CC BY
37
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2020. Том 1
УДК 653.598
ПЕРСПЕКТИВНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СВАРКИ В АВИА- И РАКЕТОСТРОЕНИИ
Н. С. Плеханов, А. В. Кравченко
Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
E-mail: NikitaPlekhanov@mail.ru
Данная статья знакомит вас с современной технологией сварки алюминиевых сплавов трением в авиационной и ракетной промышленности.
Ключевые слова: современные технологии, ракетно-космическая и авиационная промышленность, сварка, алюминий, сплавы, наука.
PERSPECTIVE WELDING TECHNOLOGY IN AIRCRAFT AND ROCKET
ENGINEERING
N.S. Plekhanov, A.V. Kravchenko
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: NikitaPlekhanov@mail.ru
This article introduces you to modern friction welding technology for aluminum alloys in the aviation and rocket industries.
Keywords: modern technologies, aviation industry, welding, aluminum, alloys, science.
Алюминиевые сплавы - одни из самых легких и прочных материалов, которые очень широко применяют при создании корпусов ракет и фюзеляжей самолетов. Однако они имеют существенный недостаток - металлические детали на основе серебристого металла не получается надежно скреплять посредством традиционной сварки плавлением. В результате производителям проходится применять заклепочные соединения, для создания которых они вынуждены накладывать элементы друг на друга, отсюда соответственно и увеличивается общий масса конструкции. Такой подход может негативно влияет на грузоподъемность современных самолетов, их потребление топлива и на стоимость авиабилетов. Данную задачу удалось решить российским ученым, которые смогли разработать инновационный способ сварки авиационных деталей.[1]
Современная технология сварки трением поможет нам уйти от использования заклепочных соединений в авиационной промышленности, что позволит производить фюзеляжи самолетов более легкими. Также данный способ сварки планируют применить для постройки космического корабля «Федерация». Корпус которого будут создавать из современного сверхлегкого сплава.
В основе технологии - механическое воздействие вращающегося сверла, которое разогревает материал и перемешивает его при дополнительном воздействии ультразвука, способствующего размягчению сплава. В результате получается надежный и герметичный шов, прочность которого выше, чем у основного материала изделия. В основе метода -нагрев металла соединяемых деталей до пластического состояния с помощью вращающегося инструмента из инструментальной стали, - рассказал директор Института физики прочности
Секция «Перспективные технологии и производство РКТ двойного назначения»
и материаловедения СО РАН Евгений Колубаев. - В результате воздействия материал из обеих кромок свариваемых деталей размягчается (не достигая плавления), «захватывается» сверлом и перемешивается, образуя прочное и герметичное соединение [2].
При этом для интенсификации процесса перемешивания и повышения качества сварных швов в процессе обработки было решено использовать мощное ультразвуковое излучение. По словам ученых, в результате исследований были подобраны оптимальные параметры вибрационного воздействия (частота 22 кГц и амплитуда до 15 мкм), при которых достигается наиболее интенсивное перемешивание сплава. Это повышает производительность оборудования, а также уменьшает вероятность появления дефектов и положительно сказывается на прочности соединения. Нововведения коснулись и инструмента для подведения ультразвука к свариваемым поверхностям - так учеными был разработан титановый резонансный волновод, который надежно соединяет источник излучения со свариваемой деталью [3].
В настоящее время оборудование и создаваемые с его помощью соединения успешно прошли испытания. В результате теста на разрыв пробных образцов сварные швы показали высокую надежность и оказались прочнее основного материала.
Введение технологии в авиационную промышленность может произойти в самое ближайшее время. Ученые не только создали сварочное оборудование, но и разработали программно-аппаратный комплекс для контроля соединений, которые получаются в результате его применения. По словам экспертов, система позволяет проводить ультразвуковую диагностику, цифровую рентгенографию, а также тепловизионный контроль и контроль методом вихревых токов. Инструментарий предполагается использовать как в процессе проведения сварки - для недопущения брака, так и в ходе испытаний при эксплуатации элементов фюзеляжа [4].
Стоит заметить, что применение данной технологии на этом не ограничивается.
С помощью новой установки создается возможность соединять не только авиационные детали, но и изготавливать космические аппараты. По итогам применения данной технологии мы получаем облегченную на 20-30 % внешнюю оболочку корабля.
Тем не менее, применение новой технологии и возможность ее внедрения может оказаться очень даже не простым делом, так как применение к деталям ультразвука с теми характеристиками которых мы хотим добиться, потребуется применения уникального оборудования, на создание которого может потребоваться достаточно много времени. Соответственно новую технологию довольно сложно масштабировать для обширного использования на предприятиях.
По мнению экспертов, применение установки начнется со сварки изделий для ракетно-космической отрасли и частично затронет авиастроение, вытесняя традиционные заклепочные соединения.
Библиографические ссылки
1. Compas.info [Электронный ресурс]. URL: ИЦ;р8://,^^^Сотра8.тГо/российская-прорывная-технология-сва.(дата обращения: 16.03.2020).
2. В.М. Белецкий, Г.А. Кривов. Алюминиевые сплавы (Состав, свойства, технология, применение) Справочник. Издательство: КОМИНТЕХ. 2005г. 218 с.
3. Новости-россии.гц-an. [Электронный ресурс]. URL: https://www.H0B0CTn/B-p0CCHH-создана-новая-технология-сварки-алюминиевых-сплавов-трением. (дата обращения: 16.03.2020).
© Плеханов Н. С., Кравченко А. В., 2020
