Модель Пермского Политеха спрогнозирует дефекты при лазерной порошковой наплавке
Разработка ученых из Перми поможет при выборе оптимального набора параметров при ремонте самых сложных по форме деталей.
Для восстановления изношенных или поврежденных металлических деталей используют метод лазерной порошковой наплавки. Мощный оптоволоконный лазер создает ванну расплава, куда в дальнейшем автоматически подается металлический порошок. Частой проблемой, которая встречается в этом процессе, является деформация ремонтируемой детали под действием внутренних напряжений. Это приводит к дефекту, называемому короблением.
При разработке технологического процесса ремонта деталей методом лазерной порошковой наплавки одной из целей является прогнозирование дефектов коробления. Определение оптимального бездефектного режима наплавки для конкретных деталей экспериментальным путем невыгодно из-за высоких финансовых и временных затрат, а зачастую и просто невозможным.
Для решения этой проблемы научные сотрудники Пермского Политеха совместно с АО «ОДК-Авиадвигатель» разработали математическую модель расчета короблений при лазерной порошковой наплавке. С помощью численного моделирования ученые смогли с высокой точностью спрогнозировать поведение детали в процессе наплавки. В дальнейшем разработка поможет при выборе оптимального набора параметров при ремонте самых сложных по форме деталей.
Исследование опубликовано в журнале «Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника», 2022. Основной идеей ученых Пермского Политеха стало создание инструмента, который позволит быстро и качественно моделировать процесс лазерной порошковой наплавки и минимизировать конечные коробления при ремонтных работах.
«Без проведения расчетов предсказать поведение изделий, особенно малогабаритных и тонкостенных, при высоких температурах очень сложно. Возникающие дефекты могут окончательно привести ремонтируемую деталь в негодность. Поэтому для предварительного прогнозирования параметров процесса мы предложили использовать численное моделирование.
Такой метод позволит проводить расчеты перед проведением ремонтных технологических операций и оценить коробление. Наша разработка позволит прогнозировать поведение детали в процессе наплавки, что уменьшит брак при ремонте», — рассказывает аспирант кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ Марат Бекмансуров.
Используя экспериментальные цилиндрические образцы, разработчики провели калибровку модели по результатам измерения температурного поля. Результаты помогли провести решение механической задачи с определением поля напряжений и деформаций, как в наплавляемом материале, так и в теле ремонтируемой детали. Моделирование короблений ученые провели путем разделения наплавляемой части на дорожки. Каждая дорожка делилась на более мелкие элементы с целью смоделировать процесс максимально приближенный к реальности.
Сравнение результатов моделирования с результатами реальной лазерной порошковой наплавки подтвердило правильность разработанной модели. Расчеты показали достаточную вычислительную точность при минимальных временных затратах, что позволит использовать модель в реальном производстве.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно