|
СЕКЦИЯ «МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО»
УДК 621.791
АНУФРИЕВА Я.А.
КОМПЛЕКСНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ АДДИТИВНОГО
ПРОИЗВОДСТВА: ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Ануфриева Я.А., обучающаяся, yanaanufrievaa@gmail.com
г. Тюмень, Тюменский индустриальный университет
Аннотация
.
Важность применения комплексных технологий аддитивного производства
на основе сварки и соединений в авиационной промышленности несравнимы при
решении конкретных проблем, возникающих в рассматриваемой отрасли. Целью работы
является выявление тенденций и перспектив комплексных технологий аддитивного
производства в авиастроении. В результате исследования сформулированы
преимущества
использования
комплексного
аддитивного
производства
в
машиностроении и в повышении результативности технологических процессов сварки.
Ключевые слова:
сварочное производство, аддитивные технологии, машиностроение,
инновации.
Авиастроение как одна из подотраслей машиностроительного
комплекса требует наиболее повышенного внимания к качеству
изготовляемых изделий, двигателей и деталей, поскольку от качества
зависит безопасность жизни людей. В связи с этим, при проектировании и
производстве авиатехники используются передовые технологии и
инновации. За последние годы были разработаны новые методы и
связанные с ними оборудование и средства для точной и автоматической
обработки материалов и формирования конструктивно-технологических
элементов деталей.
С точки зрения привлекательности рынка в авиационной
промышленности очень большой интерес вызывает аддитивное
производство (в частности, использование лучей энергии: электронный
луч и лазерный луч).
Так, например Пекинский научно-исследовательский институт
технологий производства авиатехники (BAMTRI, Китай), занимаются
исследованиями в области комплексных нестандартных технологий
сварки, а также технологий соединений для авиационного производства.
Одним из направлений их научных исследований является изучение
электронного луча (EB) при электронно-лучевой сварке, включающее в
себя глубокую проникающую сварку, аддитивное производство,
электронно-лучевое физическое осаждение из паровой фазы для
теплозащитных
покрытий,
электронно-лучевое
текстурирование,
электронно-лучевую пайку и другую обработку материалов [1].
189
Сварка электронным лучом имеет ряд преимуществ, среди которых
высокая концентрация ввода теплоты в изделие, которая выделяется не
только на поверхности изделия, но и на некоторой глубине в объеме
основного металла. Фокусировкой электронного луча можно получить
пятно нагрева диаметром 0,0002 ... 5 мм, что позволяет за один проход
сваривать металлы толщиной от десятых долей миллиметра до 200 мм. В
результате можно получить швы, в которых соотношение глубины провара
к ширине до 20:1 и более. Появляется возможность сварки тугоплавких
металлов (вольфрама, тантала и др.), керамики и так далее. Малое
количество вводимой теплоты. Отсутствие насыщения расплавленного и
нагретого металла газами. Наоборот, в целом ряде случаев наблюдается
дегазация металла шва и повышение его пластических свойств. В
результате достигается высокое качество сварных соединений на
химически активных металлах и сплавах, таких как ниобий, цирконий,
титан, молибден и других [2].
Одна из EB машин была построена для глубокого проникновения
сварки титановых компонентов с толщиной до 150 мм. Превосходство
электронного луча было применено вместе с поверхностным
текстурированием для получения улучшенного соединения титанового
фланца с полимерным композитом, как показано на рисунке 1 [1].
Рис.1. Электронно-лучевое текстурирование поверхности для улучшения соединения
титанового фланца с композитным материалом [1]
В начале 1980-х годов в BAMTRI впервые была разработана
технология сверхпластичной формовки/диффузионного склеивания
(SPF/DB
) для изготовления панелей титана с целью снижения веса и
улучшения структурных характеристик.
В настоящее время многослойные титановые панели со сложными
конфигурациями изготовлены с учетом конкретных требований
авиационной промышленности, космического сектора и других областей.
190
Линейная фрикционная сварка (LFW) является уникальной
технологией для производства высокоэффективных аэродинамических
турбинных колес, с целью замены традиционных швов при соединении,
обеспечивающих снижение веса всей конструкции. Кроме того, в BAMTRI
была разработана сварка трением с перемешиванием ESAB (FSW)
специально для автоматизации производства.
С точки зрения исследования сварки, первоначальное формирование
комплексного аддитивного производства представляет собой наращивание
формы при помощи ручной дуговой сварки металла или с использованием
сварки в инертном газе вольфрамовым электродом, а также плазменной
сваркой с проволочной подачей для наплавки.
Для комплексного аддитивного производства применяются также
другие источники энергии, такие как электрические, химические,
электролитические – химические, механические и так далее. Также может
быть выполнено формование наплавки с применением блочного
соединения
(например,
фрикционная
сварка)
для
получения
непосредственно
интегрированных
монолитных
металлических
конструкционных элементов, в том числе аэродинамических бликов и
упрочненных планетарных панелей.
Комплексное аддитивное производство, основанное на блочном
соединении (в частности, сварка трением), представляет собой
инновационный подход для твердотельного соединения в образовании
профиля, близкого к заданному, путем сборки относительно простых
деталей [1].
Таким образом, аддитивное производство отличается от
традиционного. При аддитивном производстве структурные элементы
обычно образуются при осаждении металла. Такое осаждение обычно
выполняется поэтапно с использованием методов CAD/CAM, которые
основаны на подаче проволоки/порошка и плавлении с использованием
электронного или лазерного луча. По сравнению с традиционными
технологиями, аддитивное производство имеет множество преимуществ
таких как: изготовление профиля, близкого к заданному; высокую
эффективность; экономию материальных и временных ресурсов, гибкость
и оптимизацию производства.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Qiao Guan.
Комплексное аддитивное производство на основе
технологий сварки и соединений / Qiao Guan // Автоматическая сварка. –
2013. -
№ 10-11 (726). – С. 33-37.
2.
Электронно-лучевая сварка [Электронный ресурс] // Каталог
промышленного сварочного оборудования Рудетранс. – Режим доступа:
https://www.rudetrans.ru/o-svarke/elektronno-luchevaya-svarka/.
191
УДК 664
Do'stlaringiz bilan baham: |
