Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И. Я. Яковлева

Н.К. Салихова, Д.С. Дудин, И.Э. Келлер, Г.Л. Пермяков, Д.Н.Трушников

Модель искривления стенки на подложке, наращиваемой проволочно-дуговой наплавкой, и ее экспериментальная апробация для алюминиевого сплава

539.374+621.791.927.55

аддитивное производство, проволочно-дуговая наплавка, послойная обкатка роликом, алюминиевый сплав, искажения, остаточные напряжения, эксперимент, расчет.

Для исследования формирования остаточных напряжений и искажений изделий, создаваемых проволочно-дуговой наплавкой, университетом Крэнфилда выполнена наплавка на закрепленную подложку стенки из алюминиевого сплава, в том числе — с послойной обкаткой роликом с различным усилием прижима. В настоящей работе значения прогиба освобожденной конструкции из данного эксперимента воспроизведены численно, для чего построена математическая модель. Процесс представлялся в виде последовательно решаемых задач а) тепловой — наплавки 9-18 слоев материала, б) термоупругопластической — формирования собственных деформаций и остаточных напряжений вследствие остывания созданной конструкции с неоднородным распределением температуры во время паузы, в) термоупругопластической — обкатки роликом напряженной заготовки при повышенной температуре (этап может отсутствовать) и г) упругопластической — искажения конструкции и изменения поля остаточных напряжений при освобождении конструкции. Для учета собственных деформаций при послойной обкатке роликом и прогнозирования эволюции изгиба конструкции и распределения остаточных напряжений по ее высоте разработана балочно-стержневая модель механики наращиваемой стенки. Модель хорошо описывает величину продольного изгиба образца при наплавке, однако избыточно учитывает влияние обкатки роликом. При послойной, и даже однократной, обкатке роликом конструкция изгибается в противоположном направлении, тогда как в эксперименте она только выпрямляется.

Салихова Нелли Камилевна e-mail: snk021@mail.ru, кандидат физико-математических наук, научный сотрудник, Институт механики сплошных сред УрО РАН, г. Пермь, Россия. Дудин Дмитрий Сергеевич e-mail: dmitryovj@yandex.ru, инженер, Институт механики сплошных сред УрО РАН, научный сотрудник, г. Пермь, Россия Келлер Илья Эрнстович e-mail: kie@icmm.ru, доктор физико-математических наук, доцент, заведующий лабораторией, Институт механики сплошных сред УрО РАН, г. Пермь, Россия. Пермяков Глеб Львович e-mail: gleb.permyakov@yandex.ru, кандидат технических наук, научный сотрудник, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, г. Пермь, Россия. Трушников Дмитрий Николаевич e-mail: trdimitr@yandex.ru, доктор технических наук, профессор, проректор, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, г. Пермь, Россия.

5–24