Электронно-лучевая наплавка обеспечивает высокую точность, экономию материалов и позволяет создавать детали со сложной геометрией. Но для нее характерна высокая продолжительность производства — может занимать более суток, например, неделю. При этом важно, чтобы оператор следил за процессом. Для этого чаще всего применяют неспециализированные камеры, которые в агрессивных условиях (испарение металла, излучение) выдают некачественное изображение или просто выходят из строя. Ученые ПНИПУ разработали устройство защиты камеры для наблюдения электронно-лучевой аддитивной наплавки. Разработка позволит использовать более дешевое и доступное оборудование, защитит его от негативных производственных факторов.
Схема устройства ПНИПУ в разрезе / © Игорь Безукладников, ПНИПУ
Электронно-лучевая аддитивная наплавка — современная технология, которая используется для создания металлических объектов путем послойного наплавления материала с помощью электронного луча. Технология широко применяется в аэрокосмической, автомобильной, медицинской и других высокотехнологичных индустриях.
Электронно-лучевая аддитивная наплавка сочетает в себе преимущества аддитивного производства с высокой точностью и возможностью работы с разнообразными металлами, что делает ее привлекательной для многих современных отраслей.
При этом оператору необходимо следить за поверхностью слоев, чтобы оценить качество электронно-лучевой наплавки, предотвратить возникновение дефектов, обеспечить непрерывность и оптимизировать траекторию печати.
Длительный процесс активно влияет на оборудование. Испарение металла, генерация интенсивного излучения широкого диапазона частот (инфракрасный диапазон, видимый и рентгеновский спектр) в технологической зоне ведут к перегреву элементов камеры и засветке участков чувствительного элемента от поступающего излучения, возникновению нежелательных искажений изображений или выходу из строя полупроводниковых элементов от излучения. А также может нарушиться прозрачность оптических элементов от их запыления продуктами испарения.
Разработка ученых Пермского Политеха позволяет комплексно защищать установленную в нее видеокамеру от перегрева, зашумления видеосигнала из-за рентгеновского излучения, запыления оптики, избыточной интенсивности излучения. Устройство расширит диапазон возможных используемых видеокамер и снизит затраты на наблюдение процесса электронно-лучевой аддитивной наплавки.
«Устройство включает корпус в виде полого цилиндра с глухой стенкой в его верхней части и открытой нижней частью для размещения в нем видеокамеры. Глухая стенка выступает в качестве защитного элемента с центральным отверстием для предотвращения запыления путем продувки инертного газа. Также разработка включает контур охлаждения и рентгенозащитное стекло. Основные элементы изготовлены из жесткого газо- и гидронепроницаемого материала, стабильного при нагреве до температуры 100 градусов Цельсия», – поделился кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории методов создания и проектирования систем материал-технология-конструкция ПНИПУ Степан Варушкин.
«Наша разработка имеет несколько ключевых отличий от аналогов. Она не требует частого и сложного обслуживания, что существенно облегчает эксплуатацию. Кроме того, устройство оборудовано эффективной системой охлаждения и защитой от рентгеновского излучения, что обеспечивает безопасную и продолжительную работу видеокамеры. Также можно отметить высокую степень тепловой защиты и компоновку устройства, которая отличается относительно небольшими габаритами и упрощенной конструкцией», – дополнил кандидат технических наук, доцент кафедры автоматики и телемеханики ПНИПУ Игорь Безукладников.
Изобретение ученых Пермского Политеха защитит видеокамеры, которые необходимы для наблюдения электронно-лучевой аддитивной наплавки. Устройство позволит использовать более дешевое и доступное оборудование с меньшими затратами на временные и финансовые ресурсы. Разработка уже внедрена в лаборатории ПНИПУ. Ее также можно использовать для наблюдения за любыми процессами в защитной среде или в вакууме: другие аддитивные процессы, ремонтные работы, напыление, и так далее.
На разработку выдан патент. Работа выполнена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».
