Застосування ультразвукових технологій поверхневої обробки в адитивному виробництві металевих сплавів
In a modern world, additive manufacturing of metal products has reached significant volumes and variety of applied alloys. 3D-printing technologies make it possible to obtain parts with reduced mass, increased reliability, single products, experimental parts and elements designs with complex geometr...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Українська |
| Опубліковано: |
Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine
2024
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2024-1-3 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal Science and Treatment of Metals |
Репозитарії
Metal Science and Treatment of Metals| _version_ | 1856543779344875520 |
|---|---|
| author | Voloshko, S. M. Burmak, A. P. Orlov, A. K. Voron, M. M. |
| author_facet | Voloshko, S. M. Burmak, A. P. Orlov, A. K. Voron, M. M. |
| author_sort | Voloshko, S. M. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2024-04-15T12:43:40Z |
| description | In a modern world, additive manufacturing of metal products has reached significant volumes and variety of applied alloys. 3D-printing technologies make it possible to obtain parts with reduced mass, increased reliability, single products, experimental parts and elements designs with complex geometry and configuration.Disadvantages of metal parts additive manufacturing include anisotropy of chemical composition and properties, non-equilibrium structural-phase state, structural micro- and macrodefects and some other features, that require post-processing of as-printed products. Most often, heat treatment and its combination with microforging or intensive surface plastic deformation are used for this purpose.The manuscript provides an analytical review of the advantages of using ultrasonic technologies to support 3D-printing and post-processing of additively manufactured products. Special attention is paid to ultrasonic impact treatment (UIT). The equipment for providing UIT is compact, energy-saving and easy to use. It is noted, that this technology makes it possible to effectively reduce surface defects of printed parts, increase its hardness and fatigue strength. At the same time, nanostructuring and changes in the structural and phase state of the modified layers are also occured.It is also noted, that UIT may provide surface strengthening to a depth of ~500 μm, saturating it with alloying elements and compounds, and for conventionally produced parts, like as–cast, deformed and powder sintered – it is significantly more effective than most other similar methods.The prospects of using ultrasonic technologies to improve quality and level of operational and mechanical characteristics of additively manufactured metal parts, including the needs of aircraft construction, are outlined. |
| first_indexed | 2025-09-24T17:41:15Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs2.localhost:article-295 |
| institution | Metal Science and Treatment of Metals |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2025-12-17T12:07:50Z |
| publishDate | 2024 |
| publisher | Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs2.localhost:article-2952024-04-15T12:43:40Z Application of ultrasonic surface treatment technologies in metals and alloys additive manufacturing Застосування ультразвукових технологій поверхневої обробки в адитивному виробництві металевих сплавів Voloshko, S. M. Burmak, A. P. Orlov, A. K. Voron, M. M. additive technologies 3D-printing ultrasonic impact treatment UIT surface strengthening cavitation vibration polishing fatigue strength Grade5 Inconel-718 адитивні технології 3D-друк ультразвукова ударна обробка зміцнення поверхні кавітація віброполірування втомна міцність ВТ6 AlSi10Mg Inconel-718 In a modern world, additive manufacturing of metal products has reached significant volumes and variety of applied alloys. 3D-printing technologies make it possible to obtain parts with reduced mass, increased reliability, single products, experimental parts and elements designs with complex geometry and configuration.Disadvantages of metal parts additive manufacturing include anisotropy of chemical composition and properties, non-equilibrium structural-phase state, structural micro- and macrodefects and some other features, that require post-processing of as-printed products. Most often, heat treatment and its combination with microforging or intensive surface plastic deformation are used for this purpose.The manuscript provides an analytical review of the advantages of using ultrasonic technologies to support 3D-printing and post-processing of additively manufactured products. Special attention is paid to ultrasonic impact treatment (UIT). The equipment for providing UIT is compact, energy-saving and easy to use. It is noted, that this technology makes it possible to effectively reduce surface defects of printed parts, increase its hardness and fatigue strength. At the same time, nanostructuring and changes in the structural and phase state of the modified layers are also occured.It is also noted, that UIT may provide surface strengthening to a depth of ~500 μm, saturating it with alloying elements and compounds, and for conventionally produced parts, like as–cast, deformed and powder sintered – it is significantly more effective than most other similar methods.The prospects of using ultrasonic technologies to improve quality and level of operational and mechanical characteristics of additively manufactured metal parts, including the needs of aircraft construction, are outlined. В сучасному світі адитивне виробництво металевих виробів досягло значних об’ємів та різноманіття використовуваних сплавів. Технології 3D-друку дозволяють одержувати деталі зменшеної маси, підвищеної надійності, одиничні вироби, експериментальні конструкції деталей та елементи складної геометрії і конфігурації.До недоліків адитивного виробництва металевих деталей відносяться анізотропія хімічного складу та властивостей, нерівноважний структурно-фазовий стан, структурні мікро- та макродефекти і деякі інші особливості, які зумовлюють необхідність пост-обробки надрукованих виробів. Найчастіше для цього використовують термічну обробку та її поєднання з мікрокуванням або інтенсивною поверхневою пластичною деформацією.В роботі проведено аналітичний огляд переваг застосування ультразвукових технологій для підтримки 3D-друку та пост-обробки адитивно одержаних виробів. Особливу увагу приділено ультразвуковій ударній обробці (УЗУО). Обладнання для здійснення УЗУО є компактним, енергозберігаючим та простим у застосуванні. Зазначається, що дана технологія дозволяє ефективно знижувати дефектність поверхні надрукованих деталей, підвищувати її твердість і втомну міцність. При цьому відбувається наноструктурування та зміни структурно-фазового стану модифікованих шарів.Відзначається, що УЗУО дозволяє зміцнювати поверхню до глибини ~500 мкм, насичувати її легуючими елементами та сполуками і для конвенційно вироблених деталей – литих, деформованих та порошкових спечених – є значно ефективнішою за більшість інших подібних методів. Окреслені перспективи застосування ультразвукових технологій для підвищення якості та рівня експлуатаційних і механічних характеристик адитивно вироблених металевих деталей, у тому числі для потреб авіабудування. Роботу виконано в рамках держбюджетної теми КПІ ім. Ігоря Сі-корського № 2701ф "Наукові основи ультразвукової ударної та адитивної технологій виготовлення високонавантажених деталей БПЛА з покращеною дальністю" (номер державної реєстрації 0124U001001). Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine 2024-03-15 Article Article application/pdf https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2024-1-3 10.15407/mom2024.01.028 Scientific Technical Journal; Vol. 30 No. 1 (2024): The Scientific Technical journal Metal Science and Treatment of Metals; 28-39 Науково-технічний журнал; Том 30 № 1 (2024): Науково-технічний журнал Металознавство та обробка металів; 28-39 2664-2441 2073-9583 10.15407/mom2024.01 uk https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2024-1-3/2024-1-3 Copyright (c) 2024 Scientific Technical Journal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | адитивні технології 3D-друк ультразвукова ударна обробка зміцнення поверхні кавітація віброполірування втомна міцність ВТ6 AlSi10Mg Inconel-718 Voloshko, S. M. Burmak, A. P. Orlov, A. K. Voron, M. M. Застосування ультразвукових технологій поверхневої обробки в адитивному виробництві металевих сплавів |
| title | Застосування ультразвукових технологій поверхневої обробки в адитивному виробництві металевих сплавів |
| title_alt | Application of ultrasonic surface treatment technologies in metals and alloys additive manufacturing |
| title_full | Застосування ультразвукових технологій поверхневої обробки в адитивному виробництві металевих сплавів |
| title_fullStr | Застосування ультразвукових технологій поверхневої обробки в адитивному виробництві металевих сплавів |
| title_full_unstemmed | Застосування ультразвукових технологій поверхневої обробки в адитивному виробництві металевих сплавів |
| title_short | Застосування ультразвукових технологій поверхневої обробки в адитивному виробництві металевих сплавів |
| title_sort | застосування ультразвукових технологій поверхневої обробки в адитивному виробництві металевих сплавів |
| topic | адитивні технології 3D-друк ультразвукова ударна обробка зміцнення поверхні кавітація віброполірування втомна міцність ВТ6 AlSi10Mg Inconel-718 |
| topic_facet | additive technologies 3D-printing ultrasonic impact treatment UIT surface strengthening cavitation vibration polishing fatigue strength Grade5 Inconel-718 адитивні технології 3D-друк ультразвукова ударна обробка зміцнення поверхні кавітація віброполірування втомна міцність ВТ6 AlSi10Mg Inconel-718 |
| url | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2024-1-3 |
| work_keys_str_mv | AT voloshkosm applicationofultrasonicsurfacetreatmenttechnologiesinmetalsandalloysadditivemanufacturing AT burmakap applicationofultrasonicsurfacetreatmenttechnologiesinmetalsandalloysadditivemanufacturing AT orlovak applicationofultrasonicsurfacetreatmenttechnologiesinmetalsandalloysadditivemanufacturing AT voronmm applicationofultrasonicsurfacetreatmenttechnologiesinmetalsandalloysadditivemanufacturing AT voloshkosm zastosuvannâulʹtrazvukovihtehnologíjpoverhnevoíobrobkivaditivnomuvirobnictvímetalevihsplavív AT burmakap zastosuvannâulʹtrazvukovihtehnologíjpoverhnevoíobrobkivaditivnomuvirobnictvímetalevihsplavív AT orlovak zastosuvannâulʹtrazvukovihtehnologíjpoverhnevoíobrobkivaditivnomuvirobnictvímetalevihsplavív AT voronmm zastosuvannâulʹtrazvukovihtehnologíjpoverhnevoíobrobkivaditivnomuvirobnictvímetalevihsplavív |