Е.В. Рыков1, А.О. Штокал2, В.К. Шаталов3

1,2 Филиала АО «НПО Лавочкина» в г. Калуга (г. Калуга, Россия)
3 Калужский филиал ФГБОУ ВО «МГТУ им. Н.Э. Баумана» (г. Калуга, Россия)
 

Постановка проблемы. Существует тенденция к увеличению количества проектов, направленных на космические полеты автоматических научных станций к планетам Солнечной системы и к астероидам. Рассмотрена проблема предотвращения взаимной адгезии металлов (холодной сварки) путём оптимального подбора покрытий для узлов раскрытия отложенного срабатывания. Указано на перспективное направление предотвращения холодной сварки контактирующих металлических поверхностей узлов раскрытия космических аппаратов – применение технологий микродугового оксидирования (МДО).

Цель. Исследовать зависимость стойкости сформированного МДО-покрытия к виброударному нагружению и фреттинг-износу от твёрдости металлической подложки для широко используемых в ракетно-космической отрасли алюминиевых сплавов.

Результаты. Приведены данные об используемом при моделировании приспособлений. Представлена методика проведения экспериментов. По результатам изучения профилограмм зон износа измерены глубины износа каждого МДО-покрытия на изучаемых алюминиевых сплавах. На основе обработки полученных данных выведены уравнения квадратичной регрессии для каждой толщины изучаемого МДО-покрытия. Сделаны выводы о влиянии твёрдости металлической подложки на стойкость МДО-покрытия к виброударному нагружению и фреттинг-износу.

Практическая значимость. Предложены пути повышения стойкости контактирующих поверхностей узлов раскрытия космических аппаратов с учётом применения технологий микродугового оксидирования.

Рыков Е.В., Штокал А.О., Шаталов В.К. Исследование стойкости микродуговых оксидных покрытий на алюминиевых сплавах к виброударному нагружению и фреттинг-износу при выведении космического аппарата на целевую орбиту // Наукоемкие технологии. 2022. Т. 23. № 1. С. 14−20. DOI: https:// doi.org/10.18127/j19998465-202201-02

1. Пономарев И.С., Кривоносова Е.А. Анализ производительности процесса микродугового оксидирования алюминиевых сплавов // Сварка и диагностика: сборник докладов международного форума (Екатеринбург, 25–27 ноября 2014 г.). Екатеринбург: УрФУ. 2015. С. 152–157.
2. Малышев В.Н. Оценка упрочнения алюминиевых сплавов микродуговой обработкой по результатам статических и динамических испытаний // Изв. вузов. Поволжский регион. 2007. № 3. С. 131–137.
3. Желтухин А.В. и др. Исследование характеристик МДО-покрытий на алюминиевом сплаве В95, сформированных в силикатно-щелочном электролите с присадкой наночастиц диоксида циркония // Научные ведомости. Сер. Математика, Физика. 2011. № 5 (100). Вып. 22. С. 177–179.
4. Штокал А.О., Рыков Е.В., Добросовестнов К.Б. Повышение износостойкости, жесткости, точности и электросопротивления узлов космических аппаратов при помощи микродугового оксидирования // Актуальные проблемы российской космонавтики: Труды XXXVIII Академических чтений по космонавтике. Москва, январь 2014 г. / Под общ. ред. А.К. Медведевой. М.: Комиссия РАН по разработке научного наследия пионеров освоения космического пространства. 2014. С. 544–545.
5. Штокал А.О., Рыков Е.В., Добросовестнов К.Б. Перспективы применения микродугового оксидирования алюминиевых сплавов в космической технике // К.Э. Циолковский и инновационное развитие космонавтики: материалы XLVIII Научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Калуга: Эйдос. 2013. С. 261–263.
6. Штокал А.О., Рыков Е.В., Шаталов В.К. Исследование возможности использования алюминиевых сплавов с МДО-покрытием для метеорной защиты космических аппаратов // Наукоемкие технологии в приборо- и машиностроении и развитие инновационной деятельности в вузе: материалы Всероссийской научно-технической конференции 30 ноября – 2 декабря 2011 г. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2011. Т. 1. С. 33–38.
7. Рыков Е.В., Штокал А.О., Потехин С.Г. Применение технологии микродугового оксидирования алюминия при создании метеорной защиты космических аппаратов // Труды XLVII чтений, посвященных разработке научного наследия и развитию идей К.Э. Циолковского. Секция «Проблемы ракетной и космической техники» (г. Калуга, 18–20 сентября 2012 г.). Казань: Центр Оперативной Печати. 2013. С. 171–175.
8. Штокал А.О., Рыков Е.В., Потехин С.Г. Расширение технологических возможностей алюминиевых сплавов при помощи покрытия, выполненного микродуговым оксидированием, на примере деталей корпуса пенетратора КА «Луна-Глоб» // Идеи К.Э. Циолковского: прошлое, настоящее, будущее: материалы XLVII Научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Калуга: Эйдос. 2012. С. 336–337.
9. Шаталов В.К., Штокал А.О., Рыков Е.В., Добросовестнов К.Б. Применение методов микродугового оксидирования при создании конструктивных элементов космических аппаратов [Электронный ресурс] // Наука и образование. 2014. № 6.
   С. 183–192. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/712840.html. Дата обращения: 15.12.2015 г.
10. Шаталов В.К., Штокал А.О., Рыков Е.В., Добросовестнов К.Б. Изучение влияния покрытия, выполненного микродуговым оксидированием, на жесткость и прочность протяженных силовых элементов космического аппарата [Электронный ресурс] // Наука и образование. 2014. № 7. С. 169–174. Режим доступа: http://technomag.bmstu.ru/doc/717592.html. Дата обращения: 15.12.2015 г.
11. Лесневский Л.Н., Ляховский М.А., Савушкина С.В. Фреттинг-износ композитного керамического покрытия, полученного методом микродугового оксидирования на алюминиевом сплаве Д16 // Трение и износ. 2016. Т. 37. С. 345.
12. Штокал А.О., Рыков Е.В., Артемьев А.В., Говорун Т.А., Шаталов В.К., Добросовестнов К.Б., Богачев В.А., Баженова О.П. Изучение стойкости МДО-покрытия на алюминиевом сплаве Д16АТ в условиях виброударного нагружения // Наукоемкие технологии в приборо- и машиностроении и развитие инновационной деятельности в вузе: материалы региональной научно-технической конференции, 16–18 апреля 2019 г. Калуга: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2019. Т. 1. С. 41–47.
13. Штокал А.О., Рыков Е.В., Артемьев А.В., Добросовестнов К.Б., Говорун Т.А., Шаталов В.К., Богачев В.А., Баженова О.П. Методика проведения экспериментов по изучению стойкости МДО-покрытий к фреттинг-износу // Научное наследие и развитие идей К.Э. Циолковского. Материалы 54-х Научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Часть 2. Калуга: ИП Стрельцов И.А. (Изд-во «Эйдос»), 2019. С. 271–276.
14. Штокал А.О., Рыков Е.В., Артемьев А.В., Шаталов В.К., Богачев В.А., Баженова О.П., Рожкова Т.В., Сергеев Д.В., Демина В.Д. Особенности функционирования элементов распора узлов раскрытия космических аппаратов в процессе их транспортирования на целевую орбиту // Наукоемкие технологии в приборо- и машиностроении и развитие инновационной деятельности в вузе: материалы Региональной научно-технической конференции, 14–16 мая 2020 г. Калуга: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2020. Т. 1. С. 62–69.