Prediction of bead layer geometry in P-GMAW wire arc additive manufacturing of aluminium alloys

Abstract

В работе представлено исследование влияния параметров импульсно-дуговой наплавки на геометрию наплавленного металла при актуальном сегодня проволочно-электродуговом выращивании (WAAM) из алюминиево-магниевых сплавов. В качестве варьируемых параметров импульсно-дугового процесса были выбраны скорость подачи электродной проволоки, скорость перемещения рабочего инструмента, размер капли. Геометрические параметры элементов оценивались путём измерения ширины и высоты слоя, а также определения припуска на последующую механическую обработку. Определены оптимальные режимы выращивания, характеризующиеся стабильным формированием одиночных валиков на подложке. Ширина и высота валика по всей длине изменялась незначительно. Установлено, что параметры импульсов тока влияют на качество сплавления слоев между собой и диаметр капли влияет на величину припуска для последующей механической обработки (критерий R). По результатам факторного эксперимента, получены регрессионные модели, которые могут использоваться для прогнозирования геометрических параметров слоя тонкостенного элемента, наплавленного с использованием технологии электродугового выращивания при изготовлении заготовок с учётом R-критерия. The paper presents a study of the influence of the parameters of pulsed arc surfacing on the geometry of the deposited metal in wire-arc additive manufacturing(WAAM) using aluminum-magnesium alloys. As variable parameters of the pulse-arc process, the wire feed speed, the working tool movement speed, and the drop size were chosen. The geometric parameters of the elements were evaluated by measuring the width and height of the layer, as well as determining the allowance for subsequent machining. The optimal growth regimes are determined, which are characterized by the stable formation of single beads on the substrate. The width and height of the bead along the entire length changed insignificantly. It has been established that the parameters of the current pulses affect the quality of the fusion of the layers to each other and the droplet diameter affects the allowance for subsequent machining (criterion R). Based on the results of the factorial experiment, regression models were obtained that can be used to predict the geometric parameters of the layer of a thin-walled element deposited using the technology WAAM, taking into account the R-criterion.