Технологические процессы и материалы. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Статья научная
Рассмотрено, как можно достаточно эффективно адаптировать нормативно-техническую документацию для каждого конкретного трубопровода высокого давления ТЭЦ, опираясь на статистику отказов.
Бесплатно
Особенности магнитного поведения кристаллов Pb 3Mn 7O15, допированных ионами Fe, Ga, Ge
Статья научная
Методом спонтанной кристаллизации из раствора в расплаве были выращены монокристаллы Pb 3(Mn 1-xFe x) 7O 15 с х = 0, x = 0,05, х = 0,1, х = 0,15, х = 0,2 и Pb 3(Mn 0i9 5Ge 0i05) JO 15, Pb 3(Mn 0i9 5Ga 0i05) JO 15. Исследованы их структура и магнитные свойства. Все выращенные кристаллы принадлежат к гексагональной пространственной группе P6 3/mcm. Обнаружено, что магнитные свойства Pb 3Mn 7O 15 сильно зависят от уровня допирования как диамагнитными ионами Ga и Ge, так и парамагнитными ионами Fe. Было обнаружено разрушение трехмерного магнитного упорядочения при допированиии ионами Ga и ионами Fe в количестве х > 0,1.
Бесплатно
Особенности механической обработки алюминиевых сотовых конструкций
Статья научная
Рассмотрена структура сотовых панелей, обоснован выбор кольцевого сверла как режущего инструмента для получения отверстий склееных сотопанелях.
Бесплатно
Статья научная
Распределение энергии электронного пучка путем использования различных траекторий сканирования влияет на формирование сварного шва, что связано с качеством сварного соединения. Экспериментальные исследования авторов статьи показали, что наилучшее качество сварных соединений дает сканирование электронного пучка в виде растровой формы; поэтому для процесса электронно-лучевой сварки предложены траектории классического растра и усеченного растра. При исследовании в этом направлении авторами обнаружена следующая закономерность: при увеличении амплитуды сканирования вдоль стыка парогазовый канал проплавления трансформируется в устойчивую полость, по передней стенке которой происходит плавление металла, а по боковым стенкам - его перенос в хвостовую часть сварочной ванны. Обнаруженный эффект образования полости проплавления необходимо исследовать при электронно-лучевой сварке различных материалов и толщин. Для этого должна быть создана аппаратура, реализующая сканирование в виде различных растров. Для повышения качества процесса электронно-лучевой сварки предложены траектории классического и усеченного растра поперек стыка. Для этих траекторий сканирования получены аналитические выражения и семейства расчетных характеристик плотности распределения энергии электронного пучка по пятну нагрева. Моделирование форм осцилляции электронного пучка в виде усеченного растра поперёк стыка даёт возможность получить двугорбое распределение энергии пучка на поверхности детали по пятну нагрева. Полученные характеристики позволяют более осмысленно подходить к оптимизации процесса электронно-лучевой сварки различных материалов. (Русскоязычная версия представлена по адресу https://vestnik.sibsau.ru/articles/?id=677)
Бесплатно
Особенности нагрева воды и водных растворов переменным электрическим током
Статья научная
В производстве деталей летательных аппаратов используются электрохимические и химические процессы с применением рабочих жидкостей повышенной температуры. Для нагрева жидкостей используют горячую воду, пар, при этом энергозатраты значительны из-за больших объёмов ванн и повышенной теплоёмкости воды и водных растворов. Затраты энергии можно снизить применением прямого нагрева. Об этом свидетельствуют работы, проводимые в Кубанском государственном аграрном университете и в Дальневосточном государственном техническом университете. Представлен обзор работ, проводимых в СибГАУ по исследованию прямого нагрева воды и водных растворов переменным электрическим током при электрическом напряжении, меньшем напряжения разложения жидкостей. В результате экспериментального исследования установлено, что при малых удельных мощностях генерируемая тепловая энергия превышает затраченную электрическую, вводимую в нагреваемую жидкость. Определены физические и химические явления и оценён их вклад в тепловыделение, который позволяет повысить эффективность преобразования электрической энергии в тепловую энергию. Показана экспериментальная установка для нагрева воды и водных растворов переменным током промышленной частоты. Описана методика проведения опытов и даны выражения для расчётов затраченной удельной электрической энергии и полученной удельной тепловой энергии. Подтверждена особенность нагрева воды при малой удельной мощности и отсутствии газообразования на поверхностях электродов. Установлена зависимость эффективности преобразования электрической энергии в тепловую от отношения объёма нагреваемой жидкости к площади поверхности границы раздела фаз «жидкость-воздух». Обозначены области применения исследуемого метода нагрева, который позволит сократить энергозатраты при генерации тепла из электрической энергии, используя водонагреватели прямого действия.
Бесплатно
Статья научная
Комплексными расчетными и экспериментальными исследованиями обоснованы рациональные режимы фрезоточения сложноконтурных равноосных поверхностей с высокой точностью формы, размеров и параметрами шероховатости. В качестве материала заготовки для изготовления новых оригинальных конструкций инструментов использовались прутки из наноструктурированного твердосплавного композита (полученные экструзией бимодальных порошковых смесей WC-Co-Al2O3) c повышенными показателями по прочности, трещиностойкости и термостойкости. Совокупность этих свойств является необходимой предпосылкой для эффективной работы разработанных конструкций многолезвийных фрез на высоких скоростях резания и в условиях переменных циклических нагрузок. Более сложная кинематика совместного вращательного движения инструмента при фрезоточении диктует необходимость новых подходов при назначении рациональных режимов резания. Для получения достоверных расчетных формул предварительно были проведены численные эксперименты, в том числе симуляция процесса обработки с использованием интегрированной среды разработки VisualStudio, в которой поддерживается технология WindowsForms. Возможность отображения графических 3D-объектов была реализована за счет дополнительного программного продукта в виде геометрического ядра Open CASCADE. Численные эксперименты с использованием программных продуктов MathCAD и основанные на аналитических положениях, предложенных в работе, позволили оценить влияние режимов резания, геометрических параметров режущей части инструмента (профиля и количества зубьев), кинематики относительного перемещения в системе «инструмент - деталь» на форму поверхностей и параметры контура (шероховатости, получаемые при фрезоточении. Разработана методика, алгоритм и программа автоматизированного расчета режимов резания, которая верифицирована при проведении натурных экспериментов и изготовлении сложнопрофильных деталей из алюминиевых сплавов для приводов изделий аэрокосмической отрасли (в форме РК-профиля и деталей цевочной передачи механизмов наведения). При этом на основании 3D-модели изделий создавались управляющие программы для станков с ЧПУ с использованием MasterCAM. Практическая значимость и технико-экономическая эффективность предложенных конструкторско-технологических решений для аэрокосмической отрасли заключается в повышении производительности и снижении трудоемкости обработки (в сравнении с базовыми вариантами) за счет использования новых многолезвийных твердосплавных инструментов для высокоскоростного фрезерования (в том числе при обработке композиционных материалов).
Бесплатно
Особенности реологии рабочей среды при абразивно-экструзионной обработке
Статья научная
Рассматриваются реологические особенности рабочей среды при абразивно-экструзионной обработке, приводится методика определения параметров сдвигового течения рабочей среды с учетом ее вязкоупругих свойств и формулируются основные принципы влияния реологических свойств рабочей среды на условия контакта микровыступов абразивных зерен с неровностями поверхностного слоя обрабатываемой детали.
Бесплатно
Статья научная
В работе сделан анализ требований, предъявляемых к изготовлению трубопроводов 3D-конфигурации на предприятии в ракетно-космической отрасли. Проведён обзор разных подходов к технологии гибки труб - с термообработкой и без термообработки. Объектом исследования является процесс гибки и универсальный гибочный агрегат изготовления трубопроводов сложной конфигурации. Статья разделена на четыре раздела, в которых рассмотрены ключевые факторы, непосредственно влияющие на успешность проведения технологической операции гибки трубопровода сложной 3D-траектории. Приведён обзор безтемпературного формообразования трубопровода. Рассматриваются требования к технологии, исключающей гофрообразование, сплющивание, растяжение и утонение стенок трубопроводов при их гибе. Указаны действующие нормативные документы и отраслевые аэрокосмические стандарты, регламентирующие изготовление пневмогидравлических трубопроводов. Приведён пример расчёта минимально допускаемого радиуса гиба трубы, зависящего от диаметра и толщины стенки трубы. Перечислены требования унификации размеров изготовления труб и требования к зазорам. Получена зависимость максимально допустимого внутреннего давления в трубопроводе. Рассмотрены требования к оснастке, применяемой в гибе трубопроводов. Перечислены требования к проектированию агрегата гибки труб. Во втором разделе рассмотрены возможности температурного воздействия на процесс гибки трубы. Представлен анализ патентной и технической литературы и описаны шесть возможных методов эффективного температурного воздействия: нагрев всего трубопровода, узкозональный нагрев места гиба на трубе, охлаждение азотом воды в трубе, лазерное охлаждение атомов трубы, нанесение смазок из нефтепродуктов на место нагрева на трубе и использование современных наполнителей внутри трубы изменяющих её температуру. В третьем разделе определены задачи, поставленные для разработки универсального гибочного аппарата, сформулированы требования к управляющей программе и устройству шкафа автоматики универсального гибочного аппарата, рассмотрена система алгоритма работы гибочного станка с ЧПУ. Показана общая функциональная схема работы агрегата гиба и циклограмма очерёдности работы оборудования.
Бесплатно
Статья научная
Синтезированы керамические полупроводниковые материалы на основе диоксида олова с добавками MnO 2 и CuO. Температуры синтеза были 1300 и 1400 °С. Проведены исследования физико-механических и электрофизических свойств. Показано, что при повышении температуры обжига для материала, полученного при использовании MnO 2, происходит существенное улучшение спекания. Наилучшими электрофизическими характеристиками обладают образцы состава 96 % SnO 2 - 2 % Sb 2O 3 - 2 % CuO, полученные при температуре обжига 1300 °С (УЭС 0,09 мОм-м). УЭС состава 94 % SnO 2 - 2 % Sb 2O 3 - 2 % CuO - 2 % MnO 2 в высокотемпературной области выше в 3 раза. Для состава 96 % SnO 2 - 2 % Sb 2O 3 - 2 % MnO 2 вольт-амперная характеристика имеет нелинейный вид и присутствует гистерезис.
Бесплатно
Особенности электроконтактно-химической обработки вибрирующим электродом-инструментом
Статья научная
Представлено определение скоростей сведения и разведения электродов при контакте последних в каждом периоде колебаний. Рассмотрены физические эффекты, происходящие в изменяющемся межэлектродном зазоре. Показано, что поверхность обрабатываемой детали, расположенная напротив торца электрода-инструмента формируется электроэрозионным воздействием и анодным растворением. Боковая поверхность полости получается за счёт анодного растворения. Представлены выражения для расчёта параметра шероховатости поверхности. Удельные энергозатраты при комбинированной обработке практически совпадают с затратами при электроконтактной обработке. Это является несомненным преимуществом рассматриваемого метода. Приведены результаты экспериментов.
Бесплатно
Отделка внутренних поверхностей волноводов для космических аппаратов
Статья научная
Описан способ отделки внутренних поверхностей волноводов. Процесс обработки осуществляется с использованием войлочного притира, перемещающегося возвратно-поступательно. Шероховатость поверхностей уменьшается с 5... 7мкм до 0,3мкм.
Бесплатно
Статья научная
Рассматриваются возможности применения отечественных удаленных модулей устройств связи с объектом (УСО) распределенных автоматизированных систем управления технологическим процессом (АСУ ТП) для ответственных применений тепловых электростанций большой и средней мощности с точки зрения политики импортозамещения, являющейся одной из важнейших задач, поставленных Правительством Российской Федерации перед разработчиками и производителями оборудования для отечественной промышленности и энергетики. Рассмотрены основные нормативно-технические документы (национальные стандарты, стандарты организаций и руководящие документы), определяющие требования к подсистемам технологических защит и защитных блокировок АСУ ТП тепловых электростанций. Выполнено исследование рынка отечественных разработчиков и производителей удаленных модулей УСО с возможностью использования их в подсистемах сбора и первичной обработки информации распределенных АСУ ТП для ответственных применений. Проведен сравнительный анализ основных технических характеристик. Рассмотрено соответствие отечественных удаленных модулей УСО в подсистемах технологических защит и защитных блокировок АСУ ТП тепловых электростанций большой и средней мощности нормативным документам, регламентирующим построение и состав таких систем с учетом требований надзорных органов (в частности, Ростехнадзора), с точки зрения применения на объектах, им подконтрольных. Проведена параллель возможности использования удаленных модулей УСО, производимых отечественными компаниями, наряду с зарубежными аналогами, а также преимущества перед ними в части технической поддержки и российских условий эксплуатации.
Бесплатно
Статья научная
Проведено исследование степенного и градиентного профиля распределения скорости, получены выражения для относительных характеристик толщины динамического пространственного пограничного слоя. С учетом отношения толщины потери импульса получено выражение для закона трения градиентного профиля распределения скорости.
Бесплатно
Оценка влияния загрязнения воздуха предприятиями машиностроения на здоровье населения
Статья научная
В процессе производства, эксплуатации и обслуживания объектов машиностроения и ракетно-космических систем возможны выбросы опасных загрязняющих веществ в окружающую среду. Рассматривается решение задачи совершенствования научно-методических основ управления канцерогенной опасностью для здоровья населения от загрязнения атмосферного воздуха, обусловленного выбросами стационарных и нестационарных источников, на примере крупного промышленного города - Красноярска. Для решения поставленной задачи проведен анализ смертности от рака различной локализации и статистических данных загрязнения окружающей среды канцерогенными веществами с 2000 по 2012 гг. Выявлены загрязняющие канцерогенные вещества, находящиеся в воздухе, дающие наибольший вклад в смертность от новообразований различной локализации. Проанализированы основные источники выбросов канцерогенных веществ в воздух г. Красноярска и их вклад в общую смертность. Описаны особенности возникновения и протекания онкологических заболеваний, а также проанализированы методы исследования латентного периода раковых опухолей. Методами корреляционного анализа были определены наиболее чувствительные к воздействию канцерогенных загрязнителей атмосферного воздуха органы и системы человека. Результаты расчетов показали, что наибольшее число органов-мишеней связано с влиянием бенз(а)пирена. Выполнена оценка временной отсрочки (лага) онкологических заболеваний различной локализации с помощью кросскорреляционных функций входных факторов с выходными показателями, что значительно облегчает процесс выявления величины запаздывания по сравнению с другими методами. Полученные результаты подкреплены описанием подобных исследований в других промышленных городах (г. Кемерово) и регионах (Белгородская область) России. Предложенный подход позволяет проводить оперативную оценку опасности воздействия канцерогенных веществ на здоровье сотрудников предприятий и населения прилегающих территорий.
Бесплатно
Оценка влияния коагуляции на степень очистки воды от ионов металлов
Статья научная
Представлены результаты экспериментальных исследований очистки воды, заключающейся в пропускании через нее переменного асимметричного тока с использованием нерастворимых разнородных электродов, введении коагулянта и отстаивании.
Бесплатно
Оценка надежности сварных соединений трубопроводов, содержащих дефекты в виде непроваров
Статья научная
Выполнена вероятностная оценка надежности сварных соединений трубопроводов, содержащих технологические дефекты в виде непроваров. Задача решена методом рандомизации с учетом случайной природы погружения и дефектности.
Бесплатно
Оценка технического состояния стержневых элементов металлоконструкций с несовершенствами формы
Статья научная
Рассмотрены основные статистические закономерности и зависимости, связанные с дефектами формы стержневых элементов стальных ферм. Продемонстрирована необходимость обобщения статистических данных для усовершенствования расчетных методик оценки несущей способности центрально-сжатых элементов. Приведена усовершенствованная методика расчета сжатых стержней на устойчивость, учитывающая произвольную начальную деформацию стержня.
Бесплатно
Оценка устойчивости горения дуги на малых токах
Статья научная
Приведены осциллограммы токов и напряжений при подключении однофазного сварочного выпрямителя на активную нагрузку. Пульсации тока и напряжения при включении конденсаторов и индуктивности уменьшаются, что позволяет сваривать торцевые соединения толщиной 0,1-0,2 мм.
Бесплатно
Очистка воды от ионов хрома в диафрагменном электролизёре
Статья научная
В производстве ракетно-космической техники применяются электрохимические процессы, в результате которых происходит загрязнение сточных вод ионами металлов. Строгие требования органов охраны окружающей среды не позволяют сбрасывать непосредственно в водоемы или канализацию сточные воды, содержащие ионы металлов, концентрация которых превышает предельно допустимые значения. Наибольшие трудности вызывает очистка воды от шестивалентного хрома. Предлагаемые методы очистки от хрома шестивалентного - метод электрокоагуляции, метод гальванокоагуляции, сорбционные методы, комбинированные методы - имеют недостатки, такие как значительный расход электроэнергии, значительный расход металлических растворимых анодов, пассивация анодов, необходимость больших избытков реагента (солей железа), большие количества осадка и сложность его обезвоживания, дороговизна и дефицитность сорбентов, большой расход реагентов для регенерации сорбентов и др. Для очистки воды от хрома используют бездиафрагменные электролизёры с растворимыми железными анодами. Диафрагменные электролизёры применяются для изменения активной реакции и окислительно-восстановительного потенциала среды. Представлены экспериментальная установка c коаксиальным расположением электродов и инертной диафрагмой, разделяющей воду, расчёт времени миграции иона из катодной камеры в анодную. Концентрации анионов хрома определяли методом атомно-абсорбционной спектроскопии. Начальная концентрация аниона хрома в катодной камере равна 892 мг/л, конечная - 669 мг/л. Степень очистки воды от хрома составляет 25 %. Недостаточную степень очистки можно объяснить следующими причинами: при миграции анионов хрома из катодной камеры в анодное пространство возникает противоположно направленный диффузионный поток из-за появления градиента концентрации анионов, при увеличении концентрации одноимённо заряженных анионов в анодной камере возрастают кулоновские силы отталкивания, что ограничивает приток анионов в анодную камеру. Поскольку сточные воды машиностроительных предприятий содержат менее 0,5 мг/л хрома, то расстояние между одноименно заряженными ионами значительны, в результате чего силы отталкивания уменьшатся. В связи с этим следует ожидать повышение степени очистки, и предложенный способ может применяться для доочистки сточных вод от ионов металлов до предельно допустимых концентраций.
Бесплатно
Параметрический синтез оптимальных конструкций индукционных нагревателей с многослойными обмотками
Статья научная
Изложен один из подходов к селекции параметров конструкции и электропитанию индукционных нагревателей цветных металлов для выбора траектории многокритериальной оптимизации при конструировании. Проведены многовариантные поисковые расчеты оптимальных характеристик тепловых и электромагнитных полей в среде Ansys с учетом системы электропитания. Реализован алгоритм решения взаимосвязанной электротепловой задачи с учетом температурного состояния нагреваемой заготовки. Введено понятие пространства режимов индукционного нагревателя и определены закономерности влияния его конструктивных параметров на эффективность нагрева и режим работы источника питания.
Бесплатно
