Красносельський, Кирило ВіталійовичKrasnoselsky, Kyrylo2026-07-212026-07-212026https://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/30533Красносельський, К. В. Керування формоутворенням багатошарових структур із високоміцних низьколегованих сталей при електродуговому адитивному виробництві шляхом регулювання захисного газового середовища/ К. В. Красносельський. – Запоріжжя: НУ "Запорізька політехніка", 2026. – 193 с.UK: Об’єкт дослідження – процес вільного просторового формоутворення багатошарових металевих структур методом електродугового адитивного виробництва (WAAM). Наукова новизна роботи полягає у встановленні комплексних закономірностей впливу газового захисту та алгоритмів масопереносу на термогідродинаміку зварювальної ванни. При цьому: Уперше для умов електродугового адитивного вирощування багатошарових структур із високоміцних низьколегованих сталей типу MoNiVa формалізовано роль захисного газового середовища як активного технологічного чинника керування формоутворенням. Встановлено, що зміна вмісту CO2 у сумішах Ar/CO2 впливає на окиснювальний потенціал дугового середовища, термокапілярні течії у ванні розплаву та макрогеометричні параметри наплавленого шару. Уточнено закономірності прояву масштабного ефекту газової активності в умовах тонкостінного WAAM. Показано, що за низького тепловкладення підвищення активності газового середовища може обмежувати конвективний перерозподіл металу та спричиняти зменшення площі поперечного перерізу наплавленого шару. Уперше в межах досліджених режимів CMT-WAAM для сталей типу MoNiVa зафіксовано та математично описано ефект, визначений у роботі як «енергетичний парадокс WAAM», коли режими з нижчим лінійним тепловкладенням можуть формувати вищу питому об’ємну енергоємність через зміну фактичної масоподачі та умов горіння дуги. Обґрунтовано механізм підвищення стабільності формоутворення наплавленого шару зі сталей типу MoNiVa шляхом застосування дискретно-імпульсного режиму CMT Cycle Step. Показано, що імпульсний характер масопереносу та короткочасні піки струму створюють локальний електродинамічний вплив на ванну розплаву, сприяють зменшенню негативного впливу тугоплавких оксидних плівок на основі молібдену і ванадію та забезпечують стабілізацію макрогеометрії наплавленої стінки. Набули подальшого розвитку методи прогнозування макрогеометрії WAAM-структур шляхом побудови багатофакторних прогностичних моделей, які враховують взаємодію складу захисного газового середовища, енергетичних параметрів процесу та режиму керованого масопереносу. The object of research is the process of free spatial shape formation of multi-layer metal structures using Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM). EN: The scientific novelty of the study lies in establishing the complex regularities regarding the influence of shielding gas and mass transfer algorithms on the thermohydrodynamics of the weld pool. Specifically: For the first time in the context of wire arc additive manufacturing (WAAM) of multi-layer structures made of high-strength low-alloy (HSLA) MoNiVa-type steels, the role of the shielding gas environment has been formalized as an active technological factor in controlling shape formation. It has been established that altering the CO2 content in Ar/CO2 mixtures affects the oxidizing potential of the arc environment, thermocapillary flows within the molten pool, and the macrogeometric parameters of the deposited layer. The regularities governing the “scale effect” of gas activity under thin-wall WAAM conditions have been further clarified. It is demonstrated that under low heat input, an increase in the activity of the shielding gas can restrict the convective redistribution of the metal, leading to a reduction in the cross-sectional area of the deposited layer. For the first time within the investigated CMT-WAAM modes for MoNiVa-type steels, an effect – defined herein as the “WAAM energy paradox” – has been identified and mathematically described. This phenomenon occurs when modes with lower linear heat input result in a higher volumetric energy density due to variations in the actual mass transfer rate and arc burning conditions. The mechanism for enhancing the stability of the deposited layer's shape formation in MoNiVa-type steels through the application of the discrete-pulsed CMT Cycle Step mode has been substantiated. It is demonstrated that the pulsed nature of mass transfer and short-term current peaks exert a local electrodynamic impact on the molten pool. This mitigates the adverse effects of refractory molybdenum- and vanadium-based oxide films, thereby ensuring the macrogeometric stabilization of the deposited wall. Methods for predicting the macrogeometry of WAAM structures have been further developed through the construction of multi-factor predictive models. These models account for the interaction between the shielding gas composition, the energetic parameters of the process, and the controlled mass transfer mode.ukадитивні 3D-технологіївисокоміцні сталінаплавлений металтонкостінні деталіелектродугове адитивне виробництво (WAAM)захисний газзварюванняконвекція Марангонітермічний циклCold Metal Transferкіберфізичне керуваннятехнологічні параметризалишкова пористістьгеометричні дефектиматематичне моделюваннястатистична обробкаWire arc additive manufacturing (WAAM)additive 3D technologieshigh-strength steelsdeposited metalthin-walled partsshielding gasweldingmarangoni convectionthermal cyclecyber-physical controlprocess parametersresidual porositygeometry defectmathematical modelingstatistical processingThesis