Визначення оптимальних параметрів процесу WAAM на основі технології CMT з використанням низьковуглецевої нелегованої сталі

Abstract

UK: Мета роботи. Визначити оптимальні параметри режиму друк у у процесі WAAM на основі технології CMT; оцінити вплив параметрів друку на процес формоутворення валиків металу. Методи дослідження. Аналітичний аналіз публікацій, геометричні вимірювання, статистичні дослідження. Отримані результати. В ході експериментальної частини було виявлено зони задовільних та незадовільних комбінацій параметрів WFS та TS. При низьких значеннях WFS та високих TS процес формоутворення валика є нестабільним, спостерігаються розриви матеріалу, ширина валика має найнижче значення. При високих значеннях WFS та низьких TS наявні значний надлишок матеріалу, який виражається у помітних коливаннях перерізу наплавленого валика (напливи), та перегрів металу. При цьому поверхня має матово сірий колір, що свідчить про її надмірне окислення. Оптимальні значення WFS та TS дозволяють отримати стабільний процес друку, під час якого утворюється одиночний валик або шар металу стабільної форми поперечного перерізу у поздовжньому напрямі. Обрані параметри дозволили отримати десятишарову стінку з постійною шириною шарів 3,9 мм та гладкою поверхнею валиків. Хвилястість бокової поверхні отримана в межах від 0,2 до 0,5 мм. Наукова новизна. Визначено зо н у оптимальних параметрів режиму процесу WAAM на основі технології CMT з використанням суміші захисних газів Ar 90 %+CO2 10% та вплив цих параметрів на геометричну форму наплавленого валика. В експерименті було використано синергетичну лінію параметрів Fronius для процесу CMT. Практична значущість. В ході роботи визначено зону оптимальних параметрів режиму друку та можливі наслідки некоректно підібраних режимів, що в подальшому дозволить поліпшити процес пошуку певної комбінації параметрів для тих чи інших вимог геометрії виробу. Визначено оптимальний режим друку, який стане основою для подальших досліджень процесу формоутворення валиків у різних умовах друку. EN: Purpose. To determine the optimal deposition parameters of the WAAM process based on CMT technology; to evaluate the influence of deposition parameters on the bead formation process. Methods of research. Visual inspection, analysis of publications, geometrical measurements, statistical research. Results. The zone of satisfactory and zones of unsatisfactory combinations of WFS and TS parameters were determined based on experiment results. The analysis of experimental samples showed that low values of WFS and high TS leads to the unstable bead formation process. With such combination beads width has the lowest value. Also, there is big possibility of gaps in beads to occur. High WFS and low TS values results in a significant excess of material, which affects the form of beads. Another effect of this combination is overheating of the metal. The surface has a matte gray color, which indicates its excessive oxidation. The optimal values of WFS and TS, selected from a defined area, provided a stable deposition process. A single pass bead was formed without noticeable fluctuations in the shape of the cross section in the longitudinal direction. Selected parameters allowed to obtain a ten-layer wall with a constant layer width of 3.9 mm and a smooth top surface of the wall. The waviness of the side wall surface in the range from 0.2 to 0.5 mm was achieved. Scientific novelty. The zone of optimal parameters of the WAAM process based on CMT technology for low carbon steel and Ar 90 % + CO2 10 % shielding gas mixture was determined. The influence of these parameters on the geometric shape of the bead was defined. Experiments were carried out using a synergic line for the CMT process by Fronius. Practical value. The zone of optimal deposition parameters and possible consequences of unsuccessfully selected combinations were determined, which will further speed up the process of finding the right combination of parameters for certain requirements of the product geometry. Deposition parameters from defined zone were tested and analyzed. The result could be the basis for further studies of the bead formation process in different deposition conditions.