Реєстраційний номер
0826U003640, Дисертація доктора філософії
На здобуття
Доктор філософії
Дата захисту
14-03-2023
Статус
Наказ про видачу диплома
Назва роботи
Мікроплазмове адитивне наплавлення просторових виробів з металевих матеріалів
Здобувач
Войтенко Олександр Миколайович,
Керівник Коржик Володимир Миколайович
Опонент Пащенко Валерій Миколайович
Опонент Фіалко Наталія Михайлівна
Рецензент Рябцев Ігор Олександрович
Рецензент Тунік Алла Юріївна
Установа, організація, у вченій раді якої відбудеться/відбувся захист
Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона Національної академії науки України
Опис
Войтенко О.М. Мікроплазмове адитивне наплавлення просторових виробів з металевих матеріалів. – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 132 Матеріалознавство. – Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України, Київ – 2022.
Дисертаційна робота присвячена вивченню особливостей технологічних процесів адитивного мікроплазмового наплавлення з використанням порошкових і дротових присаджувальних матеріалів та їх впливу на структуроутворення і залишковий напружено-деформований стан виготовлених тривимірних металевих об’єктів.
Сучасному виробництву притаманні потреби швидкої зміни типорозмірів деталей та використання безвідходних технологій. Актуальним підходом до вирішення таких проблем є використання адитивних технологій створення 3D-об’єктів. При цьому бажано досягти технічного сполучення точності виготовлення деталей, можливості повного усунення механічної обробки, а також високої продуктивності виробництва. У випадку потреби у великих серіях таких деталей актуальним підходом є застосування традиційних технологій наплавлення для пошарового нарощення металу із долученням, у певних випадках, супутньої або фінішної механічної обробки. Одним з перспективних процесів, що певною мірою задовольняє вказаним вимогам, є мікроплазмове наплавлення, яке, з одного боку, може використовувати більш широкий спектр витратних (присаджувальних) металевих матеріалів у вигляді порошків та дротів, а з іншого боку – оптимально поєднувати показники продуктивності, точності формоутворення, заданого рівня фізико-механічних властивостей та залишкових напружень.
Об’єктом дослідження є створені пошаровим мікроплазмовим наплавленням металеві тривимірні об’єкти з низьковуглецевої і нержавіючої сталей.
Предметом дослідження є адитивне мікроплазмове наплавлення з використанням дротових і порошкових присаджувальних матеріалів.
Мета роботи – дослідження закономірностей впливу технологічних параметрів адитивного мікроплазмового наплавлення просторових об’єктів із використанням сталевих дротових і порошкових присаджувальних матеріалів на формування мікроструктури і напружено-деформованого стану (НДС) матеріалу об’ємних виробів і створення на основі цього інтелектуальних апаратно-програмних засобів для автоматичного 3D друку просторових металевих виробів із заданою структурою і прогнозованим напруженим станом.
До наукової новизни дослідження відносяться наступні положення:
1. Встановлено, що в процесі неперервного пошарового мікроплазмового наплавлення об'ємних виробів із металевих матеріалів типу «паралелепіпед», «циліндр», «трикутна призма», «квадратна призма», «розширений конус», «звужений конус» з максимальними габаритами до 65 мм і товщиною стінки від 2,5 мм в інтервалі струмів 20-30 А залишкові напруження кожному наступному наплавленому валику зменшуються у на 7–20%, а максимальні значення радіальних деформацій (переміщень) не перевищують діапазон 0,22–0,28 мм.
2. Виявлено, що при неперервному пошаровому мікроплазмовому наплавленні дроту низьковуглецевої сталі, в напрямі від першого шару спостерігається тенденція збільшення розміру зерен наплавленого металу (від 15-20 мкм до 150-200 мкм) по висоті наплавленої стінки, близької до 10 розмірів її ширини, а при подальшому наплавленні шарів розмір зерен практично не зростає.
3. Запропоновано оптимальні діапазони значень погонної енергії в якості критерію оптимізації режимів мікроплазмового адитивного наплавлення (80-90 Дж/мм та 160-200 Дж/мм, відповідно, при використанні в якості присаджувального матеріалу порошку розміром частинок до 150 мкм і дроту Ø0,8-1,2 мм), в межах яких досягається зменшення розміру зони сплавлення шарів (до 0,1-0,3 мм), розміру зерен (на 15-30%), розміру стінки (до 2,5 мм), збільшення твердості шарів (до 500-600 МПа) та досягнення більшої однорідності мікроструктури.
4. Підтверджено, що адитивне мікроплазмове наплавлення присаджувальним дротом із низьковуглецевої сталі в порівняні із процесом WAAM (Wire Arc Additive Manufacturing – дугою з плавким електродом) забезпечує зменшення розміру зерен по висоті стінки в об’ємі наплавленого металу, в середньому в 2-3 рази, покращення рівновісності структури (наближення коефіцієнту форми зерна до 1), уникнення дефектів у вигляді трансшарової пористості, досягнення пониження залишкових напружень по висоті просторового виробу в середньому на 50-150 МПа.
5. Запропоновано новий підхід до розробки апаратно-програмного забезпечення технології адитивного мікроплазмового наплавлення металевих матеріалів, який включає поєднання самонавчальних нейронних мереж, системи збору і формування бази даних, системи автоматичного керування джерелом живлення, що забезпечує можливість генерувати керуючі програми для коригування режимів наплавлення металевого виробу із заданими геометричними параметрами, розмірами зерен та прогнозованим рівнем залишкових напружень.
Дата реєстрації
2026-07-16
Додано/оновлено в НРАТ
2026-07-16 / 2026-07-16
