Передекспериментальна оцінка траєкторії наплавлення для дротово-дугового адитивного виготовлення лопатей гребного ґвинта

Simple item page
dc.contributor.authorМанько Віталій Володимирович
dc.contributor.authorManko Vitalii V.
dc.date.accessioned2026-11-05T07:15:48Z
dc.date.issued2026
dc.description.abstractМета. Розробити підхід до передекспериментальної перевірки та коригування траєкторій наплавлення під час дротово-дугового адитивного виготовлення з керованим перенесенням металу для елементів лопаті гребного ґвинта з порожнистою комірчастою структурою на основі нестаціонарного теплового моделювання. Методика. Використано ітераційну процедуру конструкція – технологія, що узгоджує вимоги міцності, стійкості оболонки, модальних характеристик і оброблюваності внутрішніх поверхонь з обмеженнями траєкторії наплавлення. Місця початку і завершення проходів розташовували в зонах низьких напружень, визначених методом скінченних елементів. У мові параметричного проєктування ANSYS реалізовано тривимірну нестаціонарну теплову модель з активацією матеріалу, двоеліпсоїдним джерелом тепла Голдака, конвективними та радіаційними тепловтратами й покроковим усередненням імпульсного тепловкладення. Збіжність оцінювали для кроків часу Δt = 0,01/0,005 с та розмірів сітки в зоні друку h = 1/0,75/0,5 мм; як робочі прийнято Δt = 0,01 с і h = 1 мм. За температурними історіями введено інтегральні індекси якості: перегріву вище ліквідусу (Iover), ризику тверднення в інтервалі солідус – ліквідус на охолодженні (Isolid) та часу перебування вище солідусу (Ifusion). Результати. Аналіз полів індексів і статистичних показників розрахункової області дав змогу локалізувати зони повторного нагріву, нерівномірного розподілу тепловкладення та недостатньої взаємодії між суміжними проходами. Отримані розподіли показали, що прийнята траєкторія потребує локального коригування, а за необхідності – зміни тривалості пауз охолодження або параметрів процесу до виготовлення першого зразка. Наукова новизна. Набір фізично обґрунтованих накопичувальних теплових індексів інтегровано з оцінюванням траєкторії у тривимірній нестаціонарній моделі наплавлення з керованим перенесенням металу для порожнистих комірчастих лопатей гребних ґвинтів. Практична значимість. Запропонована процедура дає змогу виявляти неприйнятні фрагменти траєкторії до експериментального наплавлення, зменшувати кількість пробних ітерацій і підвищувати ймовірність стабільного формування валиків і прийнятних умов тверднення.
dc.description.abstractengAim. To develop a pre-experimental approach for validating and refining deposition paths for wire arc additive manufacturing by cold metal transfer when producing hollowcellular propeller-blade elements using transientthermalsimulation. Methods. An iterative “design-technology” procedure was used to link strength, shell-stability, modal-response, and internal-surface-machinability requirements with deposition-path constraints. Start and stop locations were assigned to low-stress regions identified by finite element analysis. A three-dimensional transient thermal model was implemented in ANSYS Parametric Design Language with material activation, a Goldak double-ellipsoidal heat source, convective and radiative heat losses, and step-averaged pulsed heat input. Convergence was assessed for time steps of Δt = 0,01/0,005 s and print-zone mesh size h = 1/0,75/0,5 mm; Δt = 0,01 s and h = 1 mm were adopted for engineering studies. Integral quality indices from temperature histories were introduced: overheating above the liquidus (Iover), a solidification-risk index in the solidus-liquidus range during cooling (Isolid), and residence time above the solidus (Ifusion). Results. Analysis of the index fields and area statistics made it possible to localize regions of repeated heating, uneven thermal coverage, and insufficient interaction between adjacent passes. The obtained distributions showed that the selected path requires local correction and, where necessary, adjustment of cooling pauses or process parameters before the first specimen is manufactured. Scientific novelty. A set of physically motivated cumulative thermal indices was integrated with path assessment in a three-dimensional transient model of cold metal transfer deposition for hollow cellular propeller blades. Practical significance. The proposed procedure enables unsuitable path fragments to be detected before experimental deposition, thereby reducing the number of trial iterations and improving the probability of stable bead formation and acceptable solidification conditions.
dc.identifier.citationМанько, В. В. Передекспериментальна оцінка траєкторії наплавлення для дротово-дугового адитивного виготовлення лопатей гребного ґвинта = Pre-experimental assessment of deposition path for wire-arc additive manufacturing of propeller blades / В. В. Манько // Shipbuilding & Marine Infrastructure. – 2026. – № 2 (23). – С. 5–18.
dc.identifier.govdocDOI https://doi.org/10.15589/smi2026.2(23).01
dc.identifier.issn2409-3858 (Print)
dc.identifier.issn2519-1845 (Online)
dc.identifier.urihttps://eir.nuos.edu.ua/handle/123456789/13888
dc.language.isouk
dc.relation.ispartofseriesУДК 629.5.035:621.791
dc.subjectкероване перенесення металу
dc.subjectнестаціонарне термічне моделювання
dc.subjectджерело тепла Голдака
dc.subjectактивація матеріалу
dc.subjectнакопичувальні теплові індекси
dc.subjectумови тверднення
dc.subjectнікель-алюмінієва бронза
dc.subjectкомірчаста структура
dc.subjectcold metal transfer
dc.subjecttransient thermal simulation
dc.subjectGoldak heat source
dc.subjectmaterial activation
dc.subjectcumulative thermal indices
dc.subjectsolidification conditions
dc.subjectnickelaluminum bronze
dc.subjectcellular structure
dc.titleПередекспериментальна оцінка траєкторії наплавлення для дротово-дугового адитивного виготовлення лопатей гребного ґвинта
dc.title.alternativePre-experimental assessment of deposition path for wire-arc additive manufacturing of propeller blades
dc.typeСтаття

Files

Original bundle

Now showing 1 - 1 of 1
Thumbnail Image
Name:
Manko.pdf
Size:
3.85 MB
Format:
Adobe Portable Document Format
Download

Collections

Випуск 2 (23) 2026