Специальные манипуляторы, гигантские антропоморфные «руки» для орбитальной электронной-лучевой (ЭЛС) сварки создали в ижевском НИТИ «Прогресс» под управлением компании «РТ-Капитал» Госкорпорации Ростех. Метод орбитальной сварки позволяет аппарату как бы «опоясывать» изделия. Таким образом, детали при сварке остаются статичными, по кругу поворачивается сваривающий элемент. Это нужно, в том числе, и для достижения высокой точности, также позволяет работать с деталями и элементами любых форм и объемов. В свою очередь, технология ЭЛС применяется в сферах, где нельзя использовать очень высокую температуру, но вместе с тем нужна прочность и эстетика.
До Ростеха два метода никто не «сваривал» – это первый в мире аппарат для орбитальной ЭЛС. Объединение технологий даст возможность успешно соединять элементы конструкций, к примеру, в ракетно-космической отрасли. А размеры ижевского электронного сварщика позволят ему работать «по-крупному», с большими деталями.
Инновационный сварочный агрегат состоит из двух установок с «руками», которые перемещают электронно-лучевую пушку. Конструкция «умеет» поворачиваться в диапазоне от –400 до +400 градусов (на 2,5 оборота). Специальный узел, тоже кстати уникальная разработка, в процессе функционирования комплекса, складывает и раскладывает кабели и трубопроводы системы охлаждения при вращении пушки.
Человеческий фактор сведен к минимуму, со всем процессом сварки управляется компьютер, а оператор в основном только контролирует работу электронных «мозгов» и «рук». Еще одна уникальная сторона комплекса – солидные объемы: каждая установка составляет 160 кубометров.
Для того, чтобы понять, как работает новый сварочный комплекс орбитальной ЭЛС, зафиксируем: суть сварки в соединении деталей на уровне межатомных связей. Такое соединение может быть достигнуто плавлением и давлением. В данном случае, нас больше интересует плавление, которое, кстати, для большинства людей далеких от техники и ассоциируется с самим термином «сварка».
Как электричество соединяет металлы и как устроен сварочный инвертор – в нашем материале
В процессе всем знакомой дуговой сварки источником тепла выступает электрическая дуга, а вот по технологии ЭЛС нагрев осуществляется энергией электронного луча. Метод нельзя назвать новым. Первый аппарат для электронно-лучевой сварки был создан в Московском энергетическом институте (МЭИ) еще в далеком в 1958 году.
Для создания электронного луча нужен полный вакуум, затраты на его создание и есть главный недостаток технологии ЭЛС. Но преимуществ больше, давайте на них остановимся.
Установка электронно-лучевой сварки АЭЛТК-160. Фото: НИТИ «Прогресс»
Электронный луч зарождается в электронной пушке. В вакууме сильно нагретый катод излучает электроны, которые направляются к аноду, то есть свариваемому изделию. Эти электроны ускоряются электрическим полем, генерируемым специальным устройством. От этого электроны приобретают высокую скорость и энергию.
Шов при использовании ЭЛС получается очень надежным и выглядит аккуратным, при этом можно избежать сильной термообработки. Поэтому технология применяется в «деликатных» отраслях, в том числе в авиастроении и ракетостроении.
Вот и проект создания электронного «сварщика-гиганта» на «Прогрессе» разрабатывался в интересах «Роскосмоса». Манипуляторы уже показали себя в деле на испытаниях на Красноярском машиностроительном заводе космической корпорации. Они успешно выполнили кольцевые швы на имитаторе элемента ракетного комплекса. Таким образом, испытания показали, что установка «Прогресса» может сваривать крупногабаритные детали космической техники.
Традиционная дуговая сварка уступает место более точному методу ЭЛС, что позволит нарастить не только качество изделий, но и скорость производства. К числу достоинств ЭЛС можно добавить и то, что технология позволяет сваривать и тугоплавкие, и химически активные металлы и их сплавы, такие как вольфрам, тантал, молибден, цирконий, титан, высоколегированная сталь. Известно, что эти металлы широко применяются в ракетно-космической отрасли, так как «строительные материалы» космической техники должны быть тугоплавкими.
Но одним ракето- и авиастроением сфера применения ЭЛС, а значит потенциально и орбитальной электронно-лучевой сварки, конечно же не ограничивается. Технология применяется в энергетике, приборостроении и электровакуумном производстве, используется для выпуска сварных шестерен, режущего инструмента. В перспективе сварка с помощью электронно-лучевой технологии может помочь и в строительстве при создании важных, несущих конструкций, таких как балки и колонны, резервуаров, работающих под большим давлением, элементов, парогенераторов, турбин, узлов двигателей.
