• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
02.11.2022
ПНИПУ
357

В Перми нашли способ избежать дефектов в деталях самолетов

4.5

Сегодня во многих областях промышленности успешно используют металлические детали, полученные с помощью 3D-печати. В частности, послойная проволочная наплавка позволяет получать различные крупногабаритные изделия для авиастроения: обтекатели для двигателей, детали корпуса самолетов и другие части конструкций. Но в них часто встречаются дефекты – в частности, неравномерная структура и пористость. Эти особенности снижают их качество и механические свойства: прочность и стойкость к износу. Ученые Пермского Политеха изучают влияние вибрационных воздействий на процесс проволочной наплавки, который используют при создании металлических изделий. Разработчики создали математическую модель, которая позволит наиболее эффективно и качественно изготовлять новые детали.

В Перми нашли способ избежать дефектов в деталях самолетов / ©Getty images / Автор: Ptolemocratia Acerronius

Результаты исследования ученые представили в журнале «Вестник ПНИПУ. Механика». В работе также приняли участие специалисты Института механики сплошных сред УрО РАН (Пермь, Россия) и исследователи из Автономного университета Коауила (Сальтильо, Мексика). Разработка реализована при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Пермского края в рамках проекта международной исследовательской группы «Моделирование послойного синтеза наплавкой проволочных материалов в реальном времени. Разработка прототипа ПО».

Реализация предложенной математической модели в виде программного обеспечения позволит рассчитывать оптимальные параметры процесса проволочной наплавки. Прямых аналогов продукта нет в России и за рубежом. Итоговый программный комплекс обеспечит импортозамещение зарубежных программ, что позволит создавать новые металлические изделия гораздо быстрее и дешевле, обеспечив технологический суверенитет страны.

Качественное сравнение численного и натурного эксперимента по проволочной наплавке без вибрационных воздействий (слева) и с вибрационными воздействиями (справа) / ©Пресс-служба ПНИПУ

«В процессе наплавки проволока оплавляется под воздействием теплового источника, и жидкий металл стекает на подложку. С помощью вибрационных воздействий можно влиять на силу поверхностного натяжения расплавленного металла, что сказывается на движении жидкости. Это позволяет управлять толщиной и высотой наплавляемого слоя, а также изменять свойства материалов, улучшать свариваемость без дополнительной обработки, сокращать технологический цикл и время производства и снижать себестоимость изделий.

Мы предложили математическую модель течения жидкости с учетом поверхностного натяжения, применив метод гидродинамики сглаженных частиц. Этот метод имеет высокий потенциал производительности, что позволит точно и быстро моделировать процесс создания больших деталей», – отмечает один из разработчиков, аспирант кафедры «Сварочное производство, метрология и технология материалов» Пермского Политеха, младший научный сотрудник Роман Давлятшин.

Для верификации математической модели ученые провели серию численных экспериментов, смоделировав процесс отрыва висячей капли воды от цилиндрического подвеса, на который действовала вибрация. Данные качественно и количественно совпали с результатами натурных экспериментов.

«С помощью серии численных экспериментов со сталью мы определили, как поверхностное натяжение расплава зависит от скорости воздействия вибраций. Удалось выявить, что при вибрации со скоростью два метра в секунду поверхностное натяжение снижается на 30 процентов. Это обеспечивает непрерывное стекание металла с проволоки и улучшает качество наплавляемого изделия.

Моделирование процесса отрыва капли от цилиндрического подвеса при вибрационном воздействии (в разные моменты времени) / ©Пресс-служба ПНИПУ

А использование метода гидродинамики сглаженных частиц повышает производительность вычислений и позволяет напрямую моделировать вибрационные воздействия», – рассказывает руководитель проекта, профессор кафедры «Сварочное производство, метрология и технология материалов» Пермского Политеха, доктор технических наук, проректор по разработкам и инновациям Дмитрий Трушников.

По словам исследователей, разработанная математическая модель позволяет изучать влияние вибрации на натяжение различных жидкостей, в том числе жидких материалов. Это помогает определить оптимальные параметры производства при минимальном количестве натурных экспериментов. Разработка сможет улучшить качество важных изделий, сократить время их производства и снизить стоимость изготовления. Разработка выполнена в рамках Программы академического стратегического лидерства «Приоритет 2030»

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 14:24
Игорь Байдов

Команда китайских инженеров разработала модель магнитоэлектрического генератора, способного эффективно преобразовывать энергию падающих капель в электричество. Устройство может быть полезно для районов с повышенной сезонной влажностью. Разработка ученых в теории выглядит перспективно, но вызывает некоторые вопросы. В частности, пока не ясно, можно ли найти ей практическое применение.

Позавчера, 11:39
Александр Березин

Традиционное представление о роли человека в земных экосистемах известно: он нарушает их нормальную работу и снижает биоразнообразие. Однако первая попытка изучить следы пыльцы за последние 12 тысяч лет принесла скорее противоположные данные — как минимум для континентов, полностью расположенных в Северном полушарии.

Вчера, 15:43
Полина Меньшова

Настольные игры, как и многие другие групповые виды досуга, положительно влияют на психическое здоровье человека, обеспечивая социальное взаимодействие и отвлекая от рутины. Однако эффект игры «Подземелье и драконы» оказался более разносторонним.

15 июля
Александр Березин

Авторы нового исследования впервые показали, что круглые провалы в лунной поверхности не просто близки к многокилометровым пещерам на естественном спутнике Земли, но и располагают тоннелями, ведущими в глубину.

12 июля
Александр Березин

Falcon 9 Block 5 впервые за три сотни запусков дал частично неудачный полет. Ракета выводила 20 спутников компании SpaceX, с 15 связь уже пропала, еще пять могут быть потеряны в ближайшее время.

13 июля
Татьяна

Все клеточные организмы ученые ведут от гипотетического предка — LUCA. Существует масса предположений и расчетов о том, как он был устроен, где и когда возник. В новой работе исследователи из Великобритании попытались ответить на эти вопросы.

25 июня
Игорь Байдов

Ученые из Китая и Бельгии воссоздали в лаборатории условия, существовавшие на Меркурии четыре миллиарда лет назад, и выяснили, что они были идеальными для образования слоя алмазов, который с течением времени становился лишь толще.

21 июня
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

1 июля
Александр Березин

Необычный биологический вид, по оценке авторов новой научной работы, пригоден для заселения четвертой планеты без каких-либо предварительных условий — уже в том виде, в котором он существует сейчас. Поскольку речь идет о фотосинтетическом организме, он способен нарабатывать существенное количество кислорода. Интересно, что кандидат на терраформирование Марса сохранил жизнеспособность после месяца в жидком азоте.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно