|
DOI: 10.14489/hb.2020.04.pp.011-019
Мальцев И. Е., Басов А. А., Борисов М. А., Быстров А. В.
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ФРАГМЕНТА ГИДРОКОНТУРА КОСМИЧЕСКОГО АППАРАТА, ПОЛУЧЕННОГО МЕТОДАМИ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
(c. 11-19)
Аннотация. Рассмотрены экспериментальные работы и их результаты по первичному исследованию возможности применения одной из разновидностей аддитивных технологий – метода послойного селективного лазерного плавления (SLM) при изготовлении элементов теплообменников и гидравлических контуров космических аппаратов. Традиционные технологии изготовления элементов гидроконтуров и теплообменных агрегатов космических аппаратов базируются на механической обработке и вакуумной высокотемпературной пайке, приводящих к длительному циклу и высокой себестоимости изготовления. В качестве альтернативы может быть рассмотрен метод послойного селективного лазерного плавления как способ изготовления, использующий трехмерную модель изделия, и не требующий дополнительной оснастки. Данный метод базируется на последовательном послойном сплавлении металлического порошка с предыдущими сплавленными слоями изделия под действием лазерного луча, формирующего локальную область жидкого расплава. Описаны экспериментальные работы по оценке возможности применения метода селективного лазерного плавления. Проведена оценка свариваемости образца, изготовленного по технологии селективного лазерного сплавления с наконечниками, произведенными по традиционной технологии. Представлены результаты испытаний на проницаемость конструкции по гелию. Определены направления для апробации метода селективного лазерного спекания на реальных конструкциях теплообменных агрегатов космических аппаратов. Предложена методика и приведены результаты исследования образца, синтезированного методом селективного лазерного спекания. На основании полученных результатов проведен анализ перспектив использования данного метода при производстве элементов гидроконтуров и теплообменных агрегатов космических аппаратов.
Ключевые слова: аддитивные технологии; космические аппараты; теплообменные агрегаты; элементы гидросистем; селективное лазерное сплавление; испытания.
Mal’tzev I. E., Basov A. A., Borisov M. A., Bystrov A. V.
STUDY OF THE PROPERTIES A FRAGMENT OF THE HYDRAULIC CIRCUIT OF THE SPACECRAFT, OBTAINED BY MEANS OF ADDITIVE TECHNOLOGIES
(pp. 11-19)
Abstract. The article discusses the course and results of experimental work on the initial study of the possibility of using one of the varieties of additive technologies – the method of layer-by-layer selective laser melting (SLM) in the manufacture of elements of heat exchangers and hydraulic circuits of spacecraft. Traditional manufacturing techniques for hydro-control elements and spacecraft heat exchangers are based on machining and high-temperature vacuum soldering, leading to a long cycle and high manufacturing costs. As an alternative, the method of layer-by-layer selective laser melting can be considered as a manufacturing method using a three-dimensional model of the product and not requiring additional equipment. This method is based on sequential layer-by-layer fusion of a metal powder with previous fused product layers under the action of a laser beam forming a local region of liquid melt. The article describes experimental work to assess the possibility of using the selective laser melting method. Assessed weld-ability of a sample made by selective laser fusion technology with tips made by traditional technology. Directions for testing the method of selective laser sintering on real structures of heat exchanging units of spacecraft have been determined. A technique is proposed and the results of a study of a sample synthesized by selective laser sintering are presented. Based on the results obtained, an analysis is made of the prospects for using this method in the production of elements of hydraulic circuits and heat exchange units of spacecraft.
Keywords: Additive technologies; Spacecraft; Heat exchange units; Hydraulic elements; Selective laser fusion; Tests.
И. Е. Мальцев (ЗАО «Завод экспериментального машиностроения» РКК «Энергия» (ЗАО «ЗЭМ»)
А. А. Басов («Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королева» (РКК «Энергия»), г. Королев, Московская обл., Россия)
М. А. Борисов (ЗАО «Завод экспериментального машиностроения» РКК «Энергия» (ЗАО «ЗЭМ»)
А. В. Быстров («Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С. П. Королева» (РКК «Энергия»), г. Королев, Московская обл., Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
I. E. Mal’tsev (ZAO Experimental Machine-Building Plant RSC Energia (ZAO ZEM); 2“Rocket and Space Corporation)
A. A. Basov (“Energy” named after S. P. Korolev” (RSC “Energy”), Korolev, Moscow Region, Russia)
M. A. Borisov (ZAO Experimental Machine-Building Plant RSC Energia (ZAO ZEM); 2“Rocket and Space Corporation)
A. V. Bystrov (“Energy” named after S. P. Korolev” (RSC “Energy”), Korolev, Moscow Region, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. ГОСТ Р 57558–2017. Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы. Ч. 1. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2017. 11 с.
2. Зайцев А. М., Шачнев С. Ю. Селективное спекание в производстве изделий ракетно-космической техники // Ритм. 2012. № 6(74). С. 34 – 36.
3. Аддитивные технологии ТК 182 [Электронный ресурс] // ВИАМ: [сайт]. [2016]. URL: https://viam.ru/ tk_182 (дата обращения: 17.05.2018).
4. Seifi M. et al. Overview of Materials Qualification needs for Metal Additive Manufacturing // JOM. 2016. V. 68, No. 3. P. 747 – 764.
5. Hedges D. M., Calder D. N. Near Net Shape Rapid Manufacture & Repair by LENS // Rapid Prototyping. 2006. V. 12(4), No. 1. P. 14.
6. Horn T. J., Harrysson O. L. A. Overview of Current Additive Manufacturing Technologies and Selec¬ted Applications // Science Progress. 2012. V. 95, No. 3. P. 255 – 282.
7. Микрин Е. А. Перспективы развития отечественной пилотируемой космонавтики // Космическая техника и технологии. 2017. № 1(16). С. 5 – 11.
8. Веселков В. В., Тюменцев Г. А., Козлов В. А. Экспериментальные работы по применению метода прямого лазерного выращивания при изготовлении деталей судовой трубопроводной арматуры // Вестник Гос. ун-та морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. 2018. Т. 10, № 3. С. 565 – 574. doi: 10.21821/2309-5180-2018-10-3-565-574
9. Gibson I., Rosen D., Stucker B. Additive Manufacturing Technologies: 3D Printing, Rapid Prototyping, and Direct Digital Manufacturing. 2nd ed. New York: Springer-Verlag, 2015.
10. ГОСТ Р 57911–2017. Изделия, полученные методом аддитивных технологических процессов. Термины и определения. М.: Стандартинформ, 2017. 3 с.
11. Влияние технологической ориентации образцов, изготовленных селективным лазерным спеканием, на их механические характеристики / А. Н. Королев и др. // Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С. П. Королева и других выдающихся отечественных ученых-пионеров освоения космического пространства, XLIII, 29 января – 1 февраля 2019 г.: сб. тезисов: в 2 т. / РАН, Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос», МГТУ им. Н. Э. Баумана. (Нац. исслед. ун-т). 2019. Т. 2. С. 188–189.
12. Anisotropy and Heterogeneity of Microstructure and Mechanical Properties in Metal Additive Manufacturing: A Critical Review / Y. Kok et al. // Materials & Design. 2018. V. 139, No. Supplement C. P. 565 – 586.
13. Wang X., Chou K. Residual Stress in Metal Parts Produced by Powder-bed Additive Manufacturing Processes // Proceedings of the 26th International Solid Freeform Fabrication Symposium. 2015. P. 1463 – 1474.
14. Lewandowski J. J., Seifi M. Metal Additive Manufacturing: a Review of Mechanical Properties // Annu. Rev. Mater. Res. 2016. V. 46, No. 1. P. 151 – 186.
15. The Metallurgy and Processing Science of Metal Additive Manufacturing / W. J. Sames et al. // International Materials Reviews. 2016. V. 61, No. 5. P. 315 – 360.
16. Исследование параметров анизотропии структуры материалов на основе полиамида при их изготовлении методом послойного лазерного спекания / П. А. Михалев и др. // Академические чтения по космонавтике, посвященные памяти академика С. П. Королева и других выдающихся отечественных ученых-пионеров освоения космического пространства, XLIII, 29 января – 1 февраля 2019 г.: сб. тезисов: в 2 т. / РАН, Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос», МГТУ им. Н. Э. Баумана. (Нац. исслед. ун-т). 2019. Т. 2. С. 189–190.
17. Frazier W. E. Metal Additive Manufacturing: a Review // Journal of Materials Engineering and Performance. 2014. V. 23, Is. 6. Р. 1917 – 1928. doi: 10.1007/s11665-014-0958-z.
18. ГОСТ Р 57589–2017. Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы. Ч. 2. Матер. для аддитивных технологических процессов. Общие требования. М.: Стандартинформ, 2017. 8 с.
19. Ультраструйная экспресс-диагностика материалов и изделий машиностроения / М. И. Абашин и др. // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского гос. политех. ун-та. 2011. № 2(123). С. 141 – 147.
20. Применение ультраструйной диагностики для оценки качества сварных швов / М. И. Абашин и др. // Сварочное производство. 2014. № 9. С. 26 – 29.
21. Ультраструйная экспресс-диагностика анизотропии поверхностного слоя материалов и изделий ракетно-космической техники / А. А. Барзов и др. // Инженерный журнал: наука и инновации. 2018. № 6(78). С. 4.
1. Additive processes. Basic principles. Part 1. Terms and definitions. (2017). Ru Standard No. GOST R 57558–2017. Russian Federation. Moscow: Standartinform. [in Russian language]
2. Zaytsev A. M., Shachnev S. Yu. (2012). Selective sintering in the manufacture of rocket and space technology products. Ritm, 74(6), pp. 34 – 36. [in Russian language]
3. Additive technologies TC 182. (2016). VIAM. Available at: https://viam.ru/ tk_182 (Accessed: 17.05.2018).
4. Seifi M. et al. (2016). Overview of Materials Qualification needs for Metal Additive Manufacturing. Journal of the Minerals Metals & Materials Society, Vol. 68, (3), pp. 747 – 764.
5. Hedges D. M., Calder D. N. (2006). Near Net Shape Rapid Manufacture & Repair by LENS. Rapid Prototyping, Vol. 12(4), (1).
6. Horn T. J., Harrysson O. L. (2012). A. Overview of Current Additive Manufacturing Technologies and Selected Applications. Science Progress, Vol. 95, (3), pp. 255 – 282.
7. Mikrin E. A. (2017). Prospects for the development of domestic manned space exploration. Kosmicheskaya tekhnika i tekhnologii, 16(1), pp. 5 – 11. [in Russian language]
8. Veselkov V. V., Tyumentsev G. A., Kozlov V. A. (2018). Experimental work on the application of the direct laser growth method in the manufacture of parts for ship valves. Vestnik Gosudarstvennogo universiteta morskogo i rechnogo flota im. admirala S. O. Makarova, Vol. 10, (3), pp. 565 – 574. [in Russian language] doi: 10.21821/2309-5180-2018-10-3-565-574
9. Gibson I., Rosen D., Stucker B. (2015). Additive Manufacturing Technologies: 3D Printing, Rapid Prototyping, and Direct Digital Manufacturing. 2nd ed. New York: Springer-Verlag.
10. Products obtained by the method of additive manufacturing processes. Terms and Definitions. (2017). Ru Standard No. GOST R 57911–2017. Russian Federation. Moscow: Standartinform. [in Russian language]
11. Korolev A. N. et al. (2019). Influence of the technological orientation of samples made by selective laser sintering on their mechanical characteristics. Academic readings in astronautics dedicated to the memory of academician S.P. Korolev and other prominent domestic pioneer scientists in space exploration: collection of abstracts: in 2 volumes, Vol. 2, pp. 188–189.RAN, Gosudarstvennaya korporatsiya po kosmicheskoy deyatel'nosti «Roskosmos», MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
12. Kok Y. et al. (2018). Anisotropy and Heterogeneity of Microstructure and Mechanical Properties in Metal Additive Manufacturing: A Critical Review. Materials & Design, Vol. 139, (Supplement C), pp. 565 – 586.
13. Wang X., Chou K. (2015). Residual Stress in Metal Parts Produced by Powder-bed Additive Manufacturing Processes. Proceedings of the 26th International Solid Freeform Fabrication Symposium, pp. 1463 – 1474.
14. Lewandowski J. J., Seifi M. (2016). Metal Additive Manufacturing: a Review of Mechanical Properties. Annual Review of Materials Research, Vol. 46, (1), pp. 151 – 186.
15. Sames W. J. et al. (2016). The Metallurgy and Processing Science of Metal Additive Manufacturing. International Materials Reviews, Vol. 61, (5), pp. 315 – 360.
16. Mihalev P. A. et al. (2019). Study of the anisotropy parameters of the structure of materials based on polyamide in their manufacture by the method of layered laser sintering. Academic readings in space related to the memory of Academician S.P. Korolev and other prominent Russian pioneer scientists in space exploration: collection of abstracts: in 2 volumes, Vol. 2, pp. 189–190. RAN, Gosudarstvennaya korporatsiya po kosmicheskoy deyatel'nosti «Roskosmos», MGTU im. N. E. Baumana. [in Russian language]
17. Frazier W. E. (2014). Metal Additive Manufacturing: a Review. Journal of Materials Engineering and Performance, Vol. 23, (6), pp. 1917 – 1928. doi: 10.1007/s11665-014-0958-z.
18. Additive processes. Basic principles. Part 2. Materials for additive manufacturing processes. General requirements. (2017). Ru Standard No. GOST R 57589–2017. Russian Federation. Moscow: Standartinform. [in Russian language]
19. Abashin M. I. et al. (2011). Ultra-jet express diagnostics of materials and engineering products. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti Sankt-Peterburgskogo gosudarstvennogo politekhnicheskogo universiteta, 123(2), pp. 141 – 147. [in Russian language]
20. Abashin M. I. et al. (2014). The use of ultra-jet diagnostics to assess the quality of welds. Svarochnoe proizvodstvo, (9), pp. 26 – 29. [in Russian language]
21. Barzov A. A. et al. (2018). Ultra-jet rapid diagnostics of anisotropy of the surface layer of materials and products of rocket and space technology. Inzhenerniy zhurnal: nauka i innovatsii, 78(6). [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/hb.2020.04.pp.011-019
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/hb.2020.04.pp.011-019
and fill out the form
.
|
Архив номеров
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»