Лого Сделано у нас
97

Лазерно-дуговая сварка и прямое лазерное выращивание — новейшие технологии СПбПУ

  • Процесс лазерно-дуговой сварки
  • Процесс лазерно-дуговой сварки

Процесс лазерно-дуговой сварки

Сотрудники Института лазерных и сварочных технологий Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого реализуют целый ряд передовых проектов, которым нет аналогов в мире.

Одним из таких уникальных проектов является установка для лазерно-дуговой сварки плоских секций для укрупнения листов, способная сводить за один проход 6 м сварного шва по металлу толщиной до 20 мм. Технология позволяет практически избавиться от угловых и термических деформаций в подобных крупногабаритных конструкциях.

«Идея гибридной сварки, а именно идея объединения лазерного луча и электрической дуги, существует с 1980-го года, — комментирует доктор технических наук, директор Института лазерных и сварочных технологий Г. А. Туричин. — Проблема производства заключалась в том, что стоимость подготовки крупногабаритного изделия под сварку выходила выше, чем стоимость самой сварки, поскольку необходимо было очень точно отфрезеровать кромку. Мы стали первыми, кто научился так управлять формированием сварного шва, что стенки его оказывались параллельными, — ситуация, при которой не возникает угловых деформаций конструкции. Скорость сварки с использованием такой машины относительно традиционных технологий можно повысить в 2-3 раза, что напрямую повлияет на экономическую эффективность».

Работа данной установки построена на совершенно новой физике, потому что в том месте, где лазерный луч и электрическая дуга воздействуют на металл, возникает особый тип газового разряда, так называемый гибридный разряд. Управление подобным объектом дает множество преимуществ: стабилизацию горения дуги, что необходимо для повышения скорости; частичное сжатие электрической дуги, что обеспечивает дополнительное сжатие сварного шва. Данная технология может применяться в производстве труб большого диаметра, в судостроении, авто- и машиностроении. В ближайшем будущем эта установка с небольшими модификациями может использоваться при производстве фюзеляжных панелей.

Институт лазерных и сварочных технологий СПбПУ выполняет еще один проект для авиационной промышленности. Технология, которой занимаются сотрудники института, настолько инновационна, что пока не имеет устоявшегося названия: «прямое лазерное выращивание» или «гетерофазная лазерная порошковая металлургия». Данная технология аддитивного производства является основой происходящей сейчас промышленной революции. Ее смысл заключается в том, что вместо традиционных широко используемых технологий литья и механической обработки, изделия изготавливаются путем выращивания из металлического порошка. Контролируемое плавление частиц порошка в поле лазерного излучения обеспечивается совмещением газопорошковой струи с лазерным лучом. Тогда частицы останутся в двухфазном состоянии, то есть будут частично жидкими и частично твердыми. После кристаллизации такой материал будет иметь структуру с мелким зерном, которая является залогом высокого уровня механических свойств.

В Институте лазерных и сварочных технологий Политехнического университета представлена первая, не имеющая аналогов в мире, отечественная установка для прямого лазерного выращивания, которая используется как для дальнейшего исследования данной аддитивной технологии, так и для производства компонентов авиационных двигателей.

  • Процесс прямого лазерного выращивнаия
  • Процесс прямого лазерного выращивнаия

Процесс прямого лазерного выращивания

Прямое лазерное выращивание позволяет значительно увеличить производительность процесса. Например, корпус камеры сгорания для небольшого газотурбинного двигателя можно вырастить с нуля за 3 часа, в то время как при использовании традиционных технологий на это уйдет около двух недель. Выигрыш производительности также заключается в том, что конструктор мгновенно видит результаты конструирования и может быстро вносить в них изменения. Процесс проектирования и создания новой техники посредством данной технологии повышается в десятки раз, поэтому внедрение в производство аддитивных технологий и называют новой технологической революцией.

Технология дает возможность комбинации нескольких газопорошковых струй и подачи различных материалов в зону выращивания, создавая тем самым изделия с градиентными свойствами, то есть одна часть детали может быть коррозионностойкой, а другая — жаростойкой. Тем самым значительно расширяются возможности конструкторов при разработке техники нового поколения.

«Это тот редкий случай, когда промышленный запрос существует еще до того, как разработана технология. Мы работаем по прямому заказу отечественной промышленности, а именно „Объединенной двигателестроительной корпорации“, — отмечает Глеб Туричин. — Поддержку оказывает и Министерство образования и науки РФ как проекту государственного значения».

Сотрудники института комплексно подходят к разработке инновационной технологии и занимаются не только физикой выращивания и проектированием машины, но и подготовкой профессиональных специалистов, которые будут способны эксплуатировать машину и реализовывать данную технологию в промышленных условиях. С этой целью в Институте металлургии, машиностроения и транспорта СПбПУ в этом году была запущена магистерская программа, посвященная аддитивному производству с помощью технологий прямого лазерного выращивания.

Технология нашла свое применение в таких наукоемких отраслях промышленности, как авиационное двигателестроение, судовое машиностроение, производство специальных изделий для машиностроения и даже в медицине, так как позволяет производить высокоточные имплантаты суставов и костей, в том числе из титана.

  • 1
    Геннадий С. Геннадий С.
    09.09.1521:35:43

       

  • 8
    Нет аватара иван иванов
    09.09.1521:39:57

    3д принтер с новым приципом действия ! шикарно.

    • 5
      dinis karabliov dinis karabliov
      10.09.1504:55:11

      3д принтер который печатает компоненты авиационных двигателей,причем наверно можно сказать используемых в горячей части двигателя,а не фигню всякую пластмассовую,как у некоторых.   

  • 4
    Нет аватара Сибиряк
    10.09.1504:40:57

    Быстрее массово внедрять необходимости одимо — конкуренты не дремлют.

  • 3
    Нет аватара Zor
    10.09.1504:51:32

    Такие технологии нам нужны!    

  • 2
    Вячеслав Зайцев Вячеслав Зайцев
    10.09.1507:46:45

    Здорово! Молодцы!Конкуренция Американской печати из порошка частей ракетного двигателя. ВНЕДРЯЙТЕ БЫСТРЕЕ!

  • 3
    Нет аватара trassersur
    10.09.1509:15:21

    А дельнейшее развитие технологии вааще сказка,     это когда несколько разных металлов используется и лучей. Афигеть чего делать можно. Это как у принтера, не один цвет, а несколько. *THUMBS UP*   

  • 0
    Нет аватара k_v
    10.09.1509:19:23

    Ссылки отключены поэтому желающие могут поискать на ютьюбе как это работает

    INTEGREX i-400AM

    Hybrid ( Additive and Subtractive manufacturing) machine by DMG Mori

    Отредактировано: k_v~10:21 10.09.15
  • -3
    Alexander Korolev
    10.09.1510:18:18

    Раздута степень значимости наших разработок начиная с заголовка.

    Технология лазерно- дуговой сварки была разработана ещё в конце 70-х в Англии.

    «Работа данной установки построена на совершенно новой физике,.» Насколько нова физика можно судить по книге «Laser-Arc Processes and Their Applications in Welding and Material Treatment», напечатанной в 2002 г.

    «Мы стали первыми, кто научился так управлять формированием сварного шва, что стенки его оказывались параллельными, — ситуация, при которой не возникает угловых деформаций конструкции."

    Хотелось бы прочитать про этот приоритет подробнее, в статье. На официальном сайте ИЛИСТ нет публикаций, к сожалению.

    Технология прямого лазерного выращивания также разработана не у нас. См. nami.ru/uploads/docs/centr_technology_docs/55a62fc89524bAT_metall.pdf

    Это:

    — DMD — Direct Metal Deposition (компания POM, США);

    — LENS — Laser Engineered Net Shape (Optomec, США );

    — DM — Direct Manufacturing (Sciaky, США),

    — MJS — Multiphase Jet Solidification (Fraunhofer IFAM, Германия; FDM, США) и др.

    В целом направление работы перспективное. Хорошо, что у нас что-то делается в направлении 3D- печати.

    • 4
      Zveruga Zveruga
      10.09.1510:44:10

      Раздута степень значимости наших разработок начиная с заголовка.

      А мне кажется вы неверно понимаете написанное.

      "Работа данной установки построена на совершенно новой физике,." Насколько нова физика можно судить по книге «Laser-Arc Processes and Their Applications in Welding and Material Treatment», напечатанной в 2002 г.

      Здесь очевидно речь идёт о другом процессе, который описывается в следующем абзаце.

      Мы стали первыми, кто научился так управлять формированием сварного шва, что стенки его оказывались параллельными, — ситуация, при которой не возникает угловых деформаций конструкции.

      Вот про это и идёт речь.

      Технология прямого лазерного выращивания также разработана не у нас. См.

      Наши учёные не копировали и не покупали чужой технологии. Они сами всё просчитали и сделали свой агрегат. Это и есть своя технология разработанная нами.

      Отредактировано: Zveruga~11:44 10.09.15
      • -9
        Alexander Korolev
        10.09.1512:28:52

        Да что вы говорите. Вы, наверное, сами придумали что можно в интернете сообщения писать?- компьютер то у вас особый, под вас собранный, программы особые установлены.

        Технология может выполняться на разном оборудовании, материалы могут варьироваться, технические параметры. Но суть её остаётся той же. Учите английский и читайте про Direct Deposition Additive Technology и разных её вариациях.

        • -4
          Нет аватара Лехастик
          10.09.1517:17:41

          Бесполезно. Он не понимает.

          Лучше, наверно, оставить попытки тут что-то кому-то объяснить — лучше просто читать.

          • -7
            Alexander Korolev
            11.09.1510:11:02

            Пишут то те же люди. если им не объяснять, читать будем жёлтую прессу националистического толка здесь. Работка ещё та.

        • 1
          Zveruga Zveruga
          10.09.1518:29:18

          Если у вас есть факты копирования, то предъявите их.

        • 2
          Zveruga Zveruga
          10.09.1518:32:22

          Вспомните о таком малоизвестном факте, как об открытии эксимерного лазера советскими учеными ru.wikipedia.org/wiki/Эксимерный_лазер

          А теперь скажите мне, все современные литографы в мире работают на советской технологии или нет?

    • 0
      Нет аватара Ra
      10.09.1523:22:17

      Для вас в тексте даже выделили. Но впрочем вам всё равно надо к окулисту…

      проектов является установка ДЛЯ лазерно-дуговой сварки плоских секций для укрупнения листов

      Здесь речь идет об установке ДЛЯ гибридной сварки.

      Вы даже не понимаете слово технология…

      Есть струйная печать. Эпсон применял пьезоэлемент. А вот вот другие фирмы — термоструйную (нагревание) печать.

      Струйная печать одна и кажется одна технология — печать чернилами, но технологии этой печати ДВЕ — с помощью пьезоэлемента и с помощью нагревания! Это хоть и МЕТОДЫ струйной печати, но тот же Эпсон считает, что это ТЕХНОЛОГИЯ.

      Также это и касается ПРЯМОГО лазерного выращивания.

      Та же технология DMLS:

      Порошковый материал подается в рабочую камеру в количествах, необходимых для нанесения одного слоя. Специальный валик выравнивает поданный материал в ровный слой и удаляет излишний материал из камеры, после чего лазерная головка спекает частицы свежего порошка между собой и с предыдущим слоем согласно контурам, определенным цифровой моделью. После завершения вычерчивания слоя, процесс повторяется: валик подает свежий материал и лазер начинает спекать следующий слой.

      Здесь же — порошковые струи и возможность их комбинации! Без всяких валиков и т. д.

      • -6
        Alexander Korolev
        11.09.1510:05:21

        Вам видимо лень посмотреть ссылку, которую я привёл. Статья на русском, наших же разработчиков. Можете без особого труда найти картинку, где изображена технология прямого лазерного выращивания. Порошковая струя металла. Вам даже ссылку на видео пытались дать выше.

        Легче всего кричать «ура». Труднее- что-то сделать для своей страны. В данном случае разобраться с описанной технологией.

        • 2
          Нет аватара Ra
          12.09.1501:04:22

          Шурик, сходите к окулисту и обязательно еще нейрохирургов посетите. А мало того, что вы слепы: у вас трудности с чтением, но еще трудности и с пониманием смысла написанного. Пусть мозгоправы вас обследуют ))))

          Да и вообще — с умственно отсталыми разговаривать не умею… Так что не обессудьте    

  • 0
    Zveruga Zveruga
    10.09.1511:30:22

    Таким агрегатом на Луне можно производить что угодно из местного сырья.

    • 0
      Нет аватара иван иванов
      10.09.1514:38:54

      Я тоже об этом думал.Зпаустить на луне 3д принтер печатающий бетоном(песок то на луне имеется)и печатать базы под управлением с земли.Правда простой бетон на водной основе не подойдет.Можно попробовать связующую на основе эпоксидных смол.

      • 1
        Zveruga Zveruga
        10.09.1518:34:52

        Зачем бетоном? На Луне полно алюминия, железа и титана.

        Отредактировано: Zveruga~11:05 11.09.15
    • 0
      VV Axntv VV Axntv
      10.09.1515:53:52

      Таким — нельзя. У них газопорошковая струя, а на Луне вакуум, инертного газа не напасёшься. Современные технологии 3d спекания наращивают слои, спекая неподвижный порошок, который насыпается и прогревается слой за слоем.

  • 0
    Нет аватара yu.f.pan
    10.09.1520:20:28

    В журнале: «Сварка и диагностика» 2009. № 3 есть статья доктора технических наук

    Г. А. Туричина (и других авторов) в которой описываются различные факторы и процессы, влияющие на формирование сварного соединения при лазерно-дуговой сварке, при этом, как в этой статье, так и в специализированных журналах и книгах по сварке не встречается столь громкий термин: «совершенно новая физика».

    Предлагаю относится к выражению: «совершенно новая физика» как к радостному эмоциональному возгласу и порадоваться достижениям сотрудников Института лазерных и сварочных технологий Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого.

  • 2
    leon_777 leon_777
    10.09.1520:58:01

    ++ Какие же возможности открываются прямо сейчас перед нами.

    Можно будет серийным образом делать такие изделия, что раньше и не снилось. А нынешние фрезерованные детали будут смотреться также забавно, как сейчас фотоаппарат «Лейка» образца 1945 года: изделие по-своему совершенное, но безнадежно устаревшее    

    Отредактировано: leon_777~21:59 10.09.15
Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,