Технологические процессы и материалы. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Устройство автоматического наведения на стык и фокусировки луча при электронно-лучевой сварке
Статья научная
Физико-технологические и энергетические особенности электронно-лучевой сварки (ЭЛС) определяют рациональность ее применения в условиях повышенных требований к свойствам и качеству сварных соединений и получения улучшенных весовых и эксплуатационных характеристик отдельных узлов и изделий в целом. В то же время, эти особенности определяют ЭЛС как сложный процесс, являющийся результатом совместного действия множества факторов. На качество сварного соединения влияют точность совмещения луча с плоскостью стыка, положение минимального сечения (фокуса) пучка электронов в канале проплавления. Это существенно влияет на глубину проплавления, форму шва и образование в нем дефектов. Вопросы обеспечения точного позиционирования луча по стыку свариваемых деталей остаются актуальными, особенно при сварке протяженных стыков крупногабаритных конструкций. Такая точность обусловливает необходимость применения устройств автоматического наведения луча на стык. Рассеяние и переотражение электронов в пучке приводит к расфокусировке луча при стабильном токе фокусирующей системы. Для получения информации о положении луча относительно стыка и положении фокуса луча относительно свариваемых поверхностей используются такие сопутствующие ЭЛС явления, как вторичная электронная эмиссия и рентгеновское излучение из зоны сварки. Рассмотрена функциональная схема устройства автоматического позиционирования и фокусировки электронного луча.
Бесплатно
Устройство для автоматического слежения за стыком при электронно-лучевой сварке
Статья научная
Рассмотрено устройство автоматического позиционирования электронного луча по стыку свариваемых деталей во время сварки, в котором реализован поиск экстремума синхронным детектированием сигнала дат- чика (рентгеновского или вторично-эмиссионного). Измерительные операции осуществляются во время выво- да луча из канала по направлению сварки.
Бесплатно
Устройство для контактной точечной сварки с обжатием периферийной зоны соединения
Статья научная
Рассматривается разработанное устройство для контактной точечной сварки с обжатием периферийной зоны соединения, совместимое с любыми серийными машинами для точечной сварки. При относительной простоте оно позволяет в производственных условиях реализовать способы сварки, повышающие устойчивость процесса к образованию выплесков и непроваров.
Бесплатно
Статья научная
Приведены некоторые результаты работ, выполненных при разработке технического задания на создание устройства для отвода теплоты при проведении экспериментального исследования тепловых и электрических свойств новых материалов в магнитном поле в диапазоне температур от 25 до 77 К.
Бесплатно
Устройство для слежения за стыком свариваемых деталей с датчиком магнитного поля
Статья научная
Рассмотрена возмоэюностъ определения отклонения электрода от стыка по напряэюенности магнитного поля сварочного тока, протекающего по заваренному участку. Устройство повышает точность направления электрода по стыку за счет исключения погрешности, связанной с опережающим положением датчика стыка относительно сварочного электрода.
Бесплатно
Утилизация некондиционных окислителей ракетного топлива
Статья научная
Рассматривается проблема экологически чистой технологии утилизации некондиционных окислителей (меланжей) жидкого ракетного топлива. Предложена технологическая схема получения азотной кислоты в абсорбционной насадочной колонне в результате отдувки оксидов азота из меланжа кислородом. При последующем смешении с кубовым остатком образуется товарная азотная кислота 60-65 % (масс.). Приведены основные параметры процесса.
Бесплатно
Фильтрация алюминиевых сплавов, применяемых в конструкциях летательных аппаратов
Статья научная
Применяемые в аэрокосмическом машиностроении алюминиевые сплавы делятся на два класса: литейные, из которых изготовляют детали сложной объемной геометрии типа корпусов авиационных поршневых двигателей и турбонасосных агрегатов жидкостных ракетных двигателей, и деформируемые, из которых отливают слитки, а впоследствии прокаткой получают листы, из которых сваркой изготовляют топливные баки, а также прессованием и штамповкой - шпангоуты, стрингеры, лонжероны и силовые каркасы. При приготовлении сплавов обеих групп применяются по существу одинаковые технологии, сводящиеся к двум основным - дегазация (удаление водорода) и модифицирование (измельчение структуры). Однако при этом зачастую в расплаве остаются продукты взаимодействия рафинирующих и модифицирущих средств с жидким металлом, что ухудшает качество литых изделий. Приведены результаты исследований по очистке металлических расплавов от этих продуктов путем фильтрования как при литье слитков полунепрерывным способом, так и при литье деталей.
Бесплатно
Формализованный метод выбора и анализа сборочных баз в самолетостроении
Статья научная
Исследование относится к области автоматизации технологической подготовки сборочного производства в самолетостроении. Метод формализованного выбора и анализа сборочных баз основан на применении координатной модели - дискретной информационной модели изделия.
Бесплатно
Статья научная
Исследование особенностей структурно-фазовых превращений в сплаве с эффектом памяти формы Ni51Ti49, происходящих при пластических деформациях, является актуальным в связи с широким использованием сплавов системы «никель-титан» при изготовлении разнообразных изделий ракетно-космической и авиацион- ной техники. Проблема структурообразования в никелиде титана при пластической деформации является предметом широких дискуссий и нуждается в дополнительных исследованиях. Целью работы является иссле- дование микроструктуры линзовидных кристаллов, возникающих при пластической деформации образцов Ni51Ti49. Термически обработанные образцы сплава Ni51Ti49 подвергались статическому растяжению до разрыва. Растянутые образцы в области шейки утонялись и подготавливались с помощью ионного травления для исследования методами просвечивающей электронной микроскопии. Обнаружены линзовидные кристаллы с многочисленными экстинкционными контурами. На картинах дифракции электронов от линзовидных кристаллов обнаружена система рефлексов, соответствующих фазе с пентагональной осью симметрии. В результате расшифровки дифракционной картины выявлены матричная фаза В2 с параметром 3,01 Å, фаза с ГЦК-решеткой с параметром 3,68 Å, а также система рефлексов от примитивной кубической решетки с параметром 2,13 Å. На основании выполненного обзора по модульному представлению кристаллических структур предложена схема образования кластерного агрегата с пентагональной симметрией, позволяющая объяснить эксперимен- тальные результаты. ОЦК-решетка может быть описана как система, состоящая из 6 неправильных окта- эдров. ГЦК-решетка может быть представлена как комбинация одного правильного октаэдра, окруженного правильными тетраэдрами, связанными общими треугольными гранями. В работе связываются десять рефлексов от фазы с пентагональной симметрией, соответствующих d111 = 2,13 Å ГЦК-решетки, с набором кристаллических симплексов, образующих икосаэдр. Пентагональные элементы, которые мы наблюдаем в эксперименте, состоят из тетраэдрических кристаллических симплексов ГЦК-решетки, которыми вследствие небольших смещений атомов формируется кластерный агрегат с пен- тагональной симметрией. Продемонстрировано, как икосаэдрическая фаза с пентагональной симметрией, образованная из тетраэдрических симплексов ГЦК-решетки, может быть вписана в простой куб с соответ- ствующими параметрами. Представлены теоретические сведения, касающиеся особенности дифракционных методов исследования структуры, позволяющие описать наблюдаемые дифракционные картины, а также связать их с теоретиче- скими представлениям, предложенными в рамках кластерных моделей.
Бесплатно
Статья научная
Методами плазменного напыления и динамического компактирования изготовлены объемные наноструктурированные материалы Co58Ni10Fe5B16Si11. Исследование структуры и магнитных свойств как исходных порошков, так и объемных аморфных и наноструктурированных сплавов проводилось методами рентгеновской дифракции, электронной микроскопии и корреляционной магнитометрии. Изучено влияние условий динамического компактирования и плазменного напыления на фазовый состав, микроструктуру и магнитные свойства массивных образцов. Показано, что использование оптимальных технологических режимов компактирования позволяет получить объемные наноструктурированные материалы, основные магнитные свойства (намагниченность насыщения, постоянная обмена, поле локальной анизотропии, ширина линии ферромагнитного резонанса) которых совпадают со свойствами аморфных лент идентичного химического состава. Образцы, изготовленные обоими методами, характеризуются гетерофазной структурой. Проведен сравнительный анализ интегральных магнитных характеристик объемных CoFeNi-SiB сплавов, изготовленных различными методами. Установлено, что процесс плазменного напыления позволяет получать покрытия с величиной коэрцитивной силы, характерной для исходной ленты (0,3 Э). В случае динамического компактирования величина коэрцитивной силы несколько увеличивается - 0,5 Э.
Бесплатно
Статья научная
Целью настоящей работы является обнаружение закономерностей формирования структуры, механических и трибологических свойств высокохромистой стали, подвергнутой комплексной обработке, сочетающей облучение импульсным электронным пучком и последующее азотирование в плазме газового разряда низкого давления с использованием плазмогенератора с накаленным катодом «ПИНК». Объектом исследования являлась жаропрочная коррозионностойкая сталь аустенитного класса марки 20Х23Н18. Актуальность и практическая значимость исследований обусловлены сравнительно низким уровнем твердости и износостойкости сталей данного класса, имеющих широкий спектр применения в современной промышленности, в том числе, в ракетнокосмической отрасли. Облучение стали 20Х23Н18 импульсным электронным пучком осуществляли на установке «СОЛО», последующее азотирование - на установке «КВИНТА». Показано, что максимальная микротвердость 19 ГПа (превышает твердость стали перед модифицированием в 11,2 раза и твердость стали после облучения электронным пучком в 8 раз) и минимальный параметр износа k = 0,7 ´ 10-6 мм3/Н ´ м (меньше параметра износа стали перед модифицированием более чем в 700 раз и меньше параметра износа стали после облучения электронным пучком более чем в 750 раз) наблюдаются на образцах, подвергнутых облучению при плотности энергии пучка электронов 30 Дж/см2, 200 мкс, 3 имп. и последующему азотированию при температуре 793 К в течение 3 ч. Толщина упрочненного слоя составляет 40 мкм. Установлено, что данные образцы имеют в поверхностном слое максимальное (90,6 %) содержание нитридных фаз (нитриды хрома и железа). Установлено, что после азотирования при температуре 723 К в поверхностном слое стали нитриды железа и хрома формируются в виде наноразмерных частиц округлой формы. При температурах азотирования 793 и 873 К в поверхностном слое стали формируется структура * пластинчатого типа, образованная чередующимися параллельными друг другу пластинами нитрида железа и нитрида хрома.
Бесплатно
Функционально полные толерантные элементы ПЛИС FPGA для аэрокосмических вычислительных комплексов
Статья научная
Рассматриваются функционально полные (в смысле критериев Поста) толерантные элементы (ФПТЛЭ), обладающие способностью сохранения функциональной полноты или даже самой исходной функции при заданной модели отказов. Рассматриваются особенности предложенных ФПТЛЭ-элементов, включённых в состав ПЛИС типа FPGA для высоконадёжных аэрокосмических применений. Делается вывод о предпочтительности ФПТЛЭ-LUT (Look Up Table) по вероятности безотказной работы перед троированными структурами.
Бесплатно
Статья научная
Описана технология изготовления образцов композиционных материалов для последующего нанесения радиоотражающих покрытий. Образцы изготавливались методом трансферного формования с использованием специально разработанной технологической оснастки. Образцы изготавливались с двумя типами связующих: холодного и горячего отверждения. Радиоотражающее покрытие было выполнено в виде многослойной композиции на основе алюминия с адгезионным подслоем из нихрома и защитным слоем из оксида кремния. Покрытие наносили методом магнетронного напыления в вакууме. На полученных покрытиях были измерены коэффициенты радиоотражения. Выявлено, что при частоте 24 ГГц коэффициенты радиоотражения образцов всех типов соответствуют предъявляемым требованиям и составляют около 0,98. Однако при увеличении частоты излучения коэффициенты составляют около 0,95, что является недостаточным для применения в рефлекторах антенн КА. Для выявления причин ухудшения характеристик покрытий были проведены измерения параметров газовыделения исходных образцов углепластиков и шероховатости поверхности образцов с радиоотражающим покрытием. Параметры газовыделения соответствуют требованиям, которые предъявляются к покрытиям данного класса. Шероховатость радиоотражающего покрытия на углепластике составляет Ra = 363,8 нм при допустимой шероховатости для 33 гГц - 600 мкм. Также были измерены терморадиационные характеристики полученных покрытий. Измерения показали, что коэффициент поглощения солнечной радиации Аs несколько завышен по сравнению с требованиями к данному классу покрытий, а коэффициент излучения Еп соответствует этим требованиям. Выявлено, что для обеспечения заданных параметров покрытия необходимо проведение операций по предварительной подготовке углепластика: очистка поверхности от следов антиадгезива, увеличение продолжительности обезгаживания углепластика перед напылением, снижение интенсивности в процессе напыления.
Бесплатно
Химические процессы при микродуговом оксидировании
Статья научная
Рассмотрены химические процессы, протекающие при микродуговом оксидировании (МДО) алюминиевого сплава АМг-6 в силикатно-щелочном электролите; показаны возможные химические превращения в результате взаимодействия компонентов, входящих в состав электролитов; приведены результаты исследований по определению элементного состава получаемых покрытий; установлена зависимость содержания таких оксидных элементных форм, как SiO 2 и Al2О 3 химического состава покрытия от технологических режимов. Проведенные исследования показывают, что покрытие на образцах алюминиевого сплава состоит из двух основных оксидных элементных форм: SiO 2 и Al2О 3. При проведении исследования фазового состава покрытия методом рентгеноструктурного анализа было выявлено, что покрытие, сформированное микродуговым оксидированием на сплаве АМг-6, состоит из а и γ-Al 2O 3, причем а фаза Al 2O 3 присутствует только во внутренних слоях покрытия, γ-Al 2O 3 присутствует по всей толщине покрытия, и на внешнем крае покрытия выявлена фаза муллита (3Al 2O 3 • 2SiO 2) и оксид кремния SiO 2.
Бесплатно
Статья научная
Приведены описание и результаты некоторых экспериментов по изучению рентгеновского излучения, возни-кающего при электронно-лучевой сварке, проведенных с целью определения взаимосвязи излучения и процесса формирования сварного шва, а также использования излучения для управления сваркой.
Бесплатно
Статья научная
Цианат-эфирный пластик (ЦЭП) является современным и перспективным материалом. Термостойкость, низкая газо- и влагопоглощаемость, высокие диэлектрические свойства, низкое газовыделение, хорошая со- противляемость к ионизирующему излучению и радиопрозрачность с учетом размеростабильных свойств де- лает ЦЭП лучшим кандидатом для применения в космическом аппаратостроении и спутникостроении. Во время экспериментов c импрегнированием цианат-эфирным преполимером высокомодульных углеволокон на пропиточной машине PLS-250-2F (Mikrosam, Македония) было выявлено преждевременное отверждение пре- полимера на нагреваемых металлических валах узла наноса. В связи с этим было исследовано влияние комплек- сов, содержащих ионы переходных металлов на кинетику полимеризации ЦЭП методами ДМА и вискозимет- рии. Показано, что использование стальных валов пропиточной машины приводит к существенному сниже- нию жизнестойкости расплава преполимера. На основании полученных данных рекомендуется использовать керамические поливочные валы, изготовленные, например, на основе нитрида бора. В качестве нового типа катализатора реакции полимеризации для получения ЦЭП с возможностью встраивания в полимерную сетку были впервые исследованы комплексные соли диазосоединений. Полученные данные позволяют отнести новый класс катализаторов реакции отверждения цианат-эфиров в разряд перспективных.
Бесплатно
Цифровой двойник для управления совмещенной литейно-прокатной линией
Статья научная
При производстве и эксплуатации ракетно-космических установок широко используются различные алюминиевые сплавы, как в конструктивных элементах, так и в линиях связи, электроснабжении. Параметры операций обработки сплавов должны жестко выдерживаться для исключения брака и получения продукции нужного качества. Технологические процессы обработки металлов в космическом машиностроении содержат такие операции, как литье, прокатка, прессование и могут использовать непрерывные линии расплав - кристаллизация - формоизменение, что предъявляет дополнительные требования к комплексному управлению такой линией. Целью работы является создание цифрового двойника для управления совмещенным литейнопрокатным комплексом. На основе ранее представленных математических моделей агрегатов и компонентов комплекса (печь, лоток, кристаллизатор, узел прессования, правильно-охладительное устройство, шпули) в программной среде TIA Portalс применением микропроцессорного контроллера S7-1200 разработана программа, которая имитирует изменение параметров как прокатываемого металла, так и устройств литейно-прокатной линии. Представлена структура и пользовательский интерфейс программы. Проведены расчёты параметров технологического цикла при обработке трёх сплавов, которые дают представление о распределении температур и скоростей прокатываемого металла в каждом узле установки. Программу можно использовать на производстве как для предварительных расчетов обработки различных сплавов с целью подбора нужных управляющих воздействий, так и в ходе процесса в составе действующего АСУТП для уточнения параметров охлаждения и скорости литья.
Бесплатно
Статья научная
Электроэрозионная и электрохимическая обработки металлов используются в производстве деталей авиационной и ракетной техники, особенно электроэрозионная. В металлургии применяется разновидность электроэрозионной обработки - электроконтактная. В работе исследуется комбинированный способ обработки металлов, включающий электроконтактный и электрохимический методы с использованием вибрации электрода-инструмента. С помощью этого метода осуществляются копировально-прошивочные операции при изготовлении деталей из металлов труднообрабатываемых механическим способом. Особенностью вышеупомянутого способа электрообработки является формирование шероховатости поверхности обрабатываемого металла за счёт анодного растворения и процесса электроэрозии. Боковая поверхность обрабатываемой заготовки формируется за счёт электрохимических процессов. Торцевая поверхность образуется за счёт электроконтактной обработки. На основании литературных данных для импульсной электрохимической обработки и экспериментов получены выражения для расчёта параметра шероховатости боковой поверхности. Формула учитывает время анодного растворения за один период колебания катода-инструмента, напряжение на электродах и концентрацию электролита. Расчёт параметра шероховатости торцевой поверхности производится аналогично выражению для электроэрозионной обработки, только вместо длительности электрического импульса используется длительность касания электродов. Проведённые опыты подтвердили правильность используемых выражений и позволили получить зависимость коэффициента от частоты вибрации катода-инструмента.
Бесплатно
Статья научная
Описаны способы и средства, направленные на повышение качества корпусных деталей турбонасосного агрегата (ТНА) жидкостного ракетного двигателя, которые представляют собой детали, отливаемые из алюминиево-кремниевого сплава, наружная поверхность которых оформляется стенками литейной формы, а внутренняя - песчаным стержнем. При этом одной из проблем, связанных с литьем деталей из алюминиевых сплавов, в том числе и из алюминиево-кремниевых сплавов, является пористость, источником которой служит водород. Образующиеся в процессе кристаллизации металла поры ослабляют сечение отливок, что снижает их механические свойства и ухудшает эксплуатационные характеристики ТНА. Другим дефектом отливок из алюминиевых сплавов является наличие рассеянных или сосредоточенных пустот, что связано с недостатком питания жидким металлом затвердевающего сплава. Описаны мероприятия, направленные на предотвращение и устранение негативного влияния газовоусадочных дефектов в корпусных отливках ТНА, в результате реализации которых повысилось качество и уменьшилось количество забракованных корпусов: переводили получение отливок с литья в землю на литье в кокиль; на песчаных стержнях устанавливали «холодильники», которые усиливали теплоотвод от кристаллизующегося металла; рабочие поверхности кокиля покрывали специальным огнеупорным покрытием, что обеспечивало уменьшение теплоотвода и теплопередачу в направлении от нижней части кокиля к верхней; разработано устройство для охлаждения нижней части кокиля сжатым воздухом и нагрева верхней части электронагревателями; был создан температурный режима кокиля, обеспечивающий направленное затвердевание отливок корпуса.
Бесплатно
Статья научная
Изготовлен радиопрозрачный терморегулирующий материал на основе полиимидной пленки с германиевым покрытием. Исследованы оптические, электрические и радиотехнические характеристики материала в зависимости от толщины слоя германия. Показано, что полученные образцы германиевого покрытия имеют требуемые исходные характеристики для возможности применения в качестве солнцезащитных экранов рефлекторов и излучателей антенн космических аппаратов.
Бесплатно
