Аддитивные технологии с применением сварочной проволоки

Содержание

Введение…………………………………………………………………….3
Лазерная сварка…………………………………………………………….6
Электрошлаковая сварка…………………………………………………..6
Сварка ультразвуком………………………………………………………7
Диффузионная сварка……………………………………………………...7
Сварка с применением порошковой проволоки…………………………10
Сварочная проволока……………………………………………………...10
Список литературы………………………………………………………...18

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время наплавка является одним из наиболее распространенных способов повышения износостойкости и восстановления деталей и конструкций. Наряду с этим, сегодня наплавка широко применяется и в аддитивных технологиях для формирования объемных деталей и изделий.
В отличие от традиционных технологий изготовления методом вычитания материала из заготовки, использование аддитивных технологий подразумевает построение объекта путем добавления слоя за слоем до получения готового изделия. Зачастую для этого используется дорогое оборудование и комплексы на основе лазерных и электронно-лучевых источников . Однако, помимо несомненных достоинств такие технологии обладают и рядом недостатков, к числу которых прежде всего следует отнести высокую стоимость оборудования и порошковых расходных материалов и низкую производительность процессов. Кроме того, следует отметить, что до сих пор в России не сформированы ГОСТы и регламент по производству отечественных порошковых материалов. Выпускаемые порошковые металлические материалы часто не отвечают требованиям разработчиков аддитивных технологий.
Наряду с аддитивными технологиями на основе концентрированных потоков энергии (лазерный и электронный пучки) начинают использоваться инновационные технологии наплавки металлической проволоки методом дуговой сварки в защитных газах. Для аддитивных технологий метод имеет следующие достоинства:
• Высокий коэффициент использования присадочного материала;
• Скорость 3D печати;
• Более 100 доступных материалов;
• Стоимость материалов в 10 раз дешевле металл о порошков;
Кроме того, по сравнению с методами лазерных и электроннолучевых аддитивных технологий данный процесс характеризуется более высокой производительностью и доступностью в освоении. Прежде всего, сюда следует отнести на порядок более дешевое оборудование, доступность, широкая распространенность и разнообразие расходных материалов в виде проволоки. Процесс позволяет получать, а также восстанавливать определенную номенклатуру металлических деталей и изделий машиностроительного назначения (изготовление штампов и штамповой оснастки, восстановление лопаток ГТД и др.) на базе менее дорогого и менее габаритного оборудования. Благодаря низкой стоимости оборудования и расходных материалов освоение аддитивных технологий на основе электродуговой наплавки доступно для всех видов производства, не требует высокой квалификации персонала, а также предполагает минимальные требования к помещению для установки.
Следует отметить, что применение данного метода позволяет избежать проблем с необходимостью закупки дорогих расходных порошковых материалов (в большинстве случаев импортного производства). При этом на данном этапе приобретаемые импортные расходные материалы для дорогого оборудования требуют согласования с соответствующим программным обеспечением, которым оснащается оборудование для аддитивных технологий.
Наплавка с присадочной проволокой в большинстве случаев не требует привязки к программному обеспечению и допускает применение как отечественных так и зарубежных расходных материалов. Кроме того, при наплавке с присадочной проволокой в меньшей степени проявляются такие дефекты как пористость и не сплавления в зоне роста, что в целом обеспечивает более высокую прочность формируемого изделия.

Наиболее распространенным и высокоэкономичным способом соединения материалов, прежде всего металлов, является сварка с получением надёжных и долговечных швов, которые нечувствительны к большим разницам температур, агрессивным средам и интенсивному излучению.
Она одна из ключевых технологий, созданных человеком, которая развивается и совершенствуется наравне с человечеством и обеспечивает прогресс уже многие годы. Сварка соединяет металлы и другие материалы в огромные конструкции или позволяет получить филигранные изделия из очень тонких материалов.
Этим и другими аналогичными способами обеспечивается получение более половины валового национального продукта в промышленно развитых странах.
Во всем мире сваркой занимается около 5 млн. человек, из них большая часть (70–80 %) реализует электродуговую сварку.
В ходе сварки происходит сплавление деталей под действием тепла или их соединение под действием повышенного давления. Также возможно совместное использование обоих факторов.
Существует достаточно много способов сварки. Их классификация представлена на рисунке.

Лазерная сварка
К новым направлениям в сварке относится использование технологий на основе лазерных лучей, получаемых с помощью диодных лазеров большой мощности. Главное её достоинство — это возможность сваривать металлические детали толщиной 200–300 мм за 1 проход.
Этот способ отличается высоким коэффициентом полезного действия. К новым разработкам в этом сегменте относится гибридная лазерная сварка, которая была создана для производства автомобилей, но нашла применение и в других отраслях промышленности.
Этот способ объединяет в одном процессе дуговую и лазерную сварку, подчёркивая их достоинства и сводя к минимуму недостатки. При этом дуга действует поверхностно, создает шов, который заполняет зазоры, и вводит в расплавленный металл дополнительный материал. Таким образом, можно влиять на свойства и адгезию шва.
За счет лазерных лучей гарантируется глубина обработки, высокая скорость сварки и существенное уменьшение термической обработки до очень низкого уровня.

Электрошлаковая сварка
В тяжёлом машиностроении при изготовлении крупногабаритных толстостенных изделий всё большее признание получает не требующая образования дуги электрошлаковая сварка. В этом случае соединение обеспечивает тепло, образующееся в среде расплавленного шлака и плавящее металл. Для этого электрод, помещённый в шлак, генерирует тепло. По своей сути это без дуговая вертикальная сварка, позволяющая проварить толстый слой материалов (свыше 200 мм). Образующийся при этом расплав металла, обладающий более высокой плотностью, оседает и заполняет зазор, а лёгкие шлаки остаются сверху вместе с пузырьками воздуха из расплава.