Елементи технології електронно-променевого зварювання алюмінієвих сплавів для монтажних і ремонтно-відновлюваних робіт на поверхні Місяця
DOI:
https://doi.org/10.15407/knit2024.02.040Ключові слова:
алюмінієві сплави, дефекти в швах, довготривалі місячні бази (ДМБ), електронно-променеве зварювання (ЕПЗ), елементний склад, зварні з’єднання (ЗЗ), зона термічного впливу (ЗТВ)., мікроструктура, макроструктура, метал шва, механічні властивості, надвисокий вакуум, нещільності, низькі температури, основний метал, пори, рентгенівська дефектоскопія, розгортка, система періодичного відхилення електронного пучкаАнотація
Експерименти зі зварювання у космосі, проведені на автоматичн ому обладнанні «Вулкан», а також зварювання ручним електронно-променевим інструментом УРІ у відкритому космосі показали, що електронно-променеве зварювання (ЕПЗ) є оптимал ьним технологічним процесом для виконання зварювальних робіт у космічних умовах. При цьому процесі ефек-
тивний коефіцієнт корисної дії становить 85...90 %, що є максимальним серед інших способів зварювання. ЕПЗ в умовах земної гравітації дозволяє забезпечити механічні та хімічні властивості зварних з’єднань, а також їхню щільність майже на рівні основного металу конструкції, що є неможливим при інших способах зварювання. Так, коефіцієнт міцності металу
шва зварних з’єднань із алюмінієвих сплавів, отриманих ЕПЗ, становить 0.85…0.93, а при дугових і плазмо-дугових спо- собах він становить 0.7…0.8. Водночас отримання таких властивостей зварних з’єднань у космічних умовах є складним.
Як відомо, знижена гравіт ація, низькі температури та надвисокий вакуум, які є природним середовищем на місячній по-верхні, сприяють утворенню внутрішніх нещільностей у вигляді пор у зварних швах (ЗШ). Це у першу чергу проявляється при зварюванні алюмінієвих сплавів, які вико ристовують ся як основний матеріал в конструкціях космічних апаратів.
Для отримання якісних зварних з’єднань і виключення в ЗШ таких дефектів, як пори, тріщини та несплавлення крайків у корені шва, було розроблено і виготовлено систему апаратури періодичного відхилення електронного пучка з програмова-ною інтенсивністю нагрівання по заданій траєкторії.
В результаті проведених технологічних робіт з використанням комплексу апаратури періодичного відхилення електро-нного пучка було отримано зварні з’єднання (ЗЗ) зі сплавів АМг6, А1570 та 1201 товщиною від 2 до 8 мм. Отримані ЗЗ підлягали візуальному огляду, рентгенівському контролю на визначення зовнішніх і внутрішніх дефектів у швах. Також було
проведено механічні випробування на міцність опору розривом, визначено елементний склад та виконано металографічні дослідження ЗЗ, отриманих запропонованим способом. Результати випробувань показали високу якість ЗЗ із алюмінієвих сплавів, отриманих ЕПЗ за допомогою системи періодичного відхилення електронного пучка з програмованою інтенсивніс-
тю нагріву по заданій траєкторії.
Метою даної роботи були аналіз способів дегазації розплавленого металу зварювальної ванни, а також розробка і випробування елементів технологічного процесу ЕПЗ алюмінієвих сплавів за допомогою створеної апаратури, які при виконанні монтажних та ремонтно-відновлювальних робіт на поверхні Місяця дозволять отримувати якісні ЗЗ, що відповіда-
ють вимогам до конструкцій космічного призначення.
Посилання
Bashenko V. V., Vikhman V. B. (2008). The state and prospects of the development of electronically. Raming welding. Technologies and equipment of electron-beam welding. Materials I S.-Petersb. Int. Scientific and Technology, Off., May 19–22,
St. Petersburg: Vit-Print, 5–21 [in Russian].
Bondarev A. A., Rabkin D. A. (1974). Evaporation of easily fluent elements during electron-beav welding of aluminum
alloys. Automatic welding, № 3 (252), 13—16 [in Russian].
Bondarev A. A., Ternovoy E. G. (2010). Features of the formation of seams and properties of joints of aluminum and
magnesium alloys under conditions simulating space conditions. Automatic welding, № 11, 22—27 [in Russian].
Ishchenko A. Ya., Labur T. M. (2013). Welding of modern structures from aluminum alloys. Kyiv: Naukova Dumka, 414 р. [in
Russian].
Olshanskaya T. V., Salomatova E. S. (2016). Review of modern methods of electron beam control in electron beam welding.
News PNIP U. Engineering, materials science, 18, № 4.
Paton B. E., Lapchinsky V. F. (1998). Welding and related technologies in space. Peculiarities and Prospects. Kyiv. Naukova
dumka, 182 p. [in Russian].
Rabkin D. M. (1986). Metallurgy of fusion welding of aluminum and its alloys. Kyiv: Naukova Dumka, 256 р. [in Russian].
Solovyov V. G., Lankin Yu. M., Romanova I.Y u. (2022). Sweep programming electronic beam for heat treatment welding.
Automatic welding, № 4, 1—7.
Ternovyi Y. G., Paton B. E., Lobanov L. М., Asnis Y. А., Zubchenko Yu. V., Statkevych І. І. (2019). Complex of equipment
for electron-beam welding in Moon surface conditions. 7 Int. conf. “Space technologies: present and future”: Abstracts reports.
Dnipro, 113 [in Ukrainian].
Ternovyi Y. G., Lobanov L. М. (2019). Features of electron-beam welding of thick-walled shells made of aluminium alloys.
Int. conf. “Space technologies: present and future”: Abstracts reports. Dnipro, 93 [in Russian].
Paton B. E., Lobanov L. M., Asnis Yu. A., Ternovyi Y. H., Zubchenko Yu. V. (2017). Equipment and technology for electron-beam welding in space. Space Materials and Technologies, 23(4), 27—32 [in Ukrainian].
Paton B. E., Lobanov L. M., Naidich Yu. V., Asnis Yu. A., Zubchenko Yu. V., Ternovyi E. G., Volkov V. S., Kostyuk B. D.,
Umanskii V. P. (2018). New electron beam gun for welding in space. Science and Technology of Welding and Joining, 20, 1—7.
