Руководитель проекта: д.т.н. Туричин Глеб Андреевич
Грант РФФИ. Номер проекта 19-51-12010.
Цель научно-исследовательского проекта: разработка физических и математических основ для создания программы компьютерного моделирования, позволяющей определить оптимальные параметры для атмосферного электронно-лучевого выращивания (NVEB-AM-NonVacuum Electron Beam Additive Manufacturing) из металлических материалов, подаваемых в зону воздействия в виде проволоки
Количество членов научного коллектива 8
Срок выполнения 2 года (2019-2020).
Аннотация
Проект направлен на решение фундаментальной проблемы теории процессов, протекающих при изготовлении деталей и изделий из металлических сплавов с помощью аддитивных технологии, в случае использования электронного луча в качестве источника нагрева. Для решения проблемы требуется проведение комплексных теоретических и экспериментальных исследований тепловых и гидродинамических процессов в расплаве и твердом состоянии при высокоскоростном воздействии мощного электронного луча в атмосфере на поверхность металла.
Проект посвящен исследованию физической природы и моделированию процесса выращивание в атмосфере при использовании электронного луча в качестве источника нагрева. Основное направление работ в рамках данного проекта связано с теоретическим исследованием и математическим описанием процесса вневакуумного электронно-лучевого выращивания, проведением экспериментальных исследований по результатам моделирования, верификации модели и создания специального программного обеспечения для выполнения численного эксперимента.
Основные результаты:
По итогам проекта были опубликованы следующие работы:
D. Mukin, E. Valdaytseva, T. Hassel, G. Klimov, S. Shalnova, Modelling of heat transfer process in non-vacuum electron beam additive manufacturing with CuSi3 alloy wire // Materials Today: Proceedings Vol. 30, 2019, Pp. 373-379
Сборник РФФИ, Решение обратной задачи формирования стенки при выращивании вневакуумным электронным лучом с использованием проволоки // Туричин Г.А., Хассель Т., Мукин Д.В., Станкевич С.Л., Валдайцева Е.А., Климов Г.Г., Шальнова С.А., Климова-Корсмик О.Г.
Программа для расчета размеров и формы валика при вневакуумном электронно-лучевом выращивании с использованием проволоки из медных сплавов. Валдайцева Е.А, Туричин Г.А., Мукин Д.В., Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ Номер свидетельства: RU 2021619465 Патентное ведомство: Россия. Год публикации: 2021. Номер заявки: 2021612633 Дата регистрации: 19.02.2021. Дата публикации: 10.06.2021.
Грант РФФИ. Номер проекта 19-51-12010.
Цель научно-исследовательского проекта: разработка физических и математических основ для создания программы компьютерного моделирования, позволяющей определить оптимальные параметры для атмосферного электронно-лучевого выращивания (NVEB-AM-NonVacuum Electron Beam Additive Manufacturing) из металлических материалов, подаваемых в зону воздействия в виде проволоки
Количество членов научного коллектива 8
Срок выполнения 2 года (2019-2020).
Аннотация
Проект направлен на решение фундаментальной проблемы теории процессов, протекающих при изготовлении деталей и изделий из металлических сплавов с помощью аддитивных технологии, в случае использования электронного луча в качестве источника нагрева. Для решения проблемы требуется проведение комплексных теоретических и экспериментальных исследований тепловых и гидродинамических процессов в расплаве и твердом состоянии при высокоскоростном воздействии мощного электронного луча в атмосфере на поверхность металла.
Проект посвящен исследованию физической природы и моделированию процесса выращивание в атмосфере при использовании электронного луча в качестве источника нагрева. Основное направление работ в рамках данного проекта связано с теоретическим исследованием и математическим описанием процесса вневакуумного электронно-лучевого выращивания, проведением экспериментальных исследований по результатам моделирования, верификации модели и создания специального программного обеспечения для выполнения численного эксперимента.
Основные результаты:
- Проведены экспериментальные исследования влияния параметров процесса, таких как скорость движения электронного луча, скорость подачи проволоки, позиция подачи проволоки, мощность луча и рабочее расстояние, на процесс выращивания образцов. При этом с помощью высокоскоростной камеры фиксировалось формирование сварного шва, перенос материала со сварочной проволоки на образец (капельный и прямое расплавление на образец) и перенос тепла. Зондовые измерения позволили определить фактической распределения тока электронного луча. Свойства выращенных образцов изучались с помощью коррозионных испытаний и металлографических исследований (исследования шлифов материала с помощью СЭМ и оптического электронного микроскопа). Для проведения экспериментальных исследований была использована вневакуумная электронно-лучевая установка института материаловедения Ганноверского университета с ускоряющим напряжением 175 кВ. Выращивание проводилось из проволоки на основе медного сплава ввиду их активного применения во многих отраслях промышленности.
- Создано теоретическое описание и разработана математическая модель процессов, протекающих при вневакуумном электроннолучевом выращивании из проволоки. Были построены модели процессов плавления проволоки, теплопереноса в подложке и выращиваемой стенке, формирования ванны расплава и конечного валика на поверхности стенки. На основе разработанных моделей был создан специализированный программный модуль, позволяющий рассчитывать размеры и форму валика при варьировании таких параметров процесса, как ток луча, ускоряющее напряжение, скорость перемещения луча, скорость подачи проволоки, диаметр проволоки, свойства материала.
По итогам проекта были опубликованы следующие работы:
D. Mukin, E. Valdaytseva, T. Hassel, G. Klimov, S. Shalnova, Modelling of heat transfer process in non-vacuum electron beam additive manufacturing with CuSi3 alloy wire // Materials Today: Proceedings Vol. 30, 2019, Pp. 373-379
Сборник РФФИ, Решение обратной задачи формирования стенки при выращивании вневакуумным электронным лучом с использованием проволоки // Туричин Г.А., Хассель Т., Мукин Д.В., Станкевич С.Л., Валдайцева Е.А., Климов Г.Г., Шальнова С.А., Климова-Корсмик О.Г.
Программа для расчета размеров и формы валика при вневакуумном электронно-лучевом выращивании с использованием проволоки из медных сплавов. Валдайцева Е.А, Туричин Г.А., Мукин Д.В., Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ Номер свидетельства: RU 2021619465 Патентное ведомство: Россия. Год публикации: 2021. Номер заявки: 2021612633 Дата регистрации: 19.02.2021. Дата публикации: 10.06.2021.