Викладено оригінальний матеріал про фізичну суть та особливості процесів зварювання і споріднених технологій у космосі. Вперше систематизовано матеріал з даного питання. Узагальнено понад тридцятирічний досвід досліджень, які проводилися Інститутом електрозварювання ім. Є.О.Патона НАН України спільно з підприємствами космічної галузі промисловості. Докладно розглянуто особливості виконання в космосі процесів зварювання, паяння, різання та нанесення покриттів при монтажі та ремонті великогабаритних космічних апаратів, що літають на навколоземних орбітах, а також споруд, які знаходяться на Місяці та інших планетах. Багато уваги приділено конструюванню та використанню космічної зварювальної апаратури.

Рассмотрены вопросы формирования соединений узлов ферменных конструкций из тонкостенного профиля незамкнутого сечения (сплав 36НХТЮ) при электронно-лучевой пайке легкоплавким припоем с помощью универсального ручного инструмента (УРИ) на Земле и в космосе. Показано, что под действием на изделие неоднородного температурного поля образуется неоднородное паяное соединение, а в случае проплавления сборки - паяно-сварное. Последнее повышает конструкционную прочность узла и может использоваться для построения ферм в космосе. Условия микрогравитации, как показал проведенный на орбите эксперимент, улучшают формирование соединения за счет регулируемых сил поверхностного натяжения.

Приведены результаты экспериментов по электронно-лучевой сварке (ЭЛС) и дуговой сварке неплавящимся электродом в условиях микрогравитации. Даны технические параметры сварочных установок, а также описан способ создания условий микрогравитации с использованием шахты для свободного падения капсулы, в которой проводились эксперименты.

Основное внимание уделено оценке и исследованию образцов, полученных при подготовке совместного эксперимента с использованием полетной электронно-лучевой сварочной аппаратуры "Универсал", разработанной и поставленной в НАСА Институтом электросварки им. Е. О. Патона.

Описано устройство защиты от электронного пучка при ручной электронно-лучевой сварке в космосе. Устройство основано на кратковременном (0,002 с) зондировании с помощью электронного пучка свариваемых поверхностей. При увеличении расстояния от пушки до свариваемых поверхностей больше рабочего устройство снижает плотность мощности пучка до безопасного уровня и (или) полностью отключает пучок.

Проведены исследования механических свойств сварных соединений из тонколистовых ВТ1-0 (delta = 0,8 мм) и 12Х18Н10Т (delta = 1,0 мм), полученных ручной электронно-лучевой сваркой в открытом космосе и на Земле в обитаемой вакуумной камере. Показано, что значения временного сопротивления разрыву для титановых и стальных образцов, полученных в космосе и на Земле, одинаковы и составляют соответственно 453,5...472,9 и 600,6...619,0 МПа. Структурные характеристики упомянутых выше сварных соединений, полученных в различных условиях, имеют отличия. Содержание кислорода, водорода, углерода, азота во всех исследованных сварных соединениях не превышает средних значений, допустимых в соответствующих ГОСТах. Анализ результатов позволяет заключить, что процесс ручной электроннолучевой сварки тонколистового металла в открытом космосе на высоте 300 км осуществим и есть все основания предполагать, что сварные швы тонколистовых ВТ1-0 и 12Х18Н10Т, полученные на орбите, не будут уступать по качеству наземным аналогам.

Представлены основные научно-технические достижения РКК "Энергия" им. С. П. Королева за последнее десятилетие как иллюстрация успехов ракетно-космической отрасли на международном рынке передовых наукоемких технологий в интересах освоения космического пространства в XXI веке. Эти достижения являются результатом решения многообразных проблем сварки вместе с ведущей организацией в этой области - ИЭС им. Е. О. Патона.

Проанализированы факторы, представляющие опасность при проведении технологических работ с помощью электронно-лучевого инструмента в условиях космоса.

Рассмотрены результаты основных испытаний по проверке и установлению безопасности аппаратуры "Универсал" при выполнении сварочных операций в условиях открытого космоса и возможности снижения степени риска.

Приведены исследования свойств и структуры металла кольцевых соединений труб из стали 304SS, титанового сплава ПТ-3В и сплава монель, полученных способом орбитальной электронно-лучевой сварки в вакууме. Выполненные исследования ориентированы на применение оборудования и технологии орбитальной электронно-лучевой сварки для ремонта трубопроводов, расположенных снаружи функционирующих космических объектов.

Індекс рубрикатора НБУВ: К641.79 + К641.573-5

Рубрики:

Зварювання у космосі

Електронно-променеве зварювання металів (мікрозварювання)

Шифр НБУВ: Ж26970 Пошук видання у каталогах НБУВ 

В Інституті електрозварювання ім. Є. О. Патона створено нове покоління ручного електронно-променевого інструмента для зварювання і споріднених технологій під час виконання монтажних і ремонтно-відновлювальних робіт на пілотованих космічних апаратах у відкритому космосі. Передбачено можливість роботи інструмента не тільки в ручному, а й у автоматичному режимі з використанням робототехнічних пристроїв. Розроблена апаратура і технології можуть також застосовуватися під час виконання робіт, пов'язаних з освоєнням Місяця і у разі польоту на Марс. Проведено роботи з відпрацювання технології зварювання алюмінієвих і титанових сплавів, а також нержавіючих сталей за допомогою ручного електронно-променевого інструмента нового покоління. Одержані результати досліджень зварних з'єднань підтвердили високу дієздатність і надійність створеного обладнання.

Приведены результаты расчетных исследований влияния светотеневых границ, способствующих предварительному нагреву освещенных солнцем свариваемых пластин и интенсивному их охлаждению на теневой стороне в процессе электронно-лучевой сварки в условиях, имитирующих открытый космос, на напряженно-деформированное состояние. Для этого разработан комплекс численных методик и программных средств компьютерного моделирования кинетики полей температур, напряжений и деформаций при сварке плавлением встык пластин из алюминиевого сплава АМг6 с учетом существенно неоднородного внешнего температурного воздействия. Проанализировано влияние расположения светотеневых границ относительно сварного шва на формирующееся текущее и остаточное напряженное состояние алюминиевых пластин при сварке. Для этого на основе расчетной кинетики температурного поля, определяемой с учетом особенностей воздействия источника сварочного нагрева и условий внешнего нагрева и охлаждения, методом конечных элементов решены соответствующие задачи нестационарной термопластичности. Проведенные вычисления, в частности, показали, что распределение остаточных напряжений, формирующихся в сварных соединениях пластин из алюминиевого сплава АМг6 при различном расположении светотеневых границ, характеризуется максимальными напряжениями, которые не достигают предела текучести основного металла (170 - 180 МПа). Такие напряжения не должны существенно снижать механические характеристики и работоспособность сварных деталей и узлов, получаемых в условиях открытого космоса.

Індекс рубрикатора НБУВ: О6,1 + К641.79

Рубрики:

Міжпланетні сполучення (міжпланетні польоти)

Зварювання у космосі

Шифр НБУВ: Ж14846 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: К641.79

Рубрики:

Зварювання у космосі

Шифр НБУВ: Ж14846 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: О6,1 + К641.79

Рубрики:

Міжпланетні сполучення (міжпланетні польоти)

Зварювання у космосі

Шифр НБУВ: Ж14846 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розглянуто відображення історичних етапів зародження ідеї, підготовки та проведення перших експериментів зі зварювання матеріалів у космосі, виконаних 16 жовтня 1969 р. радянськими льотчиками-космонавтами Георгієм Степановичем Шоніним и Валерієм Миколайовичем Кубасовим на космічному кораблі "Союз-6". Оцінено внесок як окремих спеціалістів, так і цілих організацій у вирішення завдань підготовки експерименту, розробки та виготовлення необхідного обладнання. Показано провідну роль у вирішення вказаних завдань групи українських вчених Інституту електрозварювання ім. Є. О. Патона на чолі з академіком Борисом Євгеновичем Патоном. Досліджено чотириетапну періодизацію розробки, виготовлення та тестування обладнання та підготовки експерименту зі зварювання в космосі. Показано важливість результатів експериментів в умовах, що імітують космічні, для підготовки проведення експерименту безпосередньо в умовах космосу. Проведені дослідження дозволили виявити найбільш характерні особливості зварювання в умовах невагомості і вакууму. Показано, що саме шляхом детального аналізу результатів проведених наземних експериментів, а також експериментів на літаючій лабораторії ТУ-104, були відібрані найбільш перспективні методи для зварювання в умовах космосу, а саме: електронно-променеве зварювання; зварювання плавким електродом і зварювання стисненою дугою. Розглянуто особливості технічних рішень, які були втілені при розробці та виготовленні комплексного, повністю автономного пристрою для зварювання "Вулкан", що дозволяв виконувати на орбіті в автоматичному режимі електронно-променеве зварювання, зварювання стисненою дугою низького тиску і дугове зварювання плавким електродом. Показано, що визначальний внесок у розробку зварювальної установки "Вулкан" та підготовку першого у світі експерименту зі зварювання у космосі зробили українські вчені Інституту електрозварювання ім. Є. О. Патона та Інституту електродинаміки.

Індекс рубрикатора НБУВ: К641.79 + О6,1

Рубрики:

Зварювання у космосі

Міжпланетні сполучення (міжпланетні польоти)

Шифр НБУВ: Ж26970 Пошук видання у каталогах НБУВ