CC BY
0
УДК 624.454.008.6.004.12
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА КАМЕРЫ РАКЕТНОГО ДВИГАТЕЛЯ МАЛОЙ ТЯГИ, ИЗГОТОВЛЕННОЙ МЕТОДОМ 3D-ПЕЧАТИ НА ЛАЗЕРНОМ ПРИНТЕРЕ
Е. Е. Жигурова, К. Е. Мумбер, Р. А. Казаков, И. А. Фесенко, А. А. Фоменко Научный руководитель - В. П. Назаров
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
*Zhigurova.liza@mail.ru
Представлены результаты исследования качества, структуры, а также механические свойства материала, применяемого для изготовления ракетного двигателя методом лазерного сплавления.
Ключевые слова: аддитивные технологии, механические свойства, металлографический анализ.
QUALITY CONTROL OF A LOW-THRUST ROCKET ENGINE CHAMBER MADE BY 3D-PRINTING ON A LASER PRINTER
E. E. Zhigurova, K. E. Mumber, R. A. Kazakov, I. A. Fesenko, A. A Fomenko Scientific supervisor - V. P. Nazarov
ReshetnevSiberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
*Zhigurova.liza@mail.ru
The results of the study of the quality, structure, and mechanical properties of the material used for the manufacture of a rocket engine by laser melting are presented.
Keywords:additive manufacturing, mechanical property, metallurgical analysi.
В настоящее время происходит активное развитие аддитивных технологий. Эти технологии изменили традиционные этапы проектирования, конструирования и производство деталей и узлов, превратив их в процессы непрерывного создания изделий сложной формы. Модели создаются посредством наслаивания вещества, и при минимальной толщине слоя они очень близки к своему прототипу. Обычно толщина слоев в аддитивном производстве ~ 0,05 мм, и этого оказывается достаточно для обширного практического применения прототипов в авиастроении и ракетостроении [1]. Использование аддитивных технологий - один из примеров того, как новые разработки и оборудование могут существенно улучшать традиционное производство [2].
Для изделий, использующихся в ракетостроение, разрабатываются и изготавливаются опытные образцы из модельного материала. В данной работе рассматриваются вопросы контроля качества камеры-демонстратора ракетного двигателя малой тяги, напечатанная при помощи аддитивных технологий из порошка на основе алюминия AlSi10Mg марок АСП по ТУ 1791-011-49421776-2017.
Одним из проведенных испытаний, является изучение химического состава модельного материала. Определение химического состава материала проводилось на рентгенфлуоресцентном анализаторе X-MET 8000 на образцах, отпечатанных одновременно
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2022. Том 1
с печатью камеры. Оборудование для испытаний имеет сертификаты годности и аттестованы для применения на предприятии ракетно-космической отросли.
Содержание легирующих элементов материала (в %) представлено в таблице 1.
Таблица 1
Химический состав сплава, %
А1 81 м8 Fe
92,37-90,99 7,04-8,01 0,57-0,84 0,12
Результаты химического анализа соответствуют составу материала, заявленному заводом-изготовителем.
Для изучения качества структуры материала был проведён металлографический анализ на микроскопе №сопЕСЫР8ЕМА200, в ходе которого было выявлено присутствие в материале окисных плён протяженностью до 0,06-0,35 мм и участков с микропористостью до 0 0,004 мм (Рис.1).
Л.
а. б.
Рис.1. Наличие дефектов структуры материала а. присутствие окисных плен б. Участки с микропористостью
Для проверки механических характеристик проводились испытания материала камеры-демонстратора на растяжение и определение твердости по методу Виккерса [3]. В результате исследований были полученыдиаграммы напряжений, значение твердости материала, модуль упругости, предел прочности и предел текучести. Результаты приведены в таблице 2.
Таблица 2
Результаты испытаний
Наименова ние детали № образца Предел текучести (о02), Н/мм2 Предел прочности (ов), Н/мм2 Относительн ое удлинение (о,), % Твердость, НВ5/250 Модуль упругости, МПа^104
Образцы алюминиев ого сплава С термообработкой 133 242 10,0 72 1,17
С термообработкой 145 251 10,2 72 1,05
Без термообработки 249 375 7,6* 107 0,92
Без термообработки 240 376 7,8* 107 1,20
*образцы разрушились по кернам
Определение шероховатости поверхности камеры демонстратора в симметричных местах. Результаты представлены в таблице 3.
Таблица 3
Определение шероховатости поверхности_
Участок Шероховатость, мкм
1 Ra=17,18
2 Ra=22,32
3 Ra=15,12
4 Ra= 12,24
5 Ra=18,71
6 Ra=15,62
В результате проведенных исследований установлено, что параметры и характеристики материала камеры-демонстратора, изготовленной методом SD-печати из модельного материала Силумин РС-300 отличаются от справочных показателей, характерных для изделий, изготовленных из данного материала традиционными методами (штамповка, литье, механическая обработка). Следовательно, необходимо продолжать экспериментальную отработку технологии SD-печати путем выбора оптимальных параметров процесса лазерного сплавления, скорости печати, режимов термообработки и т.д.
Библиографические ссылки
1. Преображенская, Е. В. Технологии, материалы и оборудование аддитивных производств : учебное пособие / Е. В. Преображенская, Т. Н. Боровик, Н. С. Баранова. — Москва : РТУ МИРЭА, 2021 — Часть 1 — 2021. — 173 с. — ISBN 978-5-7339-1397-1. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/182474 (дата обращения: 30.03.2022). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
2. Кулик, В. И. Аддитивные технологии в производстве изделий авиационной и ракетно-космической техники : учебное пособие / В. И. Кулик, А. С. Нилов. — Санкт-Петербург : БГТУ "Военмех" им. Д.Ф. Устинова, 2018. — 160 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/122070 (дата обращения: 30.03.2022). — Режим доступа: для авториз. пользователей.
3. ГОСТ РИСО 6507-1—2007Металлы и сплавы. Определение твердости по Виккерсу. Часть 1. Метод измерения. Москва : ФГУП «СТАНДАРТИМФОРМ», 2007. - 16 с.
© Жигурова Е. Е., Мумбер К. Е., Казаков Р. А., Фесенко И. А., Фоменко А. А., 2022
