Введение 15
1 Литературный обзор 16
1.1 Существующие технологии 16
1.2 WAAM метод аддитивной дуговой сварки 18
1.3 Проблемы в технологии аддитивной дуговой сварки 20
1.4 Достижения в технологии дугового послойного выращивания 25
1.5 Виды переноса материала 28
1.6 Материалы, используемые в аддитивном производстве, методом
дуговой сварки 36
1.7 Перспективы технологии 39
1.8 Дефекты при изготовлении изделия 40
1.9 Современные методы улучшения качества WAAM 42
1.10 Защитные газы 42
1.11 Режимы наплавки 43
2 Материалы и методы исследования 46
2.1 Материалы исследования 46
2.2 Процесс получение образцов 47
2.3 Подготовка образцов к испытаниям 48
2.4 Ионное травление 49
2.5 Оптическая микроскопия 50
2.6 Дюрометрический анализ 51
3 Результаты исследования 53
3.1 Моделирование процесса распределения тепла в образцах при
послойном выращивании 53
3.2 Изучение структуры послойно выращенных образцов 61
3.3 Исследование твердости 66
4 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и
ресурсосбережение 69
4.1 Потенциальные потребители результатов исследования 70
4.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения 71
4.3 SWOT-анализ исследования 74
4.4 Оценка готовности проекта к коммерциализации 78
4.5 Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования 80
4.6 Инициация проекта 80
4.7 Планирование научно-исследовательских работ 81
4.8 Бюджет научного исследования 84
4.9 Организационная структура проекта 90
4.10 План управления коммуникациями проекта 90
4.11 Реестр рисков проекта 91
4.12 Определение ресурсной (ресурсосберегающей) эффективности
исследования 91
Заключение раздела 95
5 Социальная ответственность 97
Введение 97
5.1 Производственная безопасность 99
5.1.1 Анализ выявленных вредных факторов 99
5.1.2 Недостаточная освещенность 99
5.1.3 Нарушения микроклимата 103
5.1.4 Шум 105
5.1.5 Повышенный уровень электромагнитного излучения 107
5.1.6 Факторы, связанные с высокой температурой материальных
объектов 109
5.1.7 Наличие токсикантов 110
5.2 Анализ выявленных опасных факторов 112
5.2.1 Электроопасность 112
5.2.2 Пожароопасность 114
5.3 Экологическая безопасность 117
5.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 120
Заключение 122
Список использованных источников 123
Список публикаций 133
Приложение А Раздел на английском языке
Данная выпускная работа посвящена исследованию на тему «Электродугового послойного выращивания плавящимся электродом на 3D принтере». Актуальность выбранной темы обусловлена новейшими разработками в области 3D печати за последние годы. Технология WAAM позволяет производить крупные детали для авиапромышленности, корабельной промышленности, машиностроения, которые до сих пор создавались только по технологии литья. Главным недостатком устаревшей технологии является необходимость создания формы для отливки деталей. Эта особенность делает технологию нерентабельной при производстве крупных деталей в малых сериях, так как создание формы не окупается.
Из-за этого существенного недостатка на смену литью приходит WAAM печать. Это относительно новая технология, разработанная в прошлом веке и активно развивающаяся сейчас. Одним из последних достижений в области WAAM печати является созданный с нуля винта для подводной лодки. Данное событие наглядно показывает потенциал развития технологии, так как себестоимость производства винта оказалась меньшей, чем в случае его производства литьем. Также создание изделия потребовало меньше временных ресурсов.
Так как WAAM печать — это новая технология, то имеется целый ряд нерешенных задач, которые не позволяют полностью отказаться от литья на данном рынке. Одной из особенностей технологии является необходимость финальной обработки изготовленных деталей. Главной задачей на сегодня является минимизации потерь материала, связанных с этой особенностью.
По итогу проделанной работы, рассмотрены проблемы, достижения, в технологии послойного выращивания методом дуговой наплавки. Рассмотрены виды переноса металла, особенности использования материала, дефекты, методы улучшения.
При электродуговом аддитивном выращивании необходимо соблюдать следующие режимы сварки: ток, напряжение, скорость сварки, вылет проволоки, вид переноса материала. Благодаря соблюдению оптимальных значений, можно добиться стабильности и высокой производительности процесса, а также получить изделие со свойствами не хуже изготовленными другими методами. Геометрические параметры нанесенного слоя играют важную роль. В работах [51] авторы выяснили что при увеличении тепловложения и температуры, увеличивается смачиваемость, что в результате образец имеет поверхность без шероховатостей. А при больших тепловложениях становится затруднительно получить равномерный образец по высоте. Высота образца контролируется изменение количества внесённой погонной энергии, путём изменения скорости движения. Низкое тепловложение при наплавке оказывает положительный эффект на равномерное распределение по высоте и на всей длине слоя.
Необходимо вести контроль за тепловложением, так как оно ключевым образом влияет на формирование микроструктуры, геометрии и механических свойств детали.
