Российские учёные нашли способ повысить эффективность 3D-деталей в авиации
Безопасность авиационных перелётов — главная задача авиакомпаний, производителей самолётов и комплектующих к ним. Вот почему учёные постоянно работают над совершенствованием технологий, который в будущем могут повысить безопасность пассажирской авиации. Специалисты Пермского Политеха нашли способ повысить качество авиационных изделий, изготовленных при помощи технологии адаптивного производства. Научная статья была опубликована в журнале «Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника».
Особенность таких изделий заключается в особенностях самого производства и особенностях используемого оборудования, к которым также относится и стратегия формирование слоёв. Из-за этого проявляется наведенная анизотропия механических свойств, что в конечном итоге сказывается на распределение деформации и напряжения в изделии, подвергнутом нагрузке.
Появление неоднородности, связанной с пористостью и геометрией структуры при использовании адаптивного производства, негативным образом сказывается на таком показателе как сопротивлении усталости. Это свойство материалов противостоять разрушению при многократных нагрузках. Чтобы повысить прочность и износостойкость деталей из 3D-материалов, важно вести учёт влияния концентрации напряжений при наличии анизотропии.
Чтобы понять, как повысить эффективность применение деталей, созданных вышеуказанным методом в авиации, российские учёные исследовали характеристики сопротивления малоцикловой усталости аддитивного титанового сплава ВТ6. Именно данный материал является одним из ключевых, когда речь заходит о производстве авиационных и ракетных двигателях, а также различных приборов и деталей.
Наплавка материала была произведена методом холодного переноса металла. Остаточное напряжение сняли температурной обработки. Из готовой пластины вырезали образцы в параллельном и перпендикулярном направлениях к плоскости слоев.
Свойства полученного образца изучили при малоцикловой усталости и наличии концентрации напряжений. Специалисты Пермского политеха сравнили детали с концентратором и без него. В итоге удалось установить, направление вырезки в материале с концентратором практически никак не влияет на показатель сопротивления усталости.
«Циклическая долговечность горизонтально вырезанных образцов на 5-10 процентов больше, чем вертикальных. У первых проявляется наибольшая чувствительность к концентрации напряжений при долговечности порядка 105 циклов. Наибольшее определенное значение введенного эффективного коэффициента для них – 2,8. Для вертикально вырезанных образцов – от 1,8 до 2,2. От этих коэффициентов зависит срок эксплуатации изделия», — пояснил Артем Ильиных, кандидат технических наук, доцент кафедры «Экспериментальная механика и конструкционное материаловедение» ПНИПУ.
На практике научная работа позволит проектировать более долговечные изделия из 3D-материалов, обладающие высокой стойкостью к нагрузкам.