Method of Additive Manufacturing of Metal Products

Authors

  • D. D. Kakorin Tver State Technical University
  • A. Y. Lavrentiev Tver State Technical University
  • B. I. Margolis Tver State Technical University

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2023-4-75-80

Keywords:

technological process, automated control, filler wire, surfacing modes, layer-by-layer construction, electric arc surfacing, additive manufacturing

Abstract

The article describes modern methods of additive manufacturing of metal products, their advantages and disadvantages are considered, the relevance of developing the most productive and effective method of additive manufacturing of metal products based on layered electric arc surfacing is substantiated. The known methods of additive manufacturing are based, as a rule, on the principle of melting additive powder material by highly concentrated laser or electronic sources of thermal action. These methods of layer-by-layer deposition have gained their relevance due to low prevalence of thermal influence zone in the deposited metal, high accuracy of layer-by-layer construction and possibility of automated control for the additive manufacturing process. Despite many advantages of these methods, there are significant disadvantages that limit their use in real production processes. These include low speed of layer-by-layer construction due to the small size of the deposited layer and the need to perform several passes to form a wall with a given thickness, the high cost of the equipment used, the need to use a vacuum chamber during the surfacing process, as well as the high probability of defects in the structure of the deposited metal during sintering of powder materials. In the proposed additive manufacturing method, these disadvantages are eliminated by using an electric arc discharge to melt the filler material wire. The use of an electric arc in combination with wire material allows increasing the speed of layered construction up to 4 times. Also, the deposition of wire material minimizes the probability of non-melts and pores in the structure of the deposited metal. However, in order to improve the quality of surfaced products and use the proposed method in real production conditions, it is necessary to provide automated control of the technological process of layered electric arc surfacing. For this purpose, the article identifies the key stages of the technological process and highlights the most significant characteristics that determine the quality of the deposited products.

Author Biographies

D. D. Kakorin, Tver State Technical University

Post-graduate

A. Y. Lavrentiev, Tver State Technical University

PhD in Engineering, Associate Professor

B. I. Margolis, Tver State Technical University

DSc in Engineering, Professor

References

Южакова, Ю. В., Сысоев А. А. Технологии аддитивного производства // Современное инженерное образование: вызовы и перспективы: материалы национальной научно-практической конференции, Магнитогорск, 07-08 февраля 2022 года / под ред. Н. Н. Зеркиной. Магнитогорск: Магнитогорский государственный технический университет им. Г. И. Носова, 2022. С. 232-237.

Бойков, Д. С. Эффективность применения 3D-печати в машиностроении // Безопасность человека и устойчивое развитие общества перед вызовами глобальных трансформаций: материалы международной междисциплинарной научной конференции, Йошкар-Ола, 02 декабря 2021 года. Т. 2. Йошкар-Ола: Поволжский государственный технологический университет, 2022. С. 69-70.

Современные материалы и технологии аддитивного производства металлических изделий / М. С. Крештин, А. А. Ханков, И. В. Кудрявцев, И. В. Белоусов // Национальная научно-техническая конференция с международным участием. Перспективные материалы и технологии (ПМТ-2022): сборник докладов конференции Института перспективных технологий и индустриального программирования РТУ МИРЭА, Москва, 11-15 апреля 2022 года / под редакцией А. Н. Юрасова. Т. 1. М.: МИРЭА - Российский технологический университет, 2022. С. 252-256.

Финогеев Д. Ю., Решетникова О. П. Аддитивные технологии в современном производстве деталей точного машиностроения // Вестник Саратовского государственного технического университета. 2020. № 3 (86). С. 63-71.

Зоренко, Д. А., Фадина Д. С. Особенности применения аддитивных технологий в производстве корпусных элементов компактных редукторов // Journal of Advanced Research in Technical Science. 2021. № 27. С. 16-20. DOI 10.26160/2474-5901-2021-27-16-20.

Шальнова, С. А. Аддитивные технологии и лазерная поверхностная обработка как альтернатива классическим методам производства и обработки деталей // Фундаментальные и прикладные исследования: проблемы и результаты. 2016. № 26-2. С. 38-42.

Применение электродуговой наплавки для создания трехмерных объектов из стали / С. С. Жаткин, К. В. Никитин, В. Б. Деев, С. С. Панкратов, Д. А. Дунаев // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2020. Т. 63, № 6. С. 443-450.

Дзеник А. Д., Исламов А. Р., Каримов Д. И. Современные технологии производства порошковых материалов для аддитивных технологий // Молодежь и системная модернизация страны: сборник научных статей 4-й Международной научной конференции студентов и молодых ученых, Курск, 21-22 мая 2019 года. Т. 5. Курск: Юго-Западный государственный университет, 2019. С. 244-247.

Гребенщикова Т. Д., Рыжков В. В. Применение аддитивных технологий в машиностроительном производстве // Прогрессивные технологии и процессы: сборник научных статей 7-й Всероссийской научно-технической конференции с международным участием, Курск, 24-25 сентября 2020 года. Курск: Юго-Западный государственный университет, 2020. С. 37-39.

Демин В. А., Ларин С. Н. Современные направления и перспективы развития технологий обработки металлов давлением в машиностроении // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2021. № 8 (122). С. 3-11. DOI 10.30987/2223-4608-2021-8-3-11.

Галкин В. И., Головкин П. А. Об актуальности базовых технологий обработки металлов давлением // Технология машиностроения. 2020. № 8. С. 35-39.

Шахов С. А., Кашинцева Л. В. Современные способы обработки металлов // Современные проблемы экологии: доклады XXIX Всероссийской научно-практической конференции, Тула, 27 декабря 2022 года. Тула: Инновационные технологии, 2022. С. 151-155.

Минков С. В., Белов С. А. Применение аддитивных технологий в железнодорожном машиностроении: состояние и перспективы // Вестник Института проблем естественных монополий: Техника железных дорог. 2020. № 2 (50). С. 28-34.

Кукушкина В. А., Бордюгова Ю. А. Применение 3d-моделирования и аддитивных технологий в машиностроении // Информационные технологии и математическое моделирование в управлении сложными системами. 2022. № 1 (13). С. 63-69. DOI 10.26731/2658-3704.2022.1(13).63-69.

Тесленко И. Б., Аванесян Н. Л. Аддитивное производство: будущее, которое уже наступает // Инновационное развитие социально-экономических систем: условия, результаты и возможности: материалы VI Международной научно-практической конференции, Орехово-Зуево, 05 июня 2018 года / Государственный гуманитарно-технологический университет. Орехово-Зуево: Государственный гуманитарно-технологический университет, 2018. С. 202-205.

Шкарина А. И., Кукушкина В. А., Кровопусков П. А. Перспективы применения аддитивных технологий в отечественном производстве // Современные проблемы теории машин. 2022. № 13. С. 131-135. DOI 10.26160/2307-342X-2022-13-131-135.

Published

09.01.2024

How to Cite

Kakorin Д. Д., Lavrentiev А. Ю., & Margolis Б. И. (2024). Method of Additive Manufacturing of Metal Products. Intellekt. Sist. Proizv., 21(4), 75–80. https://doi.org/10.22213/2410-9304-2023-4-75-80

Issue

Section

Articles