3D-печать рулевых сошек из металла для российских вездеходов
3D-печать рулевых сошек из металла для российских вездеходов
Контекст
Компания Visuva, производитель российской внедорожной техники, поставила задачу разработать надежные рулевые сошки для моделей вездеходов Visuva S2 и Visuva T8, которые работают в экстремальных условиях бездорожья.
Вездеход VISUVA S2
Вездеход VISUVA S2
Вездеход VISUVA T8
Вездеход VISUVA T8
Проблема
Рулевая сошка — деталь со сложной геометрией, выпускаемая малыми сериями. Модель детали есть, а самой детали пока еще нет. Какую технологию производства выбрать? Какой материал выбрать? Нужна ли будет постобработка? Ответы на эти вопросы нам предстояло найти.
Требования к детали:
Требования к детали:
- Знакопеременные циклические нагрузки — деталь постоянно работает на разрыв и сжатие при каждом повороте руля, на неровностях, кочках и в глубокой грязи;
- Эксплуатация в диапазоне температур от −40 °C до +50 °C с резкими перепадами (например, когда выкатили вездеход из теплого гаража на улицу зимой);
- Постоянное воздействие влаги, грязи, снега, льда и дорожных реагентов.
3D-модель рулевой сошки, поворотный узел в сборе
Задача клиента
Разработать технологию, которая обеспечит наименьшую себестоимость в условиях малой серии, возможность вносить изменения в конструкцию, а также соответствие детали техническим требованиям.
Шаги команды КБ42
Для решения поставленной задачи мы сравнили технологии, не требующие изготовления дорогой оснастки:
Для выращивания детали выбрали проволоку Св-08ХГСМФА изготовленную по ГОСТ 2246–70. Чтобы убедиться в том, что механические свойства после наплавки будут соответствовать техническим требованиям, мы изучили протоколы испытаний образцов, выращенных из этой же проволоки.
- литье в ХТС с напечатанными по технологии BJ формами;
- различные технологии печати металлом (SLM, L-DED, WAAM).
Для выращивания детали выбрали проволоку Св-08ХГСМФА изготовленную по ГОСТ 2246–70. Чтобы убедиться в том, что механические свойства после наплавки будут соответствовать техническим требованиям, мы изучили протоколы испытаний образцов, выращенных из этой же проволоки.
Изготовление рулевых сошек по технологии ЭДВ
Изготовление рулевых сошек по технологии ЭДВ
После выращивания детали выполнили термообработку для снятия напряжений, механическую обработку посадочных поверхностей на фрезерном станке с ЧПУ, а также лазерную абляцию для улучшения качества поверхности.
Перед отгрузкой выполнили 3D-сканирование детали для того, чтобы подтвердить соответствие геометрии номинальной.
Перед отгрузкой выполнили 3D-сканирование детали для того, чтобы подтвердить соответствие геометрии номинальной.
Результаты
Мы изготовили 2 опытных комплекта рулевых сошек. Сошки были установлены на вездеходы и успешно прошли ходовые испытания: 150 км в условиях бездорожья.
Оснастка для механической обработки рулевых сошек, изготовлена также с помощью технологии электродуговой направки
Выращенные рулевые сошки на этапе механической обработки
Рулевая сошка на этапе приемки инженером Visuva; рулевые сошки после прохождения ходовых испытаний. *Следы ржавчины связаны с отсутствием порошковой покраски на опытных образцах (для более точного контроля геометрии).
После ходовых испытаний в условиях бездорожья провели повторное 3D-сканирование: геометрия соответствовала исходной.
По результатам испытаний мы подтвердили работоспособность технологии, добавили небольшие корректировки в геометрию по запросу Visuva, и произвели малую серию из 12 рулевых сошек.
По результатам испытаний мы подтвердили работоспособность технологии, добавили небольшие корректировки в геометрию по запросу Visuva, и произвели малую серию из 12 рулевых сошек.
Экономический эффект
Технология электродуговой наплавки позволила снизить себестоимость детали на 45%, относительно литья в ХТС (напечатанные формы).
При этом стоимость освоения технологии (разработка управляющей программы, отработка режимов) оказалась на 30% выше, чем для литья в ХТС (разработка литниковой системы, проектирование форм). В данном случае это незначительно влияет на экономику проекта, т. к. данные затраты разовые и распределяются по всей серии.
Значительной экономии, при этом, удалось достичь за счет выполнения всех технологических операций (выращивание, термическая обработка, механическая обработки и финишная обработка) на 1 площадке.
При этом стоимость освоения технологии (разработка управляющей программы, отработка режимов) оказалась на 30% выше, чем для литья в ХТС (разработка литниковой системы, проектирование форм). В данном случае это незначительно влияет на экономику проекта, т. к. данные затраты разовые и распределяются по всей серии.
Значительной экономии, при этом, удалось достичь за счет выполнения всех технологических операций (выращивание, термическая обработка, механическая обработки и финишная обработка) на 1 площадке.
Подводя черту
Технология электродуговой наплавки оказалась эффективна для решения задачи, когда, с одной стороны, из-за сложной геометрии, фрезеровка или печать формы для литья в ХТС обходятся дорого. С другой стороны, производство многоразовой оснастки для литья не оправдано с учетом малой серии и возможных изменений в геометрии.
Команда Visuva довольна полученным результатом и сейчас мы работаем над внедрением технологии для производства других деталей со схожей геометрией.
Команда Visuva довольна полученным результатом и сейчас мы работаем над внедрением технологии для производства других деталей со схожей геометрией.
Обсудить задачу