... Если знаешь его (противника) и знаешь себя, сражайся хоть сто раз, опасности не будет; если знаешь себя, а его не знаешь, один раз победишь, другой раз потерпишь поражение; если не знаешь ни себя, ни его, каждый раз, когда будешь сражаться, будешь терпеть поражение. (с)
Эти древние истины справедливы для противоборства не только военного, но и невоенного. Особенно для такого пока ещё из последних сил ожесточенно-невоенного, как сейчас. Поэтому страна должна отлично знать и своих героев, и своих врагов.
Ведь «Если не будет своих героев, то будут чужие». А тогда поражение гарантировано.
В общем, в этой и ещё нескольких следующих статьях будем говорить о наших героях - СпецМастерах и об их поистине революционных свершениях.
--- Если вернуться к ... последствиям неожиданно быстрого для российских условий союза промышленности и науки, то заказанное Самарским заводом им.Кузнецова [титановое] кольцо диаметром почти два метра, выращенное всего за 200 нормо-часов с машиностроительной точностью (и в 15 раз быстрее, чем традиционным способом ), вызвало настоящий переполох в западном научно-техническом сообществе, считающем эту прогрессивную сферу исключительно своей монополией.
Это тот редкий случай, когда промышленный запрос существует еще до того, как разработана технология. Мы работаем по прямому заказу отечественной промышленности, а именно «Объединенной двигателестроительной корпорации»...
--- shed: Реакция «монополистов» будет тем более понятна, если учесть, что команда Глеба Туричина выскочила, для них, буквально ниоткуда, - как чёртик из табакерки. А для нас, - как «засадный полк Боброка».
Появления нашего засадного полка совсем не ждали потому, что занял он плацдарм на абсолютно для всех неожиданном участке фронта аддитивных технологий. А не на участке хоть и новом, но довольно исхоженном, - на котором было с кого брать пример.
Но:
----- Глеб Туричин: технологии послойного выращивания (это то, что сейчас называется SLS/SLM. SLM – это когда плавится, а SLS – это когда спекается) ограничены в габаритах. Потому что нужно сканировать лазерным лучиком, а сделать поле сканирования лазерного луча больше, чем полметра на полметра без потери качества фокусировки пока никак не получается.
Это хорошая технология для производства мелкого и точного – со сложными формами, внутренними каналами, полостями. Как сейчас говорят, с теоретическими поверхностями. Какую кривулю конструктор начертил, такая и будет, что бы ему в голову ни пришло. И это оперативно.
И всё вроде бы неплохо. Но на пути реального промышленного применения встают две вещи. Вещь первая — это низкая производительность послойных технологий.
В реальности производительность машин для послойного выращивания ограничена десятками, редко — сотнями грамм в час. В принципе приемлемо, если, конечно, не нужно создать изделие весом 200 килограмм, например любимую нами среднюю опору газотурбинного двигателя.
Тогда получается, что срок производства этой опоры по технологии послойного выращивания составит примерно 600 часов. Вряд ли кто-то способен выждать столько времени, и вряд ли можно обеспечить непрерывную работу технологической установки на протяжении 600 часов. Второй момент — то, что эта опора является изделием диаметром примерно два метра, таких послойных машин просто нет. Невозможно такую точную механику, которая нужна для этих послойных машин, в таком масштабе организовать.
А вторая причина, — это качество материала, которое при послойном выращивании получается. Дело в том, что эти порошинки, из которых состоит слой, довольно здорово ослабляют лазерное излучение, использующееся для оплавления порошка в слое, и получается так, что температура верхних порошинок и температура нижних различается. И если мы хотим с гарантией расплавить низ, то мы должны перегреть верх. А если мы не хотим вскипятить верх (а кипение на поверхности — это разбрызгивание и формирование дефектов), то мы низ должны недоплавить. В итоге у нас получаются поры.
Поры — это внутренне присущий всем послойным технологиям дефект. С ними можно бороться, их можно устранять последующим изостатическим прессованием — это когда изделие помещается на долгое время в горячую газовую камеру [газостат] с очень высоким давлением. Поры таким образом медленно пластически залечиваются. Но технология крайне дорогая, а все-таки реальная промышленность состоит из двух вещей: наполовину, конечно, из техники, а наполовину из экономики, и всё должно быть дешевым.
... мы в него [послойное выращивание] не полезли из таких соображений: ну а что мы сделаем сильно лучше, начав на двадцать лет позже? Играть на сильно конкурентном поле – зачем? Если есть возможность найти полянку без конкуренции, то лучше найти ее. Вот исходя из такой логики я и мой институт, а теперь и целый университет занимаемся аддитивными технологиями для больших изделий
Технология, которую мы называем прямым лазерным выращиванием, свободна от очень многих недостатков послойных технологий. Что это такое? Это технология, основанная на подаче порошка в зону выращивания с помощью газопорошковой струи, специальным образом сформированной в пространстве. Поток газа несет частички порошка. Этот поток газа должен быть правильно организован в пространстве, а плотность частичек порошка должна быть правильно организована внутри этой струи. Не так просто такую струю, которая нужна для выращивания, сделать. Но если такую струю сформировать и направить либо вдоль этой струи, либо под углом к ней сфокусированное лазерное излучение, то мы получаем возможность нагревать и частично оплавлять частички порошка в струе. Тогда, попадая на мишень, в ту зону, где выращивается изделие, эти частички сплавляются друг с другом, но почти от каждой частички остается одно маленькое твердое ядрышко, играющее крайне важную роль.
Дело в том, что эти нерасплавившиеся остатки порошинок становятся центрами новой кристаллизации. В таком случае кристаллизация расплава идет не от поверхности, на которой лежит расплав, а из объема. Объемная кристаллизация при прямом лазерном выращивании — это залог получения мелкозернистой структуры металла. А мелкозернистая структура металла позволяет получать механические свойства выращенных таким образом изделий практически на уровне проката или покова в зависимости от материала, чего никакие другие аддитивные технологии в реальности получить не позволяют, потому что послойная технология всё же обеспечивает структуру, близкую к структуре отливки или микроотливки. Это первый из больших плюсов технологии прямого выращивания. Почти нет проблем со структурой и свойствами выращиваемого материала.
Второй существенный момент — нет пространственных ограничений, потому что рабочим инструментом является технологическая головка, которая объединяет в себе две вещи: сопло для подачи газопорошковой струи и объектив, фокусирующий лазерное излучение. Но это небольшой и нетяжелый инструмент. Его можно дать, например, в руку роботу. И насколько хватит размаха у руки робота, настолько можно вырастить изделие (размах рук робота сейчас практически уже ничем не ограничен).
Еще одно ограничение — это ограничение на внешнюю атмосферу. Всё же металл горячий, металл расплавленный. Хорошо бы защитить его от взаимодействия с активными газами. Но не существует больших проблем создать камеру, заполнить ее аргоном, и такие установки — робот с инструментом в руке, камера, заполненная аргоном, и система управления, — на мой взгляд, и являются сейчас самыми перспективными в аддитивных технологиях. Это уже даже не столько завтрашний день, сколько частично сегодняшний, они уже есть в металле (это говорилось ещё в первой половине 2107 года - shed ).
И третье, что для такой технологии замечательно, — она высокопроизводительна.
В реальности это скорости выращивания изделия, которые измеряются не в граммах в час, а в килограммах в час. Это значит, что тяжелое изделие можно сделать за смену-две...
--- shed: ниже приведены отрывки из беседы с Туричиным журналиста (в 2015 году) в помещении («габаритами, оснащением, скрежетом, визгом и грохотом схожим с заводским цехом») ИЛиСТ СПбПУ - Института лазерных и сварочных технологий Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого – директором которого Глеб Туричин и является (с 8 ноября 2016 года, кстати, он назначен еще и и.о. ректора «Корабелки» - СПбГМТУ, а в апреле 2018 года приставка и.о. убрана):
----- Глеб Туричин: все, что здесь стоит на показ, не отлито, не отштамповано, а выращено. Это, например, корпус камеры сгорания. Раньше его неделю делали путем вальцовки и механической обработки. Мы растим этот корпус за три часа. Производительность в 100 раз выше той, что есть сейчас. На Международной выставке “ИННОПРОМ”, что в июле [2015 года - shed ] прошла в Екатеринбурге, мы демонстрировали примеры изделий, полученных прямым лазерным выращиванием.
“Фишка” заключена в фундаментальной физике движения двухфазных потоков при переносе порошка газовой струей. В ИЛиСТ научились организовывать достаточно длинные ламинарные участки газовых струй, которые несут порошок, и умеют хорошо управлять его переносом и плавлением. Да так, что материал частично наследует структуру и свойства порошка, из которого выращивают изделие. Например, если порошок, из которого выращивают деталь, имел размер субструктурного блока 50 нанометров, то по окончании выращивания и кристаллизации получают размер блоков 100 нанометров. Крупнее вдвое, но, судя по испытаниям, механические свойства полученных изделий - на уровне проката. И таким путем можно делать реально большие вещи, скажем опоры авиационных двигателей, блиски - диски с лопатками. Причем если обычно на изготовление прототипа нового двигателя уходят годы, то при использовании новой технологии это удастся сделать в 100 раз быстрее. Вот это и есть настоящее импортозамещение...
Созданием подобных технологий занимаются и другие компании — американская Optomec, французская BeAM Machines, немецко-японский концерн DMG-Mori. «Мы видим, что есть нечто похожее — это общее движение, и наивно было бы полагать, что мы одни такие умные во всём мире. Во всяком случае, мы не отстали. Скорее, даже впереди...
- В чем эффективность вашей машины, - спрашивает Туричина журналист.
--- В эти наши машины заложены две важные вещи: устойчивость выращивания и бешеная производительность. Мы сейчас очень сильно превосходим всех по производительности.
- Всех ?
--- Всех. С точки зрения выращивания по технологии, которая использует порошок. Есть еще крайне интересная технология, где используется проволока. Мы тоже в этом направлении работаем. Вот когда наработаем и ускачем настолько вперед, что не будем бояться, тогда покажем.
А еще мы варить можем
- Мы - крупнейший в России центр в области промышленных лазерных и сварочных технологий, сравнимый по объему выполняемых прикладных работ с крупными технологическими центрами Германии. Но это не значит, что мы не занимаемся фундаментальной наукой. Просто у нас здесь все поставлено с головы на ноги. То есть сделано так, как должно быть. Потому что наука начинается с потребностей промышленности.
Наука не бывает неприкладной, хотя может быть глубокой, фундаментальной, абсолютно теоретической...
--- ... признаюсь, для меня до сих пор объявить потенциальному заказчику цену - преодолеть барьер. Заставляют две вещи: чувство ответственности за тех, кто у нас работает, - они должны получать зарплату, и понимание того, что надо эту зарплату держать на уровне европейских институтов, а то переманят. Головы у нас не хуже, а потому велик шанс, что конкурентоспособный человек уйдет.
- Хотите сказать, что у вас люди получают под 200 тысяч рублей в месяц?
--- Сейчас, после кризиса (разговор происходит в августе 2015 года - shed ), меньше. И рискую, если за год не верну зарплаты на достойный уровень, начать терять кадры. При всей их лояльности, выносливости и терпении. У нас работают 32 человека, больше половины - моложе 35 лет. Им детей поднимать надо, жилье покупать.
- А за счет чего намерены выбраться из кризиса?
--- За счет того, что, живя в очень конкурентной среде, мы - лучшие: за последние годы разработали три технологии, которые в мире не имеют аналогов. Базируются на результатах наших же фундаментальных исследований, но придуманы потому, что эти технологии промышленности очень нужны.
Например, лазерно-дуговая сварка металлов больших толщин. Иногда надо сваривать тяжелые, толстостенные конструкции, да так, чтобы от термических напряжений в районе шва конструкция не потеряла форму.
Вот, к примеру, судокорпусная секция из стали 20 мм толщиной. Если металл “поведет”, конструкцию не выправить, а значит, и корабля нормальным образом не собрать. Фундаментальная суть процесса - сварка одновременным воздействием лазерного луча и электрической дуги. Причем лазерный луч играет роль управляющего агента для электрической дуги и обеспечивает сжатие дуги в точку, в пятнышко диаметром 1,5 мм. А мощность дуги около 15 кВт, и у лазерного излучения примерно такая же. Год назад (то есть, в 2016 году - shed ) эту гибридную технологию мы первыми в мире сертифицировали для судостроения.
И сегодня самая большая в мире гибридная сварочная машина построена не за рубежом, а нами, специалистами СПбПУ Петра Великого совместно с Центром технологии судостроения на Северной верфи Санкт-Петербурга. Вот на стенде фотография этой гигантской конструкции: 14-метровый портал, рабочий ход - 12 метров. Сейчас машину отправили в Архангельск на завод “Красная кузница”.
А вот в витрине то, чего ни у кого больше нет: примеры лазерной сварки разнородных соединений. Тех, которые “вообще не варятся”. А мы умеем.
Возьмем, к примеру, медь и алюминий. Когда пытаются их соединить обычным образом, возникают хрупкие промежуточные фазы и шов “разваливается”. А в электромобилях, например в батареях, нужно соединять внутреннюю проводку с клеммами. Это был заказ “Самсунга”, и мы его выполнили. Начнут наши делать электромобиль - тоже заинтересуются.
Здесь заложена очень интересная физика, построенная на базовой теории - кинетике гетерогенных химических реакций с диффузией. Режимы сварки подбирали по результатам металлографических исследований.
Хитрость состоит в очень кратком пребывании металлов в зоне высоких температур. Буквально мгновения, чтобы диффузия не успела сдвинуть атомы и “слепить” сплошную интерметаллидную прослойку.
Сваривали разные металлы. Вот пара титан и алюминий - для соединения холодных и горячих трубопроводов в авиационных двигателях... Дальше в рядок лежат образцы титан-нержавейка, алюминий-бронза, сталь-медь, что используется в форсунках ракетных двигателей...
https://aftershock.news/?q=node/501407 03 23 17 https://aftershock.news/?q=node/539870 07 04 17 http://www.smtu.ru/ru/page/176/ «Эксперт», № 12, 2017
Посты до-того:
Святая Троица и Сатана-125. Будущее Святой Троицы глазами СпецМастеров из СПбПУ Петра Великого, ОДК, ОСК, Корабелки... https://aftershock.news/?q=node/880197
Святая Троица и Сатана-124 . Будущее Сатаны глазами «левого джона» (7) https://aftershock.news/?q=node/879148
Святая Троица и Сатана-123 . Будущее Сатаны глазами «левого джона» (6) https://aftershock.news/?q=node/878457
Святая Троица и Сатана-122 . Будущее Сатаны глазами «писателя, учёного, историка идей и Великого Архидруида» (3) https://aftershock.news/?q=node/876719
Святая Троица и Сатана-121 . Будущее Сатаны глазами «писателя, учёного, историка идей и Великого Архидруида» (2) https://aftershock.news/?q=node/876300
Святая Троица и Сатана-120 . Будущее Сатаны глазами «писателя, учёного, историка идей и Великого Архидруида» https://aftershock.news/?q=node/875628
Продолжение следует...
Комментарии
Весьма впечатляет. Правда, не совсем ясно, что пока с механическими показателями деталей, изготовленных по описанной технологии. У традиционных аддитивных было не ахти, помнится. Ну и к тому же - сведения за15-17 года. Что в середине 20го, любопытно, каково развитие технологии? Ещё напряг момент с зп сотрудникам. Дескать, приходится платитить достойно ученым, а то забугор свалят. Неужели такой талантливый руководитель не мог "мотивировать" людей патриотизмом? Или на башковитых патриотизм не действует в любых дозах? (сарказм)
Спасибо за внимание.
На все вопросы ответ один: Продолжение следует :)
Невероятно круто!
--- Невероятно круто!
А то ли ещё будет :)
- а кем ты работаешь?
- да так, сварщиком))))))
Оружие на новых физических принципах потребует и новых материалов. Например, когда мы создавали ядерное оружие, нам пришлось синтезировать металлический плутоний, не встречающийся в природе. Получился металл серебристого цвета, довольно хрупкий и быстро отравлявший воздух в лаборатории.
Тем не менее, нам удалось придать плутонию шарообразную форму методом расплавления его в тигле с последующей заливкой в гипсовые формы. Дальнейшее было совсем уж просто, - получившийся шар распиливался пополам ножовкой. Да, вес каждой из половинок был меньше критического веса, после которого начинается цепная реакция, приводящая к взрыву. Таким образом, эти половинки могли безопасно храниться на полках в лаборатории.
Или взять, к примеру, жидкий гелий, также не встречающийся в природе. Как известно, гелий обладает уникальным свойством поднимать вверх любые предметы. Таким образом, самолёт с закаченным в крылья жидким гелием резко уменьшает свой вес и может дольше находиться в воздухе.
И как нам удалось недавно установить, именно благодаря жидкому гелию американцам удалось 6 раз слетать на Луну! Да, баки ракетоносителя Сатурн-5 были наполовину заполнены жидким гелием, благодаря чему вес Аполлонов также уменьшался в 2 раза, а в некоторых из 6 миссий и больше, чем в 2 раза, - в тех в которых они возили с собой лунные роверы.)
А как можно было сначала отлить шар а затем пилить его на половинки меньше критической массы?? если половина шара меньше к.м., то целый то явно больше? и как его отлили да еще пилили?
Наверное также как баки были наполовину заполнены жидким гелием...
Выпускник МФТИ? Узнаю, узнаю... и по цепкости ума, и по его остроте... Да, молодой человек, вы совершенно правильно сделали замечание. Э-хе-хе, молодо-зелено, не удалось старику обвести вас вокруг пальца...
Мы отливали плутон в гипсовые формы в виде полусфер. После чего обрабатывали поверхности соприкосновения до необходимого класса чистоты. Сначала напильником, потом шкуркой и завершал процесс полировки кусок войлока, вырезанный из валенка.
По мере окисления на воздухе плутоний начинал причудливо изменять свой цвет. Серебристый, бронзовый, зелёный, синий, чёрный... Кстати, плутоний оч. плохо проводит электрический ток - гораздо хуже вольфрама и нихрома, что делает его прекрасным материалом для изготовления нитей накаливания в ТЭНах.
Впрочем, это всё дела давно минувших дней. Сегодня мы занимаемся получением металлического водорода и гелия. Как известно, гелий и водород способны поднять вверх любой предмет. Пётр Капица был первым человеком, который наблюдал, как жидкий гелий ползёт вверх по стенкам стакана. И ему же удалось найти правильное объяснение увиденному...
Да, это была она, сверхпрово... ой, бр-р... то ись, антигравитация! И если нам удастся получить металлический гелий, а лучше всего водород, в промышленных масштабах, то проблема выхода на орбиту Земли и полёта к Луне и другим планетам будет решена!
Помните, как Николай Носов в своём провидческом романе про Незнайку на Луне описал принцип действия двигателя космического корабля? Да, там был типичный антигравитационняй двигатель на основе минерала с антигравитационными свойствами. Носов зашифровал его под видом "лунного камня".
И только в наши дни стало совершенно ясно, что классик имел в виду металлический водород. Ну или гелий.)
Мдя. Гуманитариев не жалко? Они же за правду примут и начнут повторять. А технари сдохнут в жутких мучениях от хохота.
Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.
Великолепный пример роста Идеолога вы иллюстрируете, камрад своими статьями!
С одной стороны человек нашёл Цель за пределами известного, с другой вышел из плоскости в пространство, с третьей организовал не периодическое производство, а непрерывно-поточное на микроуровне, сведя решение к взаимодействию материального и энергетического потоков в заданной точке пространства, и организовав движение этой точки в нём!
Глубина мышления человека - запредельная! 
Вот так и вырастают гении уровня Курчатова или Флёрова.
Заметьте занимаясь любимым делом, человек между делом свёл воедино серию принципов, выстроив новую Идеологию производства.
Именно такие Люди должны рулить наукой!
то есть, при необходимости, можно параллельно выращивать сотни движков для разных ракет с полным циклом производства два-три дня. Нормально - за месяц можно десятки тысяч ракет наклепать.
Можно ещё Посейдоны выпускать как сосиски.
Сила этой технологии в простой горизонтальной масштабируемости.
Работаю как раз в этой сфере и активно поучаствовал в разработке и доведении до серии.
В прошлом году например делали экспериментальную комби-установку для универа - выращивание послойно из порошка и одновременно послойное уплотнение прессом на 4000kN по горячему.
Есть установки с комбинированной оптикой и пневмомолотком - для ремонта пресс форм. Сначала напыление, затем уплотнение и зональная закалка опять же лазером. Бывают пары оптика + шпиндель для фрезеровки.
П.С.: Все хорошо, но мне вот интересно, источник лазерного излучения на установке из статьи тоже Российский? А оптика, например фасетированные зеркала или дихроиды? А порошки? Робот чьего производства?
Если вы занимались данной темой, то могли бы знать, что Россия один из немногих производителей лазерных головок для металлообработки. Порошки, насколько я понимаю, еще в ссср научились делать.
Детали робота - сервоприводы и волновые редукторы вполне себе производят в россии. На двух метровых деталях логичнее использовать портальные установки с поворотной головой. Тут скорее другая проблема - нет своего алиэкспреса и алибабы.
В 2001 закончил корабелку, но к сожалению не пошёл по профессии. Ситуация была похуже чем нынче. Молодцы ребята, удачи им.