Способ многослойного наплавления монокока



Способ многослойного наплавления монокока
Способ многослойного наплавления монокока
Способ многослойного наплавления монокока

 


Владельцы патента RU 2609571:

Барыгин Валерий Викторович (RU)

Изобретение относится к способу изготовления многослойного монокока и может найти применение в транспортной и авиационной технике. Выполненяют послойный электронный чертеж монокока. Осуществляют наплавление лазерным лучом монокока на подложке, перпендикулярной продольной оси монокока, последовательно слой за слоем согласно электронного чертежа. Для наплавления лазерным лучом используют проволоку квадратного поперечного сечения, заданного состава и поперечного размера. При наплавлении очередного слоя осуществляют частичное расплавление стыкуемых поверхностей в зоне последующего соприкосновения автоматически подающейся проволоки и подложки или ранее наплавленного слоя настолько, чтобы их металлургически связать. Лазерный луч может быть как непрерывным, так и импульсным. В результате достигается точность лазерного наплавления монокока за счет частичного расплавления наплавляемой проволоки по стыкуемой поверхности и сокращение работ по дальнейшей финишной обработке поверхностей монокока. 2 ил., 1 пр.

 

Заявляемое техническое решение относится к области машиностроения, а именно к способам создания монококов, в основном применяемых в транспортной и авиационной технике.

Монокок - это цельная оболочка, являющаяся достаточно прочной для того, чтобы воспринимать и передавать нагрузки. Монокок с минимумом подкрепляющих конструктивных элементов - шпангоутов, лонжеронов, стрингеров, называют усиленным монококом.

Прототипом заявляемого технического решения является заявка на изобретение РФ №: 2013149841 от 08.11.2013 г., МПК-7: В29С 63/00, B23K 26/342. B23K 101/04, опубликованная 20.05.2015 г. и описывающая способ изготовления многослойной монококовой конструкции в виде единой непрерывной оболочки заданной конфигурации и аэродинамической формы с внутренними силовыми элементами, включающий лазерную многослойную наплавку слоев на подложку, отличающийся тем, что сначала выполняют послойный электронный чертеж изготавливаемой конструкции, подложку располагают в вертикальной плоскости и осуществляют на нее последовательно слой за слоем наплавку оболочки с внутренними силовыми элементами согласно электронному чертежу по меньшей мере одной рабочей лазерной головкой, которую перемещают в вертикальной плоскости с автоматической подачей проволоки из материала слоев и поступательно перемещают относительно продольной оси изготавливаемой конструкции, которую в процессе наплавки фиксируют по мере ее изготовления механизированными опорами, при этом в процессе наплавки изменяют ширину наплавляемого участка путем поступательного и продольного движения лазерного луча с заданной амплитудой.

Общие признаки прототипа и заявляемого технического решения: наличие подложки для выполнения работ по лазерному наплавлению, процесс наплавления монокока.

Отличие заявляемого технического решения от прототипа заключается в том, что в заявляемом техническом решении раскрыты возможности создания способа многослойного наплавления монокока, при котором происходит частичное расплавление автоматически подающейся проволоки по стыкуемой с монококом поверхности.

Цель разработки заявляемого технического решения - усовершенствование способа наплавления монокока, при котором осуществляется его более точное изготовление.

Техническая задача - разработка способа, позволяющего увеличить точность лазерного наплавления монокока за счет частичного расплавления наплавляемой проволоки по стыкуемой поверхности.

Технический результат применения заявляемого способа - увеличение точности наплавления и сокращение работ по дальнейшей финишной обработке поверхностей монокока.

Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что способ наплавления монокока включает выполнение послойного электронного чертежа монокока, наплавление монокока на подложке, установленной перпендикулярно продольной оси монокока последовательно слой за слоем согласно электронному чертежу посредством рабочей головки, причем наплавление рабочей головкой слоя монокока происходит в процессе плавления лазерным лучом автоматически подающейся проволоки заданного профиля, состава и характерного поперечного размера, при этом наплавление рабочей головкой очередного слоя происходит в процессе частичного расплавления стыкуемых поверхностей в зоне последующего соприкосновения автоматически подающейся проволоки и подложки или ранее наплавленного слоя настолько, чтобы их металлургически связать, при этом лазерный луч может быть как непрерывным, так и импульсным или вместо лазерного луча используют электронный луч.

Сущность заявляемого технического решения проиллюстрирована чертежами: схемой заявляемого способа фиг. 1 и примера конкретного выполнения фиг. 2, где:

1 - проволока;

2 - монокок:

3 - лазерный луч;

4 - области оплавления стыкуемых поверхностей;

5 - сплавленные поверхности проволоки и монокока;

6 - подложка;

7 – продольная ось.

ПРИМЕР конкретного выполнения способа изготовления монокока

Задача: Изготовить (показано на чертеже Фиг. 2) монокок 2 диаметром 1000 мм и длиной 1000 мм на подложке 6, представляющий собой стальную цилиндрическую оболочку толщиной 1,5 мм.

Технический процесс изготовления монокока заключается в следующем: изготавливают с помощью системы AutoCAD 3D-модель чертежа монокока.

В вертикальной плоскости неподвижно устанавливают металлическую подложку 6 представляющую собой фланец диаметром 1000 мм из стального листа толщиной 5 мм, таким образом, чтобы через ее геометрический центр О перпендикулярно ее плоскости проходила продольная ось 7 (далее в примере - Строительная ось) будущего монокока 2. Технологическое оборудование, на котором установлена лазерная головка с автоматически подающим проволоку устройством (далее в примере - Рабочая Головка), устанавливают с возможностью перемещения вдоль Строительной оси 7 монокока 2.

3D-модель разбивают на слои толщиной 1,5 мм в плоскости, перпендикулярной Строительной оси монокока 2.

Рабочей Головкой на подложке последовательно слой за слоем наплавляют монокок 2 согласно 3D модели чертежа. Наплавление Рабочей Головкой металлического слоя происходит в процессе плавления лазерным лучом 3 автоматически подающейся стальной проволоки 1 квадратного сечения со стороной 1,5 мм, при этом наплавление рабочей головкой очередного слоя происходит в процессе частичного расплавления стыкуемых поверхностей 4 в зоне последующего соприкосновения автоматически подающейся проволоки и подложки или ранее наплавленного слоя на глубину примерно 25-30% от длины стороны сечения проволоки с целью, чтобы их металлургически связать 5.

Мощность лазера около 500 Ватт.

Рабочая Головка, совершив наплавление на подложке 6 сталью 1-го слоя монокока шириной 1,5 мм вокруг Строительной оси по диаметру монокока 2, последовательно наплавляет (согласно чертежа) 2-й слой и так далее до завершения.

В уровне техники не обнаружено подобного сочетания технической эффективности и экономичности, что позволяет сделать вывод о том, что заявляемое техническое решение соответствует критериям «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленная применимость».

Технический результат применения заявляемого технического решения заключается в создании более точного способа изготовления монокока в виде единой непрерывной оболочки за счет того, что каждый наплавляемый слой после наплавления имеет деформацию лишь в области оплавления стыкуемых поверхностей.

Способ изготовления многослойного монокока, включающий создание 3D модели монокока с разбивкой на слои в плоскости, перпендикулярной продольной оси монокока, расположение подложки в плоскости , перпендикулярной упомянутой оси монокока, и наплавление монокока на подложке последовательно слой за слоем согласно 3D модели посредством лазерной головки, причем наплавление слоя монокока выполняют в процессе плавления лазерным лучом автоматически подаваемой проволоки заданного профиля, состава и размера поперечного сечения, отличающийся тем, что для наплавления используют проволоку квадратного поперечного сечения, при этом наплавление осуществляют с частичным расплавлением стыкуемых поверхностей , сначала - подаваемой проволоки и подложки, а затем - упомянутой проволоки и предыдущего наплавленного слоя, причем наплавление выполняют непрерывным или импульсным лазерным лучом.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу гибридной лазерной/дуговой сварки для стыковой сварки изделия из нержавеющей стали. В состыкованной части сварку осуществляют, направляя лазерное излучение и дуговой разряд по одной линии сварки таким образом, что за лазерной сваркой следует дуговая сварка TIG.

Изобретение относится к способу сварки корпуса измерительного преобразователя с корпусом измерительного устройства для установки и герметизации измерительных преобразователей в ультразвуковых расходомерах.
Изобретение относится к способу приваривания приварного элемента к сопрягаемой детали и может найти применение при изготовлении кузовов транспортных средств. Перед сваркой всю поверхность области сваривания по меньшей мере одного из соединяемых элементов покрывают равномерным слоем смачивающего вещества.

Изобретение относится к способу изготовлению сварных корпусов сосудов высокого давления из высокопрочных легированных сталей. Вначале получают тонкостенную оболочку путем резки труб из стали типа 28Х3СНМВФА на заготовки, калибровки, рекристаллизационного отжига, механической обработки, ротационной вытяжки за несколько переходов с промежуточными отжигами деформирующими роликами с треугольным профилем со скругленными по радиусу или (и) плоскими вершинами, установленными с различными зазорами относительно оправки.

Изобретение относится к лазерной сварке тавровых и угловых соединений и может быть использовано для изготовления ребристых интегральных конструкций из алюминиевых сплавов.

Изобретение относится к способу дуговой автоматической сварки кольцевых швов поворотных стыков труб. Осуществляют сборку свариваемых труб.

Изобретение относится к способу соединения деталей с внутренним покрытием и может быть использовано в машиностроении, металлургии, оборудовании для АЭС и космической технике.

Изобретение относится к способу создания тройникового соединения. Очищают поверхность основной трубы в месте приварки усиленного патрубка углового и осуществляют разметку упомянутого места и вырезку.

Изобретение относится к инструменту для удерживания конструктивного элемента турбомашины при креплении металлического элемента (32, 34) на данном конструктивном элементе и способу крепления металлического элемента (32, 34) на упомянутом конструктивном элементе.

Изобретение относится к способу лазерной сварки соединений труба - трубная доска. Предварительно перед сваркой осуществляют сборку соединений труба - трубная доска с зазором меньше 0,2 мм.

Изобретение относится к способу гибридной лазерной/дуговой сварки для стыковой сварки изделия из нержавеющей стали. В состыкованной части сварку осуществляют, направляя лазерное излучение и дуговой разряд по одной линии сварки таким образом, что за лазерной сваркой следует дуговая сварка TIG.

Изобретение относится к устройству для поглощения излучения оптического диапазона длин волн. Цилиндрический корпус выполнен с открытой с одной стороны внутренней полостью, в которой располагается конический элемент, обращенный своим острием в сторону подводимого излучения.

Изобретение относится к способу и устройствам для лазерной обработки и может быть использовано для расплавления, испарения или резки материла под действием лазерного излучения.

Установка содержит по меньшей мере два расположенных противоположно по бокам отверстия (О1, О2), через которые может протягиваться по меньшей мере одна металлическая лента, оболочку, содержащую первое и второе устройства с зажимными губками (М11, М12, M12s, М21, М22, M22s) для ленты, расположенные на пути протягивания ленты между двумя отверстиями, при этом упомянутые губки расположены поперечно, по меньшей мере, ширине ленты, головку (TL) установки для резки или сварки, испускающую пучок лазерного излучения в замкнутом пространстве, при этом упомянутый пучок является поперечно перемещаемым между парой губок (М11, М12), расположенных напротив одной из сторон поверхности ленты, причем в сжатом положении губок на ленте соединение губок (М11, М12, M12s; М21, М22, M22s) на поверхностях ленты приводит к образованию физического экрана (F1b) для лазерного излучения, препятствующего прохождению излучения через два отверстия оболочки.

Изобретение относится к области сварки и может быть использовано для изготовления путем лазерной сварки фасонной детали в виде таврового соединения стальных пластин, содержащей расположенные перпендикулярно друг другу стенку и полку, приваренную к стенке своей кромочной частью посредством плавления при однопроходном облучении лазерным лучом, направляемым со стороны одной из поверхностей полки.

Изобретение относится к способу придания супергидрофобных свойств поверхности металла. Воздействуют на упомянутую поверхность сфокусированным лучом импульсного лазерного излучения с длительностью импульсов в наносекундном диапазоне, осуществляют перемещение упомянутого луча относительно упомянутой поверхности по заранее заданному закону.

Изобретение относится к изготовлению металлических порошков. Способ включает нагрев металлического материала до температуры его плавления лазерным излучением, формирование из расплава капель, их охлаждение в свободном полете в среде нейтрального газа до температуры ниже температуры плавления металлического материала и сбор частиц порошка.

Изобретение относится к изготовлению металлического порошка. Способ включает нагрев металла донора порошка до температуры его плавления, формирование из него капель металла и их охлаждение в среде нейтрального газа и сбор порошка.

Изобретение относится к установке и способу изготовления детали путем селективной плавки порошка. Установка содержит средства образования луча, например лазерного луча или электронного луча, и средства перемещения точки воздействия луча на слой порошка.

Изобретение относится к изготовлению металлических порошков. Способ включает нагрев металла донора порошка до температуры его плавления, формирование из него капель металла и их охлаждение в среде нейтрального газа и сбор порошка.

Изобретение относится к способу сварки труб большого диаметра. Выполняют прихваточный шов сварочной горелкой с одновременным слежением за стыком кромок с помощью сканирующего датчика, расположенного перед сварочной горелкой. Непосредственно после сварки прихваточного шва осуществляют нанесение на него риски посредством лазерного луча или механического инструмента, положение которых корректируют посредством упомянутого датчика. Осуществляют гибридную лазерно-дуговую сварку корневого шва сварочной головкой, положение которой корректируют относительно стыка путем наведения упомянутого датчика на полученную риску. Изобретение позволяет избежать появления недопустимых дефектов в виде непроваров и несплавлений кромок в сварных швах при гибридной лазерно-дуговой сварке, которые могут возникать при отклонении лазерного луча от сварного стыка. 1 ил.
Наверх