wire and arc additive manufacturing: Opportunities and challenges to control the quality and accuracy of manufactured parts // Materials & Design. 2021. № 202. doi: 10.1016/j.matdes.2021.109471 EDN: TDFOQI
7. Аддитивные технологии. Журнал об аддитивном производстве. S7 Space: проволочно-дуговая аддитивная технология в современном производстве. Дата обращения: 06.06.2024. Режим доступа: https://additiv-tech.ru/content/s7-space-provolochnodugovaya-additivnaya-tehnologiya-v-sovremennom-proizvodstve
8. Relativity Space. Режим доступа: https://www.relativityspace.com Дата обращения: 06.06.2024.
9. Disruptive Production via Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) Technology: Printing pressure vessel in a single set-up. Режим доступа: https://www.metalworm.com/pressure-vessel-fabrication-with-waamtechnology/ Дата обращения: 06.06.2024.
10. MX3D. Robotic 3D Metal Printing. Режим доступа: https://mx3d.com/ Дата обращения: 06.06.2024.
11. ГОСТ 7871-2019. Проволока сварочная из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия: утвержден и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 09.10.2019 N 901-ст: дата введения 2020-01-02. М.: Стандартинформ, 2019.
12. ГОСТ 17232-99. Плиты из алюминия и алюминиевых сплавов. Технические условия: Постановлением Государственного комитета Российской Федерации по стандартизации и метрологии от 18 февраля 2000 г. N 42-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 17232-99 введен в действие с 2000-09-01. М.: Стандартинформ, 1999.