Details

В работе разрабатывается технология изготовления державок с заданной геометрией и требуемой твердостью для деревообрабатывающей промышленности. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1. Анализ литературы в области электродугового выращивания и оценка преимуществ используемого метода, изучение особенностей печати высокопрочных сталей; 2. Разработка технологии задания траектории движения роботизированного сварочного манипулятора. 3. Разработка режимов выращивания; 4. Разработка стратегии выращивания; 5. Анализ структуры и твердости металла изделия, полученных после цикла термической обработки; 6. Анализ геометрического соответствия напечатанного изделия и исходной 3D модели. Работа проведена в «Лаборатории легких материалов и конструкций» в Санкт-Петербургском политехническом университете Петра Великого. В результате эксперимента была выращена тестовая «Державка», разработана технология печати геометрически сложных участков детали, разработана технология печати четырех державок одновременно. После прохождения полного цикла термической обработки «Державка» была разрезана на механической пиле для изучения твердости, полученной при закалке, глубины, на которую произошла закалка и анализа полученной микроструктуры. Разработан алгоритм создания управляющей программы с помощью программного обеспечения для создания траектории движения роботизированного сварочного манипулятора, разработана универсальная стратегия печати «Державок» различных габаритов, осуществлено 3D сканирование напечатанной державки и сравнение с изначальной CAD-моделью. На основании проведенных исследований можно сделать вывод, что электродуговое выращивание, с последующей термообработкой является перспективным методом изготовления «Державок» сложной геометрической конфигурации и строгими требованиями к твердости металла изделия.

This work develops a manufacturing technology for tool holders with specified geometry and required hardness for the woodworking industry. Research Objectives: 1. Analysis of literature in the field of electric arc additive manufacturing and assessment of the advantages of the method used, studying the specifics of printing high-strength steels; 2. Development of a technology for defining the motion trajectory of a robotic welding manipulator. 3. Development of deposition parameters; 4. Development of a deposition strategy; 5. Analysis of the structure and hardness of the product metal obtained after the heat treatment cycle; 6. Analysis of the geometric conformity between the printed product and the original 3D model. The work was carried out at the Laboratory of Light Materials and Structures at Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University. As a result of the experiment, a test Tool Holder was deposited, a printing technology for geometrically complex sections of the part was developed, and a technology for printing four tool holders simultaneously was developed. After completing the full heat treatment cycle, the Tool Holder was cut on a mechanical saw to study the hardness achieved after quenching, the depth of the hardened layer, and to analyze the resulting microstructure. An algorithm for creating a control program using software for defining the motion trajectory of the robotic welding manipulator was developed, a universal printing strategy for tool holders of various sizes was developed, and 3D scanning of the printed holder was carried out, followed by comparison with the original CAD model. Based on the conducted research, it can be concluded that electric arc additive manufacturing followed by heat treatment is a promising method for producing Tool Holders with complex geometric configurations and strict requirements for the hardness of the product metal.