Исследование влияния угла наклона приемной поверхности на величину смещения единичного наплавляемого слоя при аддитивном формообразовании электрической дугой в среде защитного газа

Цель исследования. Исследование посвящено изучению влияния угла наклона приемной поверхности на участках с выпуклым и вогнутым профилем на изменение величины смещения единичного наплавляемого слоя при аддитивном формообразовании электрической дугой в среде защитного газа. Проведены экспериментальные исследования по формообразованию на приёмные поверхности с различным углом наклона. На основании полученных электродуговой наплавкой в среде защитного газа образцов, определены величины смещения единичных наплавляемых слоёв. Для оценки влияния угла наклона приёмной поверхности на смещение единичного наплавляемого слоя при аддитивном формообразовании электрической дугой в защитной среде, выполнен однофакторный дисперсионный анализ.

Методы: организации и планирования эксперимента, математической обработки результатов эксперимента, однофакторного дисперсионного анализа.

Результаты. В результате проведения дисперсионного анализа выявлено, что угол наклона приёмной поверхности при аддитивном формообразовании изделий оказывает влияние на смещение единичного наплавляемого слоя на участках с выпуклым и вогнутым профилем, является значимым параметром при аддитивном формообразовании электрической дугой в среде защитного газа. В частности установлено, что критерий значимости для угла наклона составляет p < 0,01. В свою очередь, для выпуклой поверхности составляет p < 0,03, для вогнутой поверхности составляет p < 0,004. Анализ результатов исследования показал, что угол наклона приёмной поверхности оказывает большее значение на величину смещения единичного наплавляемого слоя на участках приемной поверхности с вогнутым профилем. Заключение. Определено, что угол наклона приемной поверхности значительно влияет на изменение величины смещения единичного наплавляемого слоя при аддитивном формообразовании электрической дугой в сфере защитного газа. Угол наклона приемной поверхности на участках приемной поверхности с выпуклым и вогнутым профилем является значимым и его следует учитывать при проектировании технологических процессов аддитивного формообразования изделий электрической дугой в защитной среде.

1. Burns M. Automated Fabrication: Improving Productivity in Manufacturing. Englewood Cliffs, N.J., USA:PTR Prentice Hall, 1993. 369 p.

2. Improving the quality of additive methods for forming the surfaces of odd-shaped parts with the application of parallel kinematics mechanisms / V.V. Kuts, M.S. Razumov, A.N. Grechukhin, N.A. Bychkova // International Journal ofApplied Engineering Research. 2016. Vol. 11, № 24. P. 11832-11835.

3. Куц В. В., Меркулов В.С., Гречухин А. Н. Исследование процесса аддитивного формирования легкоплавких материалов с использованием твердотельного маломощного лазера // Известия Юго-Западного государственного университета. 2020. T. 24, № 4. C. 8-17. https://doi.org/10.21869/2223-1560-2020-24-4-8-17.

4. Optimum part deposition orientation in stereolithography / S.K. Singhal, A.P. Pandey, P.M. Pandey, A.K. Nagpal // Computer-Aided Design & Applications. 2005. Vol. 2, no. 1–4. P. 319–328.

5. Технология изготовления деталей в автоматизированном производстве / А.М. Рудской, В.В. Куц, М.С. Разумов, А.Н. Гречухин, А.А. Горохов. Курск, 2019.

6. Гречухин А.Н., Куц В.В., Щербаков П.С. Выявление влияния пространственной ориентации наплавляемых слоев, а также коэффициента их перекрытия на погрешность формы поверхности при аддитивном формообразовании электрической дугой // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2021. Т. 17, № 6. https://doi.org/10.36622/VSTU.2021.17.6.017.

7. Куц В.В., Гречухин А.Н., Разумов М.С. Пути снижения погрешности аддитивных методов формообразования // Вестник МГТУ "Станкин". 2019. № 1 (48). С. 21-25.

8. Расширение технологических возможностей методов аддитивного формообразования с применением механизмов параллельно-последовательной структуры / А.Н. Гречухин, В.В. Куц, А.В. Олешицкий, М.С. Разумов // Известия Юго-Западного государственного университета. 2019. Т. 23, № 6. С. 34-44. https://doi.org/10.21869/2223-15602019-23-6-34-44.

9. Hong S. Byun, Kwan H. Lee. Optimal part orientation of rapid prototyping using a genetic algorithm // Computers & Industrial Engineering. 2004. P. 426–431.

10. Hur J., Lee К. The development of a CAD environment to determine the preferred build-up direction for layered manufacturing // Int. J. Adv. Manuf. Technol. 1998. № 14. P. 247–254.

11. Kim J.Y., Lee К., Park J.C. Determination of optimal part orientation in stereolithographic rapid prototyping // Technical Report, Department of Mechanical Design and Production Engineering. Seoul: Seoul National University, 1994.

12. Determining fabrication orientations for rapid prototyping with stereolithography apparatus / P.T. Lan, S.Y. Chou, L.L. Chent, D. Gemmill // Computer-Aided Design. 1997. Vol. 29, № 1. P. 53– 62.

13. Improving the accuracy of additive forming methods Innovation, quality and service in engineering and technology / A.N. Grechukhin, V.V. Kuts, M.S. Razumov, et al. 2018. P. 128-131.

14. Гречухин А.Н., Куц В.В., Разумов М.С. Управление пространственной ориентацией узлов робота в процессе адитивного формообразования изделий // Вестник Воронежского государственнго технического университета. 2018. Т. 14, №4. С. 122-129.

15. Гречухин А.Н., Куц В.В., Разумов М.С. Экспериментальное определение параметров поперечного сечения единичного слоя при аддитивном формообразовании изделий // Известия Тульского государственного университета. Техническое науки. 2018. Вып. 10. С. 264-270.

16. Grechukhin A.N., Anikutin I.S., Byshkin A.S. Management of space orientation of the end effector of generation of geometry system fiveaxis manufacturing machinery for additive generation of geometry // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 7. P. 128-136. https://doi.org/10.1051/matec-conf/201822601004.

17. Grechukhin A.N., Kuts V.V., Razumov M.S. Ways to reduce the error of additive meth-ods of forming // MATEC Web of Conferences. 2018. Vol. 7. P. 142-150. https://doi.org/10.1051/matec-conf/201822601002.

18. Grechukhin A.N., Kuts V.V., Oleshitskiy A.V. Development and Research of Technological Equipment that Implements Dynamic Control of Process of Additive Fabrication of Parts of Complex Spatial Shapes Based on Mechanisms with a Hybrid Layout // IOP Conference Series: Ma-terials Science and Engineering. 2020. 709(3). 033112. https://doi.org/10.1088/1757-899X/709/3/033112.

19. Investigation of the process of additive formation of fusible materials using a low-power solid-state laser/ V.V. Kuts, V.S. Merkulov, A.N. Grechukhin, A.S. Privalov// IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2021. 1029(1). 012010. https://doi.org/10.1088/1757-899X/1029/1/012010.

20. Куц В.В., Гречухин А.Н., Олешицкий А.В., Привалов А.С., Щербаков П.С. Алгоритм деления объемной модели на криволинейные слои для 3D-печати // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. 2021. № 5 (349). С. 39-45.