Математическое моделирование процесса проволочной наплавки металлов методом сглаженных частиц при возвратно-поступательной подаче присадочного материала

Автор: Алексей Сергеевич Паньков

Соавторы: Давлятшин Роман Позолович

Организация: Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ)

Аддитивное производство металлов, и, в частности, проволочная наплавка [1] является передовой технологией, позволяющей в короткие сроки производить крупногабаритные заготовки металлических изделий со сложной геометрией эффективней, чем при традиционных методах производства [2]. Однако при данном процессе материал многократно нагревается и остывает, такие термические циклы приводят к высоким остаточным термическим напряжениям, которые могут привести к изменению геометрии сформированного изделия, и к последующей его отбраковке. Для решения данной проблемы был предложен способ снижения самих тепловложений в заготовку за счёт использования возвратно-поступательной (импульсной) подачи присадочного материала [3, 4].

По результатам численных экспериментов, проиллюстрированных на рисунке, показано снижение значения оптимальных тепловложений при импульсной подаче присадочного материала по сравнению с постоянной подачей, что должно поспособствовать снижению остаточных термических напряжений.

1. Russell M., Souto-Iglesias A., Zohdi T. Numerical simulation of Laser Fusion Additive Manufacturing processes using the SPH method // Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. – 2018. – Т. 341. – № 3. Vintikov A.B., Shpuntikov G.D. Title // Journal. Year. Vol. 1. № 2. P. 3–4.

2. Осколков А. А. и др. Передовые технологии аддитивного производства металлических изделий // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2018. – Т. 20. – № 3. – С. 90-105.

3. Trushnikov D., Koleva E., Davlyatshin R., Gerasimov R. Mathematical modeling of the electron-beam wire deposition additive manufacturing by the smoothed particle hydrodynamics method // Mechanics of Advanced Materials and Modern Processes. – 2019. – Т. 5(1). – № 4.

4. Mathematical modeling the process of wire surfacing by the smoothed particle hydrodynamics method / R.P. Davlyatshin [et al.] // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – Vol. 1730, no. 1. – P. 012003. DOI: 10.1088/1742-6596/1730/1/012003