Метод лазерного текстурирования тел вращения для повышения адгезионной прочности титанового сплава
Авторы: Руденко М.С., Гирн А.В., Михеев А.Е., Шастовский П.С., Терлецкий Г.С.
Опубликовано в выпуске: #11(167)/2025
Раздел: Авиационная и ракетно-космическая техника | Рубрика: Проектирование, конструкция, производство, испытания и эксплуатация летательных аппаратов
Представлен метод лазерного текстурирования тел вращения из титанового сплава для повышения адгезионной прочности клеевых соединений в конструкциях космических аппаратов. Разработан универсальный алгоритм управления лазерной обработкой, обеспечивающий точное формирование спиральной и сетчатой текстуры поверхности материала с заданными параметрами: шагом между канавками, углом наклонаи длиной обрабатываемой зоны. Алгоритм расчета учитывает геометрические особенности деталей, включая диаметр криволинейной поверхности,а также синхронизирует скорость перемещения лазераи частоту вращения заготовкидля достижения равномерного распределения текстуры. Экспериментальные исследования проводились на цилиндрических образцах с двумя вариантами текстуры. Результаты испытаний показали, что лазерное текстурирование значительно повышает прочность клеевых соединений, значения которой превосходят показатели в случае механической обработки. Улучшение адгезионных свойств обусловлено увеличением шероховатости и созданием механических связейповерхности и клея. Метод лазерного текстурирования перспективен для применения в производстве силовых элементов космических аппаратов, таких, например, как соединения композитная труба—титановая втулка.
EDN KOXCDV
Литература
[1] Mishra S., Sridhara N., Mitra A., Yougandar B., Dash S.K., Agarwal S., Dey A. CO2 laser cutting of ultra thin (75 µm) glass based rigid optical solar reflector (OSR) for spacecraft application. Optics and Lasers in Engineering, 2017, vol. 90, pp. 128–138. DOI: 10.1016/j.optlaseng.2016.10.007
[2] Вятлев П.А., Шеманов А.Г., Горный С.Г., Юдин К.В., Григорьев П.С., Мишин Ю.Н. Анализ качества меандра фольгового электронагревателя космического назначения, изготовленного с использованием лазерного излучения. Инженерный журнал: наука и инновации, 2022, вып. 9. DOI: 10.18698/2308-6033-2022-9-2208
[3] Полищук Г.М., Сысоев В.К., Вятлев П.А., Лопота В.А., Туричин Г.А., Вартапетов С.К. Высокоэффективные лазерные технологии изготовления изделий ракетно-космической техники. Авиакосмическое приборостроение, 2008, № 4, с. 52–60.
[4] Min J., Wan H., Carlson B., Lin J., Sun C. Application of laser ablation in adhesive bonding of metallic materials: A review. Optics and Laser Technology, 2020, vol. 128, paper 106188. DOI: 10.1016/j.optlastec.2020.106188
[5] Wei Y., Jin X., Luo Q., Li Q., Sun G. Adhesively bonded joints — A review on design, manufacturing, experiments, modeling and challenges. Composites Part B: Engineering, 2024, vol. 276, p. 111225. DOI: 10.1016/j.compositesb.2024.111225
[6] Сибилева С.В., Каримова С.А. Обработка поверхности титановых сплавов для обеспечения адгезионных свойств (обзор). Авиационные материалы и технологии, 2013, № S2, с. 25–35.
[7] Гирн А.В., Руденко М.С., Тайгин В.Б., Михеев А.Е., Раводина Д.В. Влияние лазерной обработки поверхности титановых образцов на адгезионную прочность клеевых соединений. Космические аппараты и технологии, 2022, т. 6, № 2, с. 90–99. DOI: 10.26732/j.st.2022.2.03
[8] Руденко М.С., Гирн А.В., Михеев А.Е., Орешкин Д.И. Влияние лазерного текстурирования поверхности титанового сплава на адгезионную прочность клеевых соединений. Сибирский аэрокосмический журнал, 2024, т. 25, № 3, с. 391–403. DOI: 10.31772/2712-8970-2024-25-3-391-403