При участии СПбГЭТУ ЛЭТИ разработан метод проектирования ультразвуковых ножей для резки сотовых материалов, применяющихся в авиационной и космической отрасли. В рамках работы создано математическое описание, ускоряющее процесс разработки отечественных ультразвуковых ножей для раскроя сотовых панелей. Об этом сообщили в пресс-службе Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета «ЛЭТИ» имени В.И. Ульянова (Ленина).
Сотовые панели – это легкий и прочный конструкционный материал, который представляет собой два жестких внешних слоя, соединенные ячеистой структурой. Такие панели характеризуются высокой удельной прочностью, отличными тепло- и звукоизоляционными свойствами, вследствие чего находят широкое применение в различных областях, в частности, в космической отрасли.
Важным этапом в процессе создания конструкций, содержащих сотовые панели, является раскрой этого материала для выполнения конкретных требований по размерам и толщине. Однако механическая обработка представляет собой непростую задачу из-за сложного строения сот. Применение традиционных технологий может приводить к смятию структуры, формированию рваных краев у изделий. Одной из перспективных технологий, эффективно решающих проблемы раскроя сотовых панелей, является ультразвуковая резка.
«Задачей данного исследования являлась разработка математического описания для проектирования ультразвуковых режущих инструментов. Для ее решения было изучено, как вариации элементов геометрии ножей влияют на их резонансные свойства. Были рассмотрены ультразвуковые инструменты с рабочей частотой около 20 кГц различной конструкции, позволяющие осуществлять раскрой сотовых панелей из алюминия и арамида в перпендикулярном и параллельном направлении. В результате была получена информация о влиянии особенностей геометрии специализированных ультразвуковых инструментов треугольной и дисковой формы на волновые размеры», — рассказала доцент кафедры электроакустики и ультразвуковой техники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Алена Александровна Вьюгинова.
В результате был получен обширный набор данных, на основе которого были построены графики соответствующих зависимостей волновых размеров. Для экспериментального подтверждения корректности полученных результатов было изготовлено несколько образцов ультразвуковых ножей: три треугольных и два дисковых. Результаты исследования представлены в научном журнале Acoustical Physics.
«Разработанное нами математическое описание позволяет значительно сократить время проектирования ультразвуковых режущих инструментов данного типа. В результате проведенных работ по заказу коммерческого предприятия, использующего сотовые панели в технологическом процессе, был создан набор ультразвуковых ножей различной геометрии, который в данный момент находится в эксплуатации. Одним из результатов данного подхода к разработке стал уникальный дисковый ультразвуковой нож, не требующий вращения при работе. В дальнейшем мы готовы поставлять такие ультразвуковые системы всем заинтересованным организациям, например, российским компаниям, занимающимся производством деталей для авиационной, космической, автомобильной отрасли, и любым другим предприятиям, которым необходимо осуществлять раскрой сотовых материалов», — отметила доцент кафедры электроакустики и ультразвуковой техники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Алена Александровна Вьюгинова.
