Технологические процессы и материалы. Рубрика в журнале - Сибирский аэрокосмический журнал
Статья научная
A new method for the production of nanomaterials in the plasma of a low-pressure arc discharge is developed and experimentally studied. This method can be used to synthesize nanoparticles 5-10 nm in size with a narrow size distribution. In this method, a low-pressure arc discharge is used to melt a material, to disperse the molten material, to deliver liquid material droplets to the plasma, to cool the liquid nanoparticles forming in the plasma up to their solidification, and to deposit the solidified nanoparticles onto a substrate.
Бесплатно
Статья научная
The manufacture of parts and assembly units of the aerospace industry is characterized by a small product range, but a significant changeability of their shape and size. In these circumstances, the use of the elements of universal as- sembly devices (UAD) allows to reduce the number of special devices significantly. Based on the results of a complex research on the analysis of design and manufacturing technology of elements of UAD, and on the known principles of construction of group technologies the algorithm for the formation of technological groups of UAD details of the ”prism support” type was developed. The 3D-model of the complex details, the classification of surfaces proposed for it and the database on all 16 details of the group are the basis for the development of an algorithm for a route group technological process (GTP). In the new GTP and control program it is proposed to combine in one operation practi- cally all draft types of processing: milling, drilling, thread cutting on the multi-task machine with the palletization of complex details on a technological plate. The effectiveness of the constructive-technological decisions is confirmed by the reduction in the number of operations and equipment (from 7 to 4 machines) thus reducing the labor content and cost. The use of the developed techniques of development the GTP allows significant expansion of the possibilities for automation of technological preparation of production, simplifies the development of control programs, reduces the labor content of the preparation of technological documents and its translation into digital form.
Бесплатно
The process of nanomodifying cast aluminum alloy ingots for components of aerospace vehicles
Статья научная
Currently, increasing attention has been paid to such a class of materials as nanopowders (NP) of chemical compounds, which are ultra-thin formations of not more than 100 nm in size. Such attitude to these materials is explained by the fact that they have unique physical, chemical and mechanical properties significantly different from the properties of materials of the same chemical composition in a massive state, and these properties can be transferred to some extent from them or with their participation to the products. The existing methods of introducing NP into metal melts could not be used due to their special properties in comparison with coarse powders, and therefore a new method of their introduction into the melt was developed, excluding direct contact of NP particles with oxygen and unhindered penetration of particles into the melt through the oxide layer. The essence of the method was as follows. In the aluminum container filled up with aluminum particles or deformable aluminum alloys D1 or D16 and various NP (nitrides, carbides, oxides, etc.), and this composition was pressed into the rod, with its help NP was introduced into the melt during casting of aluminum ingots and deformable aluminum alloys. The results of the study showed that this excludes the appearance of cracks in the ingots, as well as improves their technological and mechanical properties.
Бесплатно
Статья научная
Today, protective coatings are applied to almost all parts and components of engineering products in order to ensure high performance properties of machines, with the lowest economic cost. The method of plasma spraying allows to apply heat-resistant coatings on a different kind of basis, in addition to a wide variety of materials. Therefore, rocket and space engineering is primarily interested in the method. In modern conditions of high rate of mechanical engineering development engineers must develop and put into operation products within the shortest possible period of time. As a rule, engineers select the modes of plasma spraying using the method of selecting the empirical relationship between the properties of the coatings and the values of the specified parameters of plasma spraying, which suggests conducting a huge number of experiments. That is why we see the need to find new methods for selecting the plasma spraying parameters, which are based on mathematical and analytical apparatus. We set the task to study and show the applicability and prospects of the proposed method. In the work we carried out the operations of spraying nichrome coating, at different values of the arc current. We studied the adhesive strength of the coatings obtained and their microstructure. We showed the relationship between the arc current and the adhesion of the coatings using their microstructure. These studies have made it possible to exclude a large number of experiments, which usually establish an empirical relationship between the values of the input parameters of the deposition process and the values of the characteristics of the coatings obtained. In the future, we assume that the database of such relationships will make it possible to fully use this method in engineering industries.
Бесплатно
Статья научная
The most important resource for improving the performance of parts is the reduction of the surface roughness. One of the promising ways to reduce the surface roughness is the abrasive extrusion processing. When developing the AEP technology, it is necessary to know the flow rate (pressure) of the WE, which depends on the viscosity of the latter. In turn, the viscosity of the WE is determined by its temperature. The temperature of the working environment at AEP can be calculated if the coefficients of thermal conductivity and thermal diffusivity of the WE are known. The working environment for AEP consists of two components, therefore, the coefficient of thermal conductivity can be calculated by known formulas. However, the calculation error is significant, therefore, the experimental determination of the abovementioned coefficients is required. The installations for the coefficients research have been presented, the methods of conducting experiments have been developed. After mathematical processing of the experiments results by means of the AdvanceGrapher v. 2.11, the dependences of the thermal conductivity and thermal diffusivity on the abrasive concentration have been obtained. The studies of the thermophysical properties of the working environment have shown that the values of thermal conductivity and thermal diffusivity of the WE are mainly determined by the concentration of abrasive grains in the working environment. The direct dependence of these coefficients on the degree of filling the working environment with abrasive grains has been established.
Бесплатно
The study of the engine-flywheel housing made by additive technology
Статья научная
The first commercial equipment for additive technology production with 3D-printing was made more than 30 years ago. In the mid 90-ies 3D-printing was used mainly in research activities. The wide spread of digital technology in the field of design, modeling, calculations and machining stimulated a rapid development of additive technology. To evaluate the application of the parts printed on a 3D-printer, there was conducted a research of the design of the reaction wheels engines. On the basis of the pre-designed 3D-model there were made two housings of powder materials - alloys АК9Ч and AlSi10Mg were constructed. The analysis of the stability of the geometry of the engine housings to thermal effects, susceptibility to mechanical loads in the model layout of the engine-flywheel was conducted. Outgassing in vacuum was defined and the microstructure of additively manufactured materials was researched. Test results proved the possibility of application of the additively manufactured housing made of selected alloys with sufficient mechanical strength in the composition of the engine-flywheel. There is obviously a need to continue the studies on the properties of materials used in additive technologies in order to compile a list of materials with their properties and application characteristics in the design of the engine- flywheel.
Бесплатно
Transparent heaters based on the copper micromesh passivated by graf(ph)ene oxide
Статья научная
The paper presents the results of creating and researching the transparent heaters with enhanced performance characteristics. The heaters are based on a composite coating of a new type by contrast with classical solutions based on transparent conductive oxide films. Such a composite coating is copper micromesh obtained using a self-organized template, stabilized by a thin film of graphene oxide (GO). The micromesh coating is formed by magnetron sputtering of copper onto a template obtained as a result of self-organized cracking of a silica film. Then, a graphene oxide film protecting the micromesh coating from thermal and chemical degradation is applied to the micromesh coating by the spray-method. A composite coating with the surface resistance of 8.9 Ohm/sq is obtained with the transparency of 82.8 % at the wavelength of 550 nm. High uniformity of heating and stability of the composite coating are shown when operating under heating up to 97.2 °C for a long time (24 hours). The composite coating of the GO / Cu micro- mesh on a glass substrate 2 mm thick is characterized by the thermal resistance value of 134.2 °C·cm2·W-1, while the ITO literature sample on an equivalent substrate is characterized by the thermal resistance of 94.04 °C·cm2·W-1, which indicates higher heating efficiency at the same specific power dissipation. This fact opens up prospects for its use as an anti-icing coating in aerospace industry.
Бесплатно
Weld formation control at electron beam welding with beam oscillations
Статья научная
Electron beam welding is used extensively to produce essential machine parts. The control of the basic beam parameters - beam power or beam current at constant accelerating voltage, welding speed, current of focusing lens and distance between electron gun and welded sample surface - is not enough to obtain at most of the regimes sound welds. Control of the focus position using analysis of the high frequency component of the current, collected by plasma, at periodic interactions on the beam (the oscillation of the beam or modulation of the focusing current) could be a way for the formation of non-defect welds at these conditions. The statistical analysis of weld geometry is shown.
Бесплатно
Статья научная
Процесс совмещенного литья и прокатки-прессования (СЛИПП) целесообразно использовать для производства длинномерных деформированных полуфабрикатов из алюминия и его сплавов, из которых изготавливают электрические провода, заклепки, проволоку различного размера для выполнения сварочных работ в электротехнической и радиоэлектронной промышленности, а также в космическом машиностроении. Способ СЛИПП является перспективным направлением обработки металлов, позволяет существенно снизить трудо- и энергоемкость производства, однако его промышленное внедрение сдерживает в том числе и отсутствие алгоритмов автоматического управления. Особенно это важно для создающихся в настоящее время агрегатов СЛИПП, в состав которых входят различные узлы, обеспечивающие кристаллизацию и деформацию металла, его охлаждение, калибровку (при необходимости) и смотку готовых изделий в бухты. Автоматическое управление должно обеспечить заданный расход металла, одинаковый во всех узлах агрегата, заданные значения температуры металла на входе и выходе из деформирующего узла, согласовать скорость вращения приемного намоточного устройства с расходом металла. Для этого необходимо создать математическую модель, реализовать её программно и визуализировать. Проведена постановка задачи моделирования и представлена упрощенная математическая модель на основе обыкновенных дифференциальных уравнений для управления агрегатом совмещённого литья и прокатки-прессования для получения длинномерных изделий из алюминиевых сплавов. Математическая модель для управления агрегатом СЛИПП реализована в программных продуктах WinCC 7.0 и Step 7 с применением языков программирования FBD и SCL. Разработана мнемосхема процесса, с помощью тегов реализована её связь с моделью. Приведено описание структуры программы в ПО Step 7, представлен вариант расчёта стационарного режима работы установки на мнемосхеме.
Бесплатно
Абсорбционно-диффузионные холодильные агрегаты нового поколения
Статья научная
Рассмотрены особенности конструкций и способов работы перспективных абсорбционно-диффузионных холодильных агрегатов с парлифтным насосом, осуществляющим циркуляцию компонентов.
Бесплатно
Статья научная
Приведены результаты лабораторных испытаний новых металлополимерных материалов с высокой износостойкостью. Материалы получены способом диффузионной сварки в вакууме и предназначены для работы в опорах скольжения, могут работать без смазывания. Описана система автоматизированного выбора параметров технологического процесса.
Бесплатно
Статья научная
Статья содержит результаты исследований по автоматизации контроля геометрических характеристик зубчатых колес. Применение координатно-измерительных машин позволяет существенно повысить производительность и точность измерений. Однако их применение для контроля зубчатых колес требует использования специальных программ для проведения и обработки результатов измерений изделий со сложной формой поверхности. Использование для метрологического контроля геометрических характеристик червячных и конических зубчатых колес программного обеспечения позволяет достичь высокой точности проведения контрольно-измерительных работ. Для автоматизации контроля геометрических характеристик червячных и конических зубчатых колес создан дополнительный модуль к стандартной программе. С его помощью все точки измеряемой криволинейной поверхности зубчатых колес, полученные контактным методом по типовой программе измерений, структурируются в единый массив данных с протоколом измерений. На основе этих данных модуль формирует профиль измеренной поверхности зуба колеса и выстраивает геометрический контур профиля измеряемого зуба. Результатом работы модуля является формирование общего профиля всего зубчатого колеса и его сравнение с исходным (теоретическим) профилем зубчатого колеса в целом. Сам процесс контроля осуществляется в небольшом временном интервале, что позволяет использовать предложенный подход к автоматизации контроля профиля зубчатых колес в мелкосерийном производстве.
Бесплатно
Статья научная
Представлены результаты модернизации созданного коллективом авторов магнитоэллипсометрического комплекса. Проведена автоматизация процессов управления аппаратной частью и реализованы алгоритмы обработки сигналов магнитоэллипсометра. Возможности созданной системы были продемонстрированы на примере технологического цикла создания и in situ исследования структурных, оптических и магнитных свойств наноструктуры Fe/SiO 2/Si(100).
Бесплатно
Статья научная
Приведена методика автоматизации технологического процесса производства пресс-форм для изготовления манжетных уплотнителей за счет построения параметрических моделей контактных уплотнений манжетного типа, включающих оптимизацию их проектных параметров и формы в зависимости от конкретных заданных условий последующей эксплуатации для обеспечения заданного гарантированного ресурса работоспособности.
Бесплатно
Автоматизированная система оперативного управления производством предприятий малого бизнеса
Статья научная
Исследуется возмоэюностъ перевода традиционного производства в гиокое автоматизированное на основе использования АСУ 111. рассматривается автоматизированная система оперативного управления производством и приводится описание ее функциональной и обеспечивающей частей.
Бесплатно
Статья научная
Обеспечение жизнедеятельности человека в течение нескольких лет в изолированных условиях будущих марсианских и лунных баз представляется возможным при организации круговоротного процесса преобразования органических отходов, в том числе экзометаболитов человека (кал, урина), в необходимые ему продукты: воду, кислород и пищу. Перспективным способом организации такого круговоротного процесса является создание трехзвенной замкнутой экосистемы (ЗЭС): человек, звено получения удобрений из органических отходов и растения, где растения синтезируют необходимые человеку продукты. В работе рассмотрена оригинальная схема комплексной установки очистки жидких продуктов переработки экзометаболитов человека от поллютантов в процессе получения питательных растворов для выращивания растений в условиях ЗЭС. Переработку экзометаболитов человека осуществляли в устройстве физико-химического окисления в водной среде перекиси водорода под действием переменного электрического тока - в реакторе «мокрого» сжигания. Подобрано периферийное оборудование для организации системы автоматического управления установкой очистки, выявлены проблемы и разработаны подходы в автоматизации технологических процессов и создании программного обеспечения для взаимодействия человека с предлагаемой установкой. Выполнены эксперименты по выращиванию растений салата, подтверждающие эффективность предлагаемых процессов очистки жидких продуктов переработки экзометаболитов человека. Сделан вывод, что созданная комплексная установка очистки, оснащенная предлагаемым программным обеспечением, может быть использована для научных исследований применительно к тематике ЗЭС, в том числе космического назначения.
Бесплатно
Автоматизированная система управления манипулятором
Статья научная
Описано создание системы управления манипулятором. В качестве двигателей используются сервоприводы. Система автоматического управления сервоприводами состоит из персонального компьютера и управляемого с него контроллера сервоприводов. Приведены принципы работы сервоприводов и управления ими. Для управления сервоприводами применен пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор. Описан метод, позволяющий провести отладку и тестирование элементов системы управления при помощи виртуального моделирования. После отладки элементов системы управления на виртуальной модели создан контроллер. Используя написанную программу, реализовано управление сервоприводами. Предложенный метод позволяет проверить работоспособность системы управления до создания электронных устройств. Возможно использование данного метода виртуального моделирования систем управления при разработке различных управляющих систем, в которых команды подаются с компьютера через USB-порт.
Бесплатно
Автоматизированное оборудование и технология для пайки волноводных трактов космических аппаратов
Статья научная
Представляется автоматизированная технология и специализированное оборудование для индукционной пайки волноводных трактов из алюминиевых сплавов. Оборудование представляет собой индукционный генератор с набором индукторов для различных типоразмеров волноводов, управляемый от промышленного компьютера по информации от пирометров, контролирующих температуру вблизи зоны пайки на каждой из соединяемых деталей. В результате исследований распределения температурных полей в зоне пайки разработаны и оптимизированы конструкции индукторов, позволяющие приближать зону максимального нагрева к зоне пайки. Определены требования к точности позиционирования волновода в индукторе, обеспечивающие равномерность нагрева деталей и выравнивание их температур. Разработано программное обеспечение автоматизированной системы, позволяющее осуществлять автоматизированную тарировку пирометров, программное управление нагревом деталей и стабилизацию температуры в узком диапазоне выше температуры плавления припоя, но ниже температуры плавления волновода, что позволило автоматизировать процесс пайки, повысить качество волноводов и исключить прожоги. Программный продукт разработан на языке C++ в системе программирования Borland C++ Builder 6.0 с применением объектно ориентированного подхода. Работа с аппаратным обеспечением реализована посредством COM-портов с использованием WinApi, работа с платой PCI1710 - посредством сторонней библиотеки bdaqctrl.h, распространяемой бесплатно. Система имеет интуитивно понятный человеко-машинный интерфейс в стиле стандартных Windows-приложений, что позволяет работать с ней неподготовленному пользователю. Видеонаблюдение позволяет осуществлять дистанционное управление процессом и исключить электромагнитное воздействие на оператора. Разработан банк технологических режимов пайки волноводов, имеется возможность регистрации и документирования параметров процесса.
Бесплатно
Автоматизированный испытательный стенд для исследования волн деформаций в композитных конструкциях
Статья обзорная
Предложен испытательный стенд для исследования ударного нагружения композитных конструкций типа балок и пластин. Ударное нагружение осуществлялось ударником с пьезокерамическим датчиком силы со скоростью до 40 м/с. Регистрация результатов осуществляется с помощью компьютерной измерительной системы. Представлены результаты экспериментов по регистрации контактной силы удара и соответствующие расчеты нестационарных изгибных и сдвиговых волн деформаций для стеклопластиковых балок и пластин.
Бесплатно
Автоматическая система контроля концентраций О2
Статья научная
В Институте биофизики СО РАН разрабатывается физическая экспериментальная модель замкнутой экосистемы (ЭМЗЭ), моделирующей массообменные потоки в присутствии расчетной доли метаболизма че- ловека. Модель создана с целью проверки совместимости звена высших растений с разрабатываемыми биоло- гическим и физико-химическим звеньями переработки органических отходов. В этой связи ЭМЗЭ не содержит в себе ряд вспомогательных реакторов (разложения мочевины, нитрификации аммиака и синтеза перекиси водорода), непосредственное взаимодействие которых с растительным звеном либо исключено, либо не несет негативного воздействия на культивируемые растения. Отсутствие перечисленных реакторов ведет к дисба- лансу потоков веществ в системе, в частности, образуется избыточный кислород в результате процесса «мокрого» сжигания органических отходов в перекиси водорода. Для компенсации модельного газового баланса разрабатывается специальный газовый контур, в котором кислород удаляется путем связывания с водородом, получаемым электролизом внесистемной воды. Для управления данным процессом разработана система автоматического контроля концентрации газов, позволяющая без присутствия оператора поддерживать концентрацию водорода в безопасном диапазоне, останавливать процесс при достижении заданной концен- трации кислорода, а также записывать показания датчиков в базу данных для дальнейшей обработки. Поми- мо предложенного методологического подхода в работе с ЭМЗЭ разработанная система управления может быть использована в полномасштабных биотехнических системах жизнеобеспечения для контроля состава кислород/водородсодержащей газовой среды в газовых контурах других физико-химических технологических процессах, например, при синтезе перекиси водорода и нитрификации аммиака.
Бесплатно
