154

Новая технология изготовления деталей авиадвигателей от учёных из Санкт-Петербурга

В авиа- и ракетном двигателестроении мы вполне конкурентоспособны. Россия — одна из четырёх стран мира, где изготавливаются двигатели для самолётов и ракет. И технологии не стоят на месте. В Институте лазерных и сварочных технологий Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого разработана уникальная технология высокоскоростного изготовления деталей и компонентов авиационных двигателей методами гетерофазной лазерной порошковой металлургии. Она будет применяться на ОАО «Кузнецов», входящем в состав Объединённой двигателестроительной корпорации.

Глеб Туричин, руководитель проекта «Создание технологии высокоскоростного изготовления деталей и компонентов авиационных двигателей методами гетерофазной порошковой металлургии"

«Наш проект посвящён разработке технологии и оборудования для прямого лазерного выращивания крупногабаритных изделий диаметром до 2 метров. В чём суть метода? Металлический порошок подаётся в зону выращивания газопорошковой струей, коаксиальной или не коаксиальной сфокусированному лазерному лучу. Этот луч нагревает и частично расплавляет порошинки. Сфокусированный лазерный луч дополнительно разогревает и подплавляет металл подложки, образуя ванну двухфазной твёрдо-жидкой природы, в которую и подаётся металлический порошок. Переплавленные порошинки формируют нарощенный валик заданной геометрии. При многократном проходе технологической головки накладываемые друг на друга валики формируют изделие требуемой геометрии. При этом за счёт неполного переплавления порошинок образуется мелкозернистая структура, которая определяет высокие механические свойства изделий», — рассказывает руководитель проекта, доктор технических наук, профессор, директор Института лазерных и сварочных технологий Глеб Туричин.

Выращенные изделия обладают прочностными характеристиками на уровне горячего проката. При этом не требуется дорогостоящая постобработка — такая, как горячее изостатическое прессование.

В качестве наплавляемых материалов можно использовать различные порошки: сплавы на основе железа, никеля, кобальта, титана, в том числе жаропрочные и корозионостойкие, интерметаллидные сплавы, композитные метало-керамические материалы. За счёт изменения состава используемого порошка можно создавать уникальные изделия с градиентом химического состава, а значит, и с различными свойствами в различных частях изделия. Таким образом можно изготавливать монолитные изделия с плавным переходом от одного материала к другому, например, от стали к жаропрочному сплаву на никелевой основе или от стали к кобальту.

  • Выращенные_изделия
  • Выращенные_изделия

Образцы выращенных изделий (слева направо): 1) оребренный фланец из нержавеющей стали; 2) головка из жаропрочного никелевого сплава; 3) пример выращивания биоподобной структуры (жаропрочный сплав); 4) макет жаровой трубы для камеры сгорания газотурбинного двигателя

«Возьмём разделительный корпус авиационного двигателя, представляющий собой двойное кольцо сложной формы диаметром порядка двух метров, — поясняет Глеб Туричин. — Сейчас такие изделия производятся при комбинировании технологий точения, вальцевания и сварки, на что уходит порядка 3 тысяч нормочасов.

Изготовление изделий по технологии выращивания ИЛИСТ занимает менее 200 нормочасов, то есть производительность в 15 раз выше! Плюс к этому большая экономия материала и денег».

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», — отметил директор Института лазерных и сварочных технологий.

  • Экспериментальная_установка
  • Экспериментальная_установка
Экспериментальная установка для прямого лазерного выращивания на базе мощного волоконного лазера

Установка для выращивания изделий, или технологическая машина, — это большая металлическая герметичная камера с системой контроля атмосферы. «Внутри камеры находится точный робот, в руке у которого специальные сменные головки для выращивания — основной инструмент установки. Это наши собственные разработки, — подчеркнул руководитель проекта. — Перед роботом стоит двухкоординатный вращающийся позиционер — на нём располагаются заготовки, на которых выращиваются изделия с использованием мощного волоконного лазера. Рядом расположена система подготовки порошков — питатели. Это устройства, которые создают газопорошковую смесь и подают её в технологические головки. Весь технологический комплекс имеет единую систему управления, разработанную в нашем институте».

Проект ИЛИСТ СПбПУ, поддержанный ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы», начался не с чистого листа. К моменту его старта, ноябрю 2014 года, в активе коллектива института было свыше десяти спроектированных лазерных технологических комплексов для гибридной лазерно-дуговой сварки, резки, наплавки. Был и опыт предпроекта, инициированного Объединённой двигателестроительной корпорацией. Сотрудники ИЛИСТ вырастили изделие, похожее на коническую воронку, высотой 8 сантиметров, с ровной стенкой толщиной в 1,5 мм, удовлетворяющее всем требованиям заказчика к материалам. Только после этого подразделение ОДК — ОАО «Кузнецов» (завод в Самаре) стал индустриальным партнёром института в проекте по программе, курируемой Минобрнауки России, с 50-процентным софинансированием. Проект был также поддержан научно-техническим советом Военно-промышленной комиссии Российской Федерации.

Работы выполняются с опережением графика. «К окончанию проекта, в декабре 2016 года, нам надо было сделать первую машину, а уже сейчас монтируется вторая, — уточняет Глеб Туричин. — К тому же сроку мы должны были разработать технологию изготовления одного изделия, а мы уже научились работать с более чем 20 материалами.

И дело здесь не только в нашем трудолюбии, но и в большой заинтересованности Объединённой двигателестроительной корпорации как можно быстрее начать использование технологии и установки в промышленном производстве».

Более того, конструкторы и технологи завода «Кузнецов» и головных подразделений ОДК вместе с инженерами ИЛИСТ уже перепроектировали один газотурбинный генератор, который ранее был сделан по традиционной технологии, под технологию выращивания. Лаборатория завода готовится к приёму оборудования для лазерного выращивания изделий — работе на нём обучаются сотрудники предприятия. Так что массовое производство установок для двигателестроительных заводов не за горами. Кроме предприятий двигателестроения, потребителями оборудования могут быть предприятия ракетно-космической отрасли, транспортного, судового и энергетического машиностроения, а также медицина.

Фотографии предоставлены Г. А. Туричиным

Ранее об этом на СУН: sdelanounas.ru/blogs/67500/

Подпишитесь на наш канал в Яндекс.Дзен и сделайте вашу ленту объективнее!

  • 0
    Нет аватара Alkov
    16.11.1505:02:59

    Интересно порошки те же что используются для обычного напыления или чем-то отличаются???

  • 1
    Дмитрий Сергачев Дмитрий Сергачев
    16.11.1508:16:47

    Технология не новая! Но рад, что в Питере освоили производство таких установок. Хотелось бы цену узнать.

    • 0
      Дмитрий Сергачев Дмитрий Сергачев
      16.11.1508:19:04

      Точне не от ученых Санкт-Петебурга.

    • 10
      leon_777 leon_777
      16.11.1509:38:58

      Ха, не новая. Радио тоже к появлению мобильных телефонов почти 100-летнюю историю имело, теоретически и тогда можно было радиотелефон собрать, но революция в доступности персональных коммнуникаций произошла только с внедрением полномасштабных сотовых сетей.

      Вот и сейчас, ИМХО, мы стоим на пороге революции в изготовлении ответственных деталей. Вот предыдущий материал на эту тему: sdelanounas.ru/blogs/67500/

      Вдвойне приятно, что технология развита именно при участии университета СПбПУ. Это говорит о том, что университетская наука приносит свои плоды народному хозяйству.

      • 0
        Дмитрий Сергачев Дмитрий Сергачев
        16.11.1511:03:19

        Сколько стоит случайно не подскажите?

      • 1
        Нет аватара k_v
        16.11.1521:17:25

        насчет нового это вы погорячились, скорее просто более менее близко к мировому уровню

        Hybrid ( Additive and Subtractive manufacturing) machine by DMG Mori

        Mazak INTEGREX i-400AM

        Отредактировано: k_v~22:20 16.11.15
        • 1
          Zveruga Zveruga
          17.11.1506:48:49

          Наши заявляют детали диаметром 2 м и использование до 20 видов материалов.

          В иностранных аналогах увидел симбиоз лазерной-аддитивной технологии с фрезерно-сверлильными головками.

          • 0
            Нет аватара k_v
            17.11.1507:21:27

            как вы понимаете, никакой принципиальной разницы каких размеров деталь делать нету, все под нужды заказчика, если понадобится крупная деталь целиком по этой технологии то буржуи возьмут промышленного робота KUKA с рабочей зоной побольше напишут для него управляющую программу, прикрутят ему эту горелку и получат что требуется. если наши пока что дошли только до использования одноосевого позиционера то не наши уже интегрировали технологию до удобного конечному потребителю уровня и вовсю продают коммерческий продукт

            • 0
              Mag Rad Mag Rad
              17.11.1507:39:24

              Вроде один из главных секретов в этой технологии -это состав порошка и темературные режимы.

            • 1
              Zveruga Zveruga
              17.11.1507:42:24

              Ваши слова можно точно также применить и к нашим разработчикам. Пока они будут мы уже… При больших размерах деталей необходимо повышать точность стола позиционирования.

              Самое главное это то, что согласно закону об импортозамещении покупка иностранных станков невозможна при наличии отечественных аналогов. Это то, что поддержит нашего разработчика.

              Для ПД-14 уже делают детали с помощью питерских разработок.

              Отредактировано: Zveruga~08:43 17.11.15
              • 0
                Нет аватара k_v
                17.11.1508:40:13

                пока что ситуция такова — они уже, а мы пока только будем (боинг и локхид уже довольно продолжительное время занимаются 3D печатью). у нас нет шести-семи координатных промышленных роботов и нет полностью своих станков с чпу, а самый лучший позиционер это и есть станок. а двухметровые детали для ракетных двигателей это здорово, только если технология не станет доступной для общепромышленного использования то так и останется дорогой малоизвестной и неконкурентной перед западными аналогами. а импортозамещение это вдвойне прекрасно, только нельзя заместить то что есть тем чего нет

                Отредактировано: k_v~09:40 17.11.15
                • 1
                  Zveruga Zveruga
                  17.11.1509:06:23

                  Так или иначе наши не только разрабатывают, но и применяют.

  • 1
    Нет аватара sergo012@yandex.ru
    16.11.1508:43:27

    Очень интересная статья и прекрасная идея. Главное чтобы прочностные характеристики были сравнимы с теми, что используются при классической технологии. А в целом думаю технология все-равно не пропадет, очень уж перспективная и сфер ее применения и кроме авиакосмической отрасли будет достаточно, так что ученым желаю только успеха!

  • 9
    Нет аватара Комиссар первого ранга
    16.11.1508:48:16

    Летом двадцать академиков месяц жили на о.Итуруп на вулкане с выбросом РЕНИЯ самого жаропрочного металла, для принятием решения как добыть его. Рениевая металлургия не отработана на практике, ждать немного. И мы на БЕЛОМ ДВИГАТЕЛЕКОНЕ.

  • 0
    kolop kolop
    16.11.1511:04:33

    Отличная новость. Во-первых: иностранные «партнёры» фигушки продадут станки или технологию. Во-вторых: такая технология на порядки уменьшит цену готовой продукции, тех же наземного, воздушного и морского транспорта или другой пром. продукции и тогда даже снижение курса рубля не спасло бы российскую промышленность от дешёвой иностранной техники.

  • 1
    Нет аватара иван петров
    16.11.1516:36:27

    Я так понимаю,речь идет о 3д принтере только с другим принципом действия.

    • 0
      Zveruga Zveruga
      17.11.1506:51:35

      Да.

      Для ПД-14 уже производят детали с помощью такой технологии.

  • 1
    Mag Rad Mag Rad
    17.11.1507:19:03

    (можно изготавливать монолитные изделия с плавным переходом от одного материала к другому, например, от стали к жаропрочному сплаву на никелевой основе или от стали к кобальту.)

    Мне кажется, что в этом большое преемущество этой технологии.

  • 1
    Tuck Trucker Tuck Trucker
    17.11.1513:27:15

    Хитрое название. На мой взгляд лучше просто использовать уже ходовой термин — 3D принтер печатающий металлические изделия. Это уже несколько лет как практикуется. На основе этой технологии сделали уже стреляющее оружие и турбореативный двигатель. Американцы рассчитывают даже печатать оружие прямо по ходу военных действий. Скажем на кораблях можно фабрики разместить или мобильную фабрику сделать. В принципе — это возможно.

  • 0
    nanonews nanonews
    30.11.1522:13:40

    еще фотка прибежала:

Написать комментарий
Отмена
Для комментирования вам необходимо зарегистрироваться и войти на сайт,