An example of repair-maintenance welding application by using the MIG-MAG welding method with the 3d metal printer

Abstract

In this study the repair-maintenance welding process performed with MAG welding method by a MIG-MAG welding equipment mounted on the 3D printing machine. For this aim an assumed broken machine gear was used. The CAD model of the broken gear designed and cut by laser cutting machine. Then the broken gear fixed exactly on the 3D metal printer. There is an important difference between accumulation of metals and accumulation of plastic materials. Operating temperature of plastics are between 190-200°C although metals are about between 3000-4000°C. Thus, it is inevitable that high operating temperatures effect adversely working of the 3D metal printer used in this study. For this reason, to deposite metal materials, important revisions applied on the 3D metal printer. Depositing process of the broken gear areas carried out four passes by MAG welding equipment (two are bottom side and other two are top side of the part).

Keywords

• 3D metal printers
• MIG-MAG welding
• repair-maintenance welding

3B Metal Yazıcı Kullanılarak MIG-MAG Kaynak Yöntemi İle Tamir-Onarım Kaynak Uygulamasına Bir Örnek

Abstract

Bu çalışmada; MIG-MAG kaynak ünitesi, 3B metal yazıcıya monte edilerek MAG kaynak yöntemi ile bir tamir-onarım kaynak işlemi gerçekleştirilmiştir. Bu amaç için kırılmış kabul edilen bir makine dişlisi kullanılmıştır. Kırılmış dişlinin tasarımı bilgisayar destekli ortamda tasarlanıp lazer kesme işlemi ile üretilmiştir. Daha sonra kırık olan dişli parçaları hassas bir şekilde 3B metal yazıcının tablasına sabitlenmiştir. 3B yazıcıyla metal malzeme ve plastik malzeme biriktirme işlemleri arasında önemli bir fark bulunmaktadır. 3B yazıcılarda plastik malzeme kullanıldığında çalışma sıcaklığı yaklaşık 190-200 °C arasında iken metal malzeme ergitilirken çalışma sıcaklığı yaklaşık 3000-4000 °C’ye ulaşır. Bu çalışma sıcaklığının çok yüksek olması 3 boyutlu metal yazıcının çalışmasını olumsuz yönde etkilemektedir. Bu nedenle çalışmada metal doldurma işlemini gerçekleştirmek için 3 boyutlu metal yazıcıda önemli uyarlamalar yapılmıştır. Kırık dişli parçalarının tamir edilecek bölgesini doldurma işlemi MAG kaynağı ile ilk ikisi parçanın üst tarafından diğer ikisi ise alt tarafından olacak şekilde dört pasoda gerçekleştirilmiştir

Keywords

• 3B metal yazıcı
• MIG-MAG kaynağı
• tamir-onarım kaynağı

References

1. [1] Y. Gür, “3 boyutlu masa üstü yazıcı ile matematiksel bir modelden gerçek bir nesnenin dijital üretimi,” BAUN Fen Bil. Enst. Dergisi, c. 19, s. 2,:ss.237-245, 2017.
2. [2] K. Özoy, B. Duman, “Eklemeli imalat (3 boyutlu baskı) teknolojilerinin eğitimde kullanılabilirliği,” International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry, c. 1, s. 1, ss. 36-48, 2017.
3. [3] A. Çelebi, H. Tosun, A. C. Önçağ, “Hasarlı bir kafatasının üç boyutlu yazıcı ile imalatı ve implant tasarımı,” International Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry. c. 1, s. 1, ss. :27-35, 2017.
4. [4] T. Abe, H. Sasahara, “Dissimilar metal deposition with a stainless steel and nickel-based alloy using wire and arc-based additive manufacturing,” Precision Engineering, vol. 45, pp. 387-395, 2016.
5. [5] D. Çelik, K. Çetinkaya, “Üç boyutlu yazıcı tasarımları, prototipleri ve ürün yazdırma karşılaştırmaları,” İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi, c. 5, s. 2, ss. 151-163, 2016.
6. [6] H. Karaduman, “Sosyal bilgiler eğitiminde 3 boyutlu yazıcıların kullanımı,” AJESI – Anadolu Journal of Educational Sciences International, c. 7, s. 3, ss. 590-625, 2017.
7. [7] S. W. Williams, F. Martina, A. C. Addison, J. Ding, G. Pardal, P. Colegrove, “Wire+arc additive manufacturing,” Materials Science and Technology. vol. 32, no. 7, pp. 641-647, 2016.
8. [8] S. Turhan, A. Ozsoy, “DMLS yöntemiyle imal edilen Tİ6AL4V alaşım özelliklerine işlem parametrelerinin etkisi,” SDU International Journal of Technological Science. c. 8 s. 2, ss. 15-27, 2016.

9. [9] A. Lopez, R. Bacelar, I. Pires, T. Santos, L. Quintino, “Mapping of non-destructive techniques for inspection of wire and arc additive manufacturing,” Proceedings of the 7th International Conference on Mechanics and Materials in Design, Portugal, pp. 1829-1844, 2017.
10. [10] M. Neikter, P. Åkerfeldt, R. Pederson, M. L. Antti, “Microstructure characterization of Ti-6Al-4V from different additive manufacturing processes,” IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 2017
11. [11] F. Martina, (25.02.2018) Wire + Arc Additive Manufacturing: properties, cost, parts. https://www.researchgate.net/profile/Filomeno_Martina/publication/278017889_Wire_Arc_Additive_Manufacturing_properties_cost_parts/links/557866a308aeacff200282e0/Wire-Arc-Additive-Manufacturing-properties-cost-parts.
12. [12] L. Ji, J. Lu, C. Liu, C. Jing, H. Fan, S. Ma, “Microstructure and mechanical properties of 304L steel fabricated by arc additive manufacturing,” MATEC Web of Conferences. 2017
13. [13] C. R. Cunningham,S. Wikshåland, F. Xu, N. Kemakolam, A.Shaokrani, V. Dhokia, S. T. Newman, “Cost modelling and sensitivity analysis of wire and arc additive manufacturing,” 27th International Conference on Flexible Automation and Intelligent Manufacturing, Italy, pp. 650-657, 2017.
14. [14] J. González, I. Rodríguez, J. L. Prado-Cerqueira, J. L.Diéguez, A. Pereira, “Additive manufacturing with GMAW welding and CMT technology,” Manufacturing Engineering Society International Conference, Spain, pp. 840-847, 2017.
15. [15] J. Gu, B. Cong, J. Ding, S. W. Williams, Y. Zhai, (25.02.2018) “Wire+arc additive manufacturing of aluminum,” http://sffsymposium.engr.utexas.edu/sites/default/files/2014-038-Gu.pdf.
16. [16] D. Ding, Z. Pan, S. Duin, H. Li, C. Shen, “Fabricating superior NiAl bronze components through wire arc additive manufacturing,” Materials, vol. 9, no. 8, pp.652 , 2016.
17. [17] İ. Candan, A. Durgutlu, N. Kahraman, B. Gülenç, “Farklı pozisyonlarda MAG kaynağı ile birleştirilen boruların kaynak dikişlerinin ultrasonik ve mekanik muayenesi,”. Politeknik Dergisi c. 9 s. 3, ss. 203-209 2006.
18. [18] N. Kahraman, B. Gülenç, Modern Kaynak Teknolojisi, 3. Baskı.Ankara, Türkiye: EPAMAT Basım Yayın San. Ltd. Şti, 2016. böl. 5, ss. 100.
19. [19]. A. Yürük, N. Kahraman, “Farklı alüminyum alaşımlarının MIG kaynak yöntemi ile kaynak edilebilirliğinin incelenmesi,” Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, c.4, s. 3, ss. 894-901, 2016.
20. [20] U. Tomoyuki, O. Toshio, Y. Kei, T. Manabu, U. Masao, N. Kazuhiro, “High-speed welding of steel sheets by the tandem pulsed gas metal arc welding system,” Transactions of JWR, vol. 34, no. 1, pp. 11-18, 2005.
21. [21] Z. Tatlı, C. Köse, “AA 5754 Alüminyum alaşımının robot (MIG) kaynağı ile birleştirilmesi ve mikroyapısının incelenmesi,” 6th International Advanced Technologies Symposium, Elazığ, ss. 339-343, 2011.
22. [22] G. C. Anzalone, C. Zhang, B. Winjen, P. G. Sandersi, J. M. Pearce, “A low-cost open-source metal 3-d printer,” IEEE Access. Vol. 1, pp. 803-810, 2013.
23. [23] E. Sarı, E. Bülbül, Y. Kaya, N. Kahraman, “3D Metal Yazıcı Tasarımı, Üretimi ve MIG-MAG Kaynak Yönteminde Uygulanabilirliğinin Araştırılması,” Uluslararası Mühendislik Araştırmaları Sempozyumu (UMAS 2017), Düzce, ss. 11-13, 2017.