Технологические процессы и материалы. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Математическое моделирование процесса литья плоских слитков для решения задач автоматизации
Статья научная
Люминиевые сплавы находят широкое применение при производстве летательных аппаратов в связи со своей прочностью, легкостью, устойчивостью к коррозии, необходимой электропроводностью. При этом используемые в дальнейших переделах космической промышленности алюминиевые слитки должны иметь высокое качество. Технологические проблемы и брак возникают при несоблюдении температурных, скоростных и других технологических параметров литья, а также при изменении режимов. При этом литейные процессы автоматизированы частично, человеческий фактор значительно влияет на качество продукции и безопасность работ. Поэтому автоматизация этих сложных процессов с использованием математических моделей для предсказания параметров литья является актуальной задачей. Цель работы - создание математических моделей, доступных для использования в системах автоматизированного управления технологическим процессом (АСУТП), а также разработки цифрового двойника. В работе представлены упрощенные формулы для моделирования распределения температуры алюминиевого слитка в процессе литья, охлаждения металла при движении по металлотракту, выполнены тестовые расчеты распределения температур внутри слитка при достижении слитком фиксированной длины. Результаты этой работы могут быть использованы для повышения эффективности и точности управления процессом литья алюминиевых слитков, для исключения аварийных ситуаций.
Бесплатно
Статья научная
Тангенциальный ввод в плазмотрон бинарной плазмообразующей инертной смеси газов положительно влия- ет на сварочный процесс по ряду параметров, но вихревое состояние плазменной дуги при этом вызывает под- сос воздуха, что ведет к окислению металла и его хрупкости. При плазменной сварке изложниц из хромовой бронзы БрХ08 во избежание охрупчивания металла шва необходимо содержание в нем хрома в пределах0,8…1,2 %. Это обеспечивается применением присадка порошковой проволоки, где 22 % Cr и 2 % Ti.
Бесплатно
Метод автоматизации перемещения плазмотрона шестиосным роботом-манипулятором
Статья научная
В статье приставлен метод автоматизации создания траекторий движения плазмотрона шестиостным роботом-манипулятором. Система автоматизации создавалась на базе промышленного робота компании KUKA. Автоматизация создания траекторий движения плазмотрона над поверхностью детали реализована следующим образом: создается траектория движения плазматрона в графическом редакторе в формате .dwg. Созданный файл загружается в CAM-программу для станков с ЧПУ. CAM-программа преобразует вектор или область, заданную векторами, в управляющую команду в g-code формате, которая затем преобразуется в KRL программой, написанной на языке программирования Python. Разработка программы состояла из двух этапов: создание прямолинейных движений и создание криволинейных движений. Представлен результат работы метода.
Бесплатно
Статья научная
Приведена методика испытания смазочных масел на термоокислительную стабильность при циклическом изменении температуры, предложены критерии оценки влияния температуры испытания на процессы окисления и влияния продуктов окисления на вязкость испытуемого масла.
Бесплатно
Статья научная
Предложен метод контроля влияния магнитных полей, действующих на электронный луч в процессе электронно-лучевой сварки. Разработана математическая модель коллимированного рентгеновского датчика контроля влияния магнитных полей.
Бесплатно
Метод определения термоокислительной стабильности смазочных материалов
Статья научная
Описан метод определения термоокислительной стабильности смазочных материалов, приведены результаты испытания моторных масел различной базовой основы по определению температурной области их работоспособности.
Бесплатно
Методика выбора материала оснастки для изготовления элементов конструкции летательных аппаратов
Статья научная
Развитие современных материалов и технологий изготовления элементов конструкций летательных аппаратов из полимерных композиций требует обоснования выбора технологической оснастки. Основными критериями выбора материала технологической оснастки являются физико-технические характеристики материала, обеспечение требуемых точностей изготовления оснастки, а также экономическая целесообразность. Выбор материала оснастки зависит от технологии изготовления элементов конструкции из полимерных композиционных материалов. В работе представлена методика выбора материала оснастки для изготовления деталей методом вакуумной инфузии. Представлены результаты сравнительного анализа типовых материалов оснастки, используемых в производстве. Показано, что основными критериями при проведении сопоставительного анализа являются: температура эксплуатации, стойкость к воздействию растворителей, устойчивость к механическим воздействиям; ремонтопригодность; значение коэффициента линейного температурного расширения (КЛТР); стабильность геометрии оснастки и ее герметичность. Результаты сопоставительного анализа показали, что для изготовления оснастки, при использовании в технологическом процессе высоких температур, наиболее целесообразными являются металлы и углепластик. В работе представлен алгоритм выбора материала оснастки для изготовления деталей из полимерных композиционных материалов. Отмечено, что при изготовлении элементов конструкции на основе стеклопластика и углепластика материал оснастки следует выбирать такой же, что и у детали. Это позволяет, во-первых, обеспечить одинаковые КЛТР, что важно при горячем формовании детали, а, во-вторых, устранить коробление детали в процессе ее остывания на оснастке. Однако достижение заданных точностей такой оснастки требует учета обработки оснастки гелькоутом после ее изготовления. В работе приведен подход к количественной оценке экономической целесообразности выбора материала оснастки. Показано, что только совокупность технических, технологических и экономических факторов позволяет обосновать целесообразность используемого материала оснастки для конкретного производства элементов конструкции летательного аппарата.
Бесплатно
Статья научная
Основной целью исследований являлась отработка методики обеспечения точности расхода компонентов через каналы заготовок с большим количеством труднодоступных каналов. Выполнен анализ конструкторско-технологических особенностей деталей летательных аппаратов. Рассмотрены особенности абразивноэкструзионной обработки. Описана методика обеспечения заданного качества сложнопрофильных каналов деталей летательных аппаратов абразивно-экструзионной обработкой. Апробация методики проведена на промышленной установке УЭШ-350М. Предложены рекомендации по выбору оборудования, состава рабочей среды и параметров обработки. Применение методики позволяет успешно проводить на существующем оборудовании операции финишной отделки сложнопрофильных каналов деталей летательных аппаратов с обеспечением заданного качества (точности расхода компонентов топлива через каналы деталей и шероховатости их поверхностей в диапазоне R a = 1,6...3,2 мкм).
Бесплатно
Методика оценки точности, качества и эффективности абразивно-экструзионной обработки деталей
Статья научная
Разработана методика, позволяющая существенно сократить затраты на проведение исследований. Описаны все этапы оценки точности, качества и эффективности обработки.
Бесплатно
Статья научная
Рассматривается проблема временных задержек при передаче информации от первичного преобразователя к управляющему органу в автоматических системах управления технологическими процессами. В настоящее время отсутствуют методики оценки влияния временных задержек информационного сигнала на время реак- ции контура регулирования, что приводит к неэффективному использованию ресурсов систем. Увеличенный временной интервал между изменением технологического параметра и управляющим воздействием также может привести к негативным последствиям. В качестве инструмента для исследования системы выбрана параметрическая идентификация отдельных узлов с последующим составлением циклограммы замкнутого контура регулирования. В процессе синтеза циклограммы временных задержек производится разделение структурной схемы контура регулирования на две составные части: регулятивную (отображает элементы рассматриваемого контура регулирования, непосредственно участвующие в технологическом процессе) и информативную (отображает элементы, не влияющие на процесс автоматического регулирования техноло- гического параметра) карты прохождения сигнала. Разделение на элементы, относящиеся к регулятивной или информативной карте, производится на основании влияния на суммарное время реакции системы рассматри- ваемого контура автоматического регулирования. Учитывая технические параметры каждого узла регуля- тивной карты и общей технической документации, составляется функциональная схема временных задержек каждого элемента в виде графического изображения (циклограммы). Исходя из полученных моделей состав- ляются две циклограммы с максимальным и минимальным быстродействием рассматриваемого контура регу- лирования путем смещения моделей элементов относительно друг друга. В качестве примера приведен расчет отдельного контура регулирования давления воздуха в трубопроводе, состоящего из первичного преобразователя «МЕТРАН 100 ДИ 1051», устройства связи с объектом (УСО) «ЭЛЕМЕР EL 4019», программируемого логического контроллера «ОВЕН ПЛК100 220», УСО «ЭЛЕМЕР EL 4024», исполнительного механизма МЭО-6,3/20-0,63-01, обеспечение связи между контроллером и УСО осуществляется при помощи сетевого интерфейса RS485 (протокол MODBUS RTU).
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются методики расчетного определения размеров ядра и средних значений температуры в зоне формирования точечного сварного соединения в любой момент процесса по аналитической зависимости экспериментально-расчетного метода математического моделирования температурного поля в зоне сварки. Приводятся результаты расчетов и их сравнение с результатами расчетов по другим методикам, а также с результатами экспериментальных измерений температуры.
Бесплатно
Статья научная
Разработана методика высокоточных измерений прецизионных конструкций мобильных космических аппаратов. Дана оценка погрешности измерения деформаций.
Бесплатно
Механизм генерирования и распространения вибрации в технологических машинах
Статья научная
Изложены новые результаты исследований в области механики технологических процессов изготовления изделий ракетно-космической техники, раскрывающие механизм образования вибрации на основе принципа формирования и распространения цепной реакции процесса колебания в технологических машинах.
Бесплатно
Механизмы ионизации в катодном пятне вакуумной дуги
Статья научная
В рамках дрейфово-диффузионного представления рассматривается модель катодного пятна вакуумной дуги. Использование дрейфово-диффузионного приближения избавляет от необходимости расчета функций распределения частиц по энергиям, а также учета различных энергетических реакций, которые не сопровождаются изменением заряда частиц. Показано, что напряженность поля плазменного столба существенно понижена. Сам столб окружен объемным зарядом медленных положительных ионов, обеспечивающим высокую напряженность поля перед ним. На стадии сформировавшегося плазменного котла ионизация металлического пара идет преимущественно в тонком слое перед облаком ионов, а в столбе преобладает рекомбинация ионов.
Бесплатно
Микробиология загрязненных соединениями азота почв
Статья научная
Антропогенное загрязнение почвы существенно нарушает механизм самоочищения и способствует ско- рейшей её деградации. В результате загрязнения в почве изменяется влажность, температура, нарушается режим аэрации. Существенные изменения происходят в видовом и качественном составе микроорганизмов, нарушается режим их жизнедеятельности, что очень негативно сказывается на процессах почвообразования и ее самоочищения. Наибольшую угрозу для почвы представляет химическое загрязнение. Объектом исследо- вания являлись почвенный покров и его микробные сообщества на объекте хранения компонентов ракетного топлива (КРТ). После ликвидации воинской части в районе поселка Памяти 13 Борцов Емельяновского района Красноярского края из-за попадания в почву значительного количества КРТ сложилась неблагоприятная экологическая обстановка, что нашло своё отражение в сохранении высокого уровня фитотоксичности. В настоящее время бывшая ракетная база является бесхозной, имеются разрушенные спецсооружения. На почвенном покрове имеются видимые маслянистые пятна, присутствует специфический запах. Содержание КРТ в грунте составляет 0,001 мг/л, что соответствует уровню «Очень опасно» и «Опасно» по показаниям войскового прибора химической разведки (ВПХР). В связи с этим необходимо углубленно изучить предполагае- мые места пролива КРТ для проведения работ по детоксикации почвенного покрова. Для проведения экспери- мента было отобрано 13 проб из различных участков, расположенных на определенном расстоянии друг от друга и охватывающих зоны, приближенные к техническим сооружениям, а также одна проба на удалении трех километров от объекта исследования. Целью исследования является проведение микробиологического анализа почвы и выявление наиболее загряз- ненных участков на исследуемом объекте. В связи с этим требуется углубленно изучить микробиологические показатели почвы как основного индикатора, определяющего уровень загрязнений; сравнить микробиологиче- ские показатели изучаемого участка до проведения рекультивации с почвенными микробными комплексами региона; провести статистическую обработку полученных экспериментальных данных для минимизации пло- щади, подлежащей рекультивации.
Бесплатно
Микромагнитное моделирование основного состояния ферромагнитных наноточек с одноосной анизотропией
Статья научная
Произведено численное моделирование основного состояния ферромагнитных наноточек с одноосной анизотропией. Расчет основного состояния проводился с использованием пакета трехмерного микромагнитного моделирования OOMMF для двух типов геометрии образца - кубической и эллипсоидальной с простыми кубическими решетками. Рассматривались случаи ферромагнетика типа «легкая ось» и типа «легкая плоскость». При моделировании были использованы материальные параметры пермаллоя и материалов типа SmCo. Последние допускают значения одноосной анизотропии, на несколько порядков превышающие технологически реализуемые значения у пермаллоя. Показано, что для эллипсоидальной наноточки с материальными параметрами пермаллоя существует переходная область по размеру образца, в которой основное состояние является сильно вырожденным. Установлено, что при превышении верхней границы переходной области имеется тенденция к стабилизации вихревого основного состояния. При любом размере образца пермаллоя эффектов зависимости топологии основного состояния системы от величины и знака константы одноосной магнитной анизотропии не выявлено. Для кубической геометрии образца пермаллоя существование стабильного вихря в основном состоянии оказывается возможным при размерах наноточки, в несколько раз превышающих эллипсоидальный случай. Для образцов с материальными параметрами SmCo большая одноосная анизотропия оказывает стабилизирующий эффект на вихревые структуры в основном состоянии наноточки. Вихревое состояние оказывается реализуемым для значительно меньших размеров наноточки по-сравнению с пермаллоем. При определенном размере наноточки SmCo основное состояние (в легкоосном случае) приобретает скирмионоподобный характер.
Бесплатно
Модели разрушения волокнистых композиционных материалов
Статья научная
Проведен обзор существующих моделей разрушения волокнистых композиционных материалов. Рассмотре-ны преимущества и неоостатки аналитических и численных подходов.
Бесплатно
Статья научная
Рассчитаны энергии образования вакансий в интерметаллическом гидриде Mg 2NiH 4. Рассмотрен процесс диффузии водорода по вакансионному механизму в данном материале с целью оценки перспективности применения Mg 2Ni в качестве матрицы для хранения водорода. В ходе работы показано, что процесс наводороживания Mg2Ni будет сопровождаться формированием пассивирующая пленка гидрида, что обусловлено прочностью комплексов NiH 4 и высокими потенциальными барьерами перехода вакансии водорода между соседними никелям.
Бесплатно
Моделирование процесса индукционной пайки волноводных трактов из алюминиевых сплавов
Статья научная
Система волноводных трактов представляет собой сложную конструкцию из различных элементов с разнообразной геометрией. Одним из перспективных способов изготовления волноводов является индукционная пайка, основанная на методе индукционного нагрева. Индукционная пайка волноводных трактов обладает рядом технологических особенностей: относительно небольшая разница температуры плавления основного материла АД31 (695-663 0С) и припоя Св. АК12 (577-580 0С) при средней скорости индукционного нагрева 20-25 0С/сек; большое разнообразие типоразмеров элементов волноводных трактов представляет сложность при отработке и последующем воспроизведении технологических параметров процесса индукционной пайки; зоны максимального нагрева элементов волноводных трактов не совпадают с зонами пайки. Поэтому для решения задач управления процессом пайки волноводов необходимо провести моделирование данного процесса. В статье рассмотрена задача моделирования процесса нагрева волновода при индукционной пайке. Сформированы требования к модели. Модель строится на основе дифференциального уравнения теплопроводности. Сформированные требования к модели учитывают геометрические параметры волноводов, физические параметры материалов, начальные и граничные условия, а также неравномерное распределение плотности вихревого тока в волноводе. Предлагается для численного решения уравнения теплопроводности использовать метод конечных разностей. Показан процесс расчета температуры в узлах сетки. Решение осуществляется в два этапа. На первом этапе на промежуточном временном шаге проводится расчет температуры в узлах сетки по оси X, на втором этапе вычисляется температура в узлах сетки по оси Y. Численное решение разностных уравнений по оси X и Y осуществляется методом прогонки. Разработан алгоритм численного решения уравнения теплопроводности.
Бесплатно
Статья научная
Приведен расчет температуры электролита и растворенной массы детали при электрохимической обработке с подвижным катодом.
Бесплатно
