Исследование характеристик ракетного двигателя малой тяги, изготовленного методом аддитивной SLM-технологии
Автор: Акбулатов Э.Ш., Назаров В.П., Герасимов Е.В.
Журнал: Сибирский аэрокосмический журнал @vestnik-sibsau
Рубрика: Авиационная и ракетно-космическая техника
Статья в выпуске: 4 т.24, 2023 года.
Бесплатный доступ
Развитие и совершенствование ракетно-космической техники в значительной степени обусловлено применением производственных технологий, обеспечивающих изготовление изделий с высокими характеристиками надежности и энергетической эффективности при одновременном снижении показателей материалоемкости и уменьшении длительности производственного цикла. К таким прогрессивным технологиям следует отнести аддитивные технологии, физическая сущность которых заключается в получении деталей методом послойного плавления материала на основе компьютерной 3D-модели изделия в камере специального 3D-принтера, оснащенного лазерным устройством. Применение аддитивных технологий в ракетном двигателестроении требует проведения большого объема научно-исследовательских и экспериментальных работ для подтверждения соответствия нормативным критериям и правилам, установленным в отрасли, а также обязательной сертификации на государственном уровне. В соответствии с программой приоритетных научно-исследовательских работ, в СибГУ им. М. Ф. Решетнева совместно с индустриальным партнером ООО «Полихром» проводится комплекс экспериментальных работ по апробации и отработке режимов 3D-печати образца камеры-демонстратора ракетного двигателя малой тяги (РДМТ). Разработана конструкция РДМТ, работающего на экологически безопасных газообразных компонентах топлива, адаптированная для 3D-печати на принтере ASTRA 420. Рассмотрены параметры и характеристики принтера. Приведена последовательность экспериментальных работ по подбору режимов печати корпуса камеры и смесительной головки. Установлена принципиальная возможность корректировки режимов лазерного плавления материала и формообразования детали. Представлены основные технологические этапы послепечатной обработки деталей камеры РДМТ. Дано описание оборудования для термообработки и электрохимического полирования деталей. Изложена последовательность исследования структуры материала, приведены результаты металлографического и рентгенографического анализа внутреннего состояния металла. Показано значение стендовых испытаний ракетных двигателей при разработке инновационных конструктивных решений и внедрении инновационных технологий производства. Представлено описание и состав систем испытательного стенда СибГУ им. М. Ф. Решетнева. Результаты стендовых огневых испытаний свидетельствуют о принципиальной возможности изготовления РДМТ методом аддитивных технологий селективного лазерного плавления из жаростойких легированных сплавов.
Аддитивные технологии, ракетный двигатель малой тяги, инконель 718, послепечатная обработка, виброиспытания, испытания на прочность и герметичность, стендовые огневые испытания
Короткий адрес: https://sciup.org/148328195
IDR: 148328195 | DOI: 10.31772/2712-8970-2023-24-4-682-696
Список литературы Исследование характеристик ракетного двигателя малой тяги, изготовленного методом аддитивной SLM-технологии
- Логачева А. И. Аддитивные технологии изделий ракетно-космической техники: перспективы и проблемы применения // Технология легких сплавов. 2015, № 3. С. 39-44.
- NASA tests limits of 3D-prnting with powerfull rocket engine check [Электронный ресурс]. URL: http://nasa.gov (дата обращения: 15.11.2023).
- Перспективы применения аддитивных технологии в производстве сложных деталей газотурбинных двигателей из металлических материалов / С. В. Белов, С. А. Волков, Л. А. Магер-рамова [и др.] // Аддитивные технологии в российской промышленности: сб. науч. тр. М.: ВИАМ, 2015. С. 101-102.
- Аддитивные технологии / Терехов М. В., Филиппова Л. Б., Мартыненко А. А. [и др.]. М.: ФЛИНТА, 2018. 74 с.
- ГОСТ Р 59036-2020. Аддитивные технологии. Производство на основе селективного лазерного сплавления металлических порошков. Общие положения. М.: Стандартинформ, 2020. 22 с.
- ГОСТ Р 59184-2020. Аддитивные технологии. Оборудование для лазерного сплавления. Общие требования. М.: Стандартинформ, 2020. 18 с.
- Преображенская Е. В., Боровик Т. Н., Баранова Н. С. Технологии, материалы и оборудование аддитивных производств. М.: РТУ МИРЭА, 2021. 173 c.
- Gu D. D., Meiners W., Wissenbach K., Poprawe R. Laser additive manufacturing of metallic components: Materials, processes and mechanisms // International Materials Reviews, 2012. No. 57 (3). P.133-164.
- Additive Manufacturing. With Amperprint for 3D-Printing you Have the Powder to Create [Электронный ресурс]. URL: https://www.hoganas.com/en/powder-technologies/additive-manufacturing/3d-printingpowders/ (дата обращения: 15.11.2023).
- Пат. 3046108A US. Age-hardenable nickel alloy / Eiselstein H. L. № US773702A ; заявл. 13.11.1958 ; опубл. 24.07.1962. 10 с.
- Металографический анализ камеры, изготовленной методом 3D-печати / Е. Е. Жигурова, К. Е. Мумбер, Р. А. Казаков [и др.] // Решетневские чтения: материалы XXVI Международной научно-практической конференции (Красноярск, 09-11 ноября 2022 года) ; СибГУ им. М. Ф. Решетнева. Красноярск, 2022. Ч. 1. С. 175-177.
- Назаров Е. Г., Масленков С. Б. Термическая обработка аустенитных жаропрочных сталей и сплавов // Металловедение и термическая обработка металлов. 1970, № 3. С. 63-72.
- Педаш А. А., Лысенко Н. А. [и др.]. Структура и свойства образцов из сплава Inconel 718 полученных по технологии селективного лазерного плавления // Авиационно-космическая техника и технология. 2017. № 8. С. 46-54.
- Анализ результатов рентгенографических исследований изделий РКТ изготовленных методом SLM-печати / Э. С. Манохина, М. А. Шикарев, А. П. Рубайло [и др.] // Решетневские чтения: материалы XXVI Международной научно-практической конференции. Красноярск, 2022. С. 186-187.
- Краснова Е. В., Саушкин Б. П., Слюсарь И. А., Смеян С. В. Электрохимическая обработка изделий аддитивного производства из металлов и сплавов // Аддитивные технологии. 2023, № 2. C. 49-57.
- Zhao C., Qu N., Tang X. Removal of adhesive powders from additive manufactured internal surface via electrochemical machining with flexible cathode // Precision Engineering, 2021. Vol. 67, P. 438-452. DOI: 10.1016/j.precisioneng.2020.11.003.
- Яцуненко В. Г., Назаров В. П., Коломенцев А. И. Стендовые испытания жидкостных ракетных двигателей ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2016. 248 с.
- Имитационное моделирование условий стендовых испытаний жидкостных ракетных двигателей малой тяги / В. П Назаров, В. Ю. Пиунов, К. Ф. Голиковская, Л. П. Назарова // Решетневские чтения: материалы XXVI Международной научно-практической конференции. Красноярск, 2022. C. 191-192.
