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.
Физтехи предложили аналитический способ описания передачи энергии от ультракороткого лазерного импульса к квантовому осциллятору, находящемуся в тепловом равновесии. Эта модель показывает, как сверхкороткие вспышки света возбуждают микроскопические системы — молекулы, кристаллы, плазмоны, фотоны и электронные центры в веществе. Это важно для разработки методов сверхбыстрого управления веществом, генерации терагерцового излучения и подбора оптимальных параметров лазерных импульсов для возбуждения заданных состояний материала.
Звезды типа Солнца в конце жизни превращаются в пульсирующего красного гиганта, а потом – в белого карлика. Ранее считали, что на этом этапе их планеты становятся слишком холодными, ведь белый карлик светит слабо. Новые наблюдения показали, что все намного сложнее и планета может даже прибавить свою температуру. Примерно в 80 световых годах от Земли лежит белый карлик WD 1856. Хотя он всего вдвое легче Солнца, по размерам близок к нашей планете (примерно на треть больше). За счет этого у него огромная плотность, поэтому, несмотря на отсутствие в нем термоядерных реакций (топливо уже кончилось), поверхность этой «мертвой» звезды разогрета почти до пяти тысяч градусов.
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.
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.
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.
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.
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