В ПНИПУ создали модель для прогноза дефектов лазерной наплавки металлических изделий
3d-печать 03.10.2022 Комментарии к записи В ПНИПУ создали модель для прогноза дефектов лазерной наплавки металлических изделий отключеныУченые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) совместно с предприятием «ОДК-Авиадвигатель» создали математическую модель, прогнозирующую дефекты лазерной наплавки металлических изделий. Так восстановление изношенных или поврежденных деталей с применением численного моделирования занимает меньше времени и становится менее финансово затратным для предприятия, сообщили ТАСС в пятницу в вузе.
«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 (деформация ремонтируемой детали под действием внутренних напряжений — прим. ТАСС). Наша разработка позволит прогнозировать поведение детали в процессе наплавки, что уменьшит брак при ремонте», — рассказал аспирант кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ Марат Бекмансуров.
Метод лазерной порошковой наплавки используется для восстановления изношенных или поврежденных металлических деталей. Мощный оптоволоконный лазер создает ванну расплава, куда в дальнейшем автоматически подается металлический порошок. Частой проблемой, которая встречается в этом процессе, является деформация детали.
По словам ученых, определение оптимального бездефектного режима наплавки для конкретных деталей экспериментальным путем является невыгодным из-за высоких финансовых и временных затрат, а зачастую и просто невозможным. Так 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.
«Используя экспериментальные цилиндрические образцы, разработчики провели калибровку модели по результатам измерения температурного поля. Это помогло 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, чтобы смоделировать процесс максимально приближенный к реальности», — сообщили в университете.
В итоге 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. Исследование пермских ученых уже опубликовано в журнале «Вестник ПНИПУ. Аэрокосмическая техника» за 2022 год.
Источник: https://nauka.tass.ru/nauka/15920333