Лаборатория лазерных технологий ведет большую научно-исследовательскую работу в различных направлениях использования лазерных технологий для производства ракетно-космической техники (РКТ).
Начиная с 70-х годов XX века, с появлением первых промышленных лазеров, в стенах ФГУП «НПО «Техномаш» (НИИТМ), в отделе сварки и отделе электрофизических методов обработки стали проводиться исследования по применению лазерного излучения для сварки, термообработки, размерной обработки, что и определило зарождение лазерной технологии в производстве РКТ.
За последние годы появились новые технологии, которые придали процессу лазерной обработки материалов еще большие возможности за счет появления широкого выбора лазерных источников. В частности эти изменения возникли благодаря появлению волоконных лазеров и улучшению излучательных свойств систем лазерных диодов.
На сегодняшний день основными направлениями развития лазерной технологии в ФГУП «НПО «Техномаш» являются: сварка, термоупрочнение и модификация поверхности, резка, прошивка отверстий, абляция пленочных структур, стереолитография и селективное объемное формообразование деталей из порошковых композиций. Проводятся исследовательские работы по изучению взаимодействия лазерного излучения с материалами при сварке, резке и других процессах. Разрабатываются технологические процессы лазерной обработки материалов, используемых в изделиях РКТ.
Сложность конструкций в сочетании с разнообразием номенклатуры материалов, применяемых в нашей отрасли, создает все предпосылки для использования лазера как основного инструмента для получения неразъемных соединений . Для этих операций помимо импульсных твердотельных установок типа «Квант», в последние годы на предприятии активно применяются современные волоконные иттербиевые лазеры.
Опытный образец лазерного комплекса для лазерной резки и сварки облегченных конструкций топливных емкостей высокого давления был изготовлен на базе волоконного иттербиевого лазера.
На сегодняшний день ведутся работы по разработке технологии и выявлению особенностей получения качественных сварных соединений тонкостенных деталей из спецсталей и титановых сплавов перспективных жидкостных ракетных двигателей и космических аппаратов.
Одним из перспективных направлений работ является гибридная лазерно-дуговая сварка жаропрочных сталей и сплавов и химически активных металлов толщиной до 15 мм. Применение гибридной лазерно-дуговой сварки позволяет улучшить преимущества и уменьшить недостатки каждого из методов сварки, что позволяет расширить технологические возможности данного способа.
Областью применения технологии и оборудования для лазерной модификации поверхности при разработке и изготовлении изделий РКТ является обработка деталей, подверженных интенсивному износу и требующих увеличения долговечности в частности. Это детали гироскопов, подшипники, детали точных измерительных приборов, шестеренчатых насосов, приводов антенн, систем терморегулировки (СТР) КА и другие.
Испытания упрочненных лазером деталей показали, что лазерная закалка стальных деталей приводит к снижению времени приработки и коэффициента трения. При этом существенно возрастает износостойкость по сравнению с исходным незакаленным состоянием. Характерной особенностью структуры материала после лазерной закалки является сохранение твердости при нагреве в процессе трения. Результаты опытных работ по лазерному упрочнению ряда промышленных изделий, в частности, валов, втулок, цилиндров, и др. и их успешные стендовые испытания показали перспективность и возможность использования метода для улучшения эксплуатационных свойств и ресурса деталей РКТ.
Примером эффективного применения лазеров в отрасли служит вырезка деталей по сложному контуру корпусных элементов, перфорирование листового материала для получения сеток фильтров капиллярно-заборочного устройства. Данными фильтрующими системами оснащено более 20 объектов промышленности (в том числе объектов теплоэнергетики, нефтяной, химической, пищевой).
Новые области применения лазерных технологий появляются в результате использования специальных эффектов: например съем материалов без теплового воздействия на окружающую среду методом фотоабляции, микростуктурирование полупроводниковых элементов, нанесения покрытий на поверхность .
Появление новых лазерных источников позволяет расширить возможности применения лазерных технологий в РКТ за счет повышения качества сварных соединений и обеспечить требуемые прочностные и эксплуатационные характеристики изделия.
Версия для печати