Приоритетное направление: Новые материалы и технологии конструирования
Получатель субсидии: Публичное Акционерное Общество «ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение»
Головной исполнитель НИОКТР: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет»
Период выполнения проекта: с «28» апреля 2017 г. по «31» декабря 2019 г.
Проект обеспечивает реализацию концепции развития аддитивных технологий в АО «ОДК» и стратегию создания центров технологических компетенций по отдельным переделам, в частности создания в среднесрочной перспективе на базе ПАО «ОДК-УМПО» индустриального центра аддитивного производства титановых деталей.
Организуемое производство будет обеспечивать деталями расширенных габаритов из титановых сплавов с особо сложной геометрией все двигателестроительные предприятия в составе АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» (АО «ОДК»), включая ПАО «ОДК-УМПО», Опытно-конструкторское бюро имени А. Люльки, ПАО «ПМЗ», ПАО «Авиадвигатель», ПАО «НПО «Сатурн», ПАО «Кузнецов», ПАО «ММП им. В.В. Чернышева» и др, а также предприятия смежных отраслей.
Цель проекта:
Разработка и внедрение на ПАО «ОДК-УМПО» комплексного технологического процесса изготовления точных крупногабаритных заготовок из титановых сплавов на основе гибридных микрометаллургических процессов формообразования для технологического обеспечения производства двигателестроительными предприятиями и конструкторскими бюро АО «ОДК» перспективных двигателей авиационно-космической, наземной и морской техники.
Назначение и область применения результатов проекта
Результаты реализации проекта направлены на обеспечение выполнения производственных программ по выпуску точных крупногабаритных заготовок из титановых сплавов для перспективных авиационных газотурбинных двигателей ПД-14, Ал55, двигателя 5 и следующих поколений, и др. для самолетов МС-21, ПАК ФА, конкурентоспособных по техническим и экономическим параметрам на внутреннем и внешнем рынках.
В ходе реализации проекта создан научно-технический задел для создания производства точных крупногабаритных заготовок из титановых сплавов для семейства двигателей ПД-35 с тягой до 35 тонн.
Разработанный комплексный технологический процесс предназначен для изготовления сложнопрофильных крупногабаритных высокоточных заготовок из титановых сплавов для выпуска газотурбинных двигателей в рамках реализации ряда Правительственных программ по созданию и освоению серийного производства перспективной авиационной техники.
Применение новых технологий в изготовлении деталей, в том числе деталей расширенных габаритов из титановых сплавов с особо сложной геометрией, позволит повысить конкурентоспособность отечественных ГТД за счет повышения тяго-весовых характеристик, снижения массы двигателя и снижения себестоимости.
В частности, планируется при применении разрабатываемой технологии обеспечить повышение технологичности конструкции, снижение трудоемкости изготовления узла на 20%, увеличение коэффициента использования материала на 25%.
Внедрение в производственный цикл разрабатываемых аддитивных технологий и оборудования позволяет повысить конкурентоспособность выпускаемых авиационных двигателей по сравнению с мировыми аналогами за счет снижения себестоимости выпускаемой продукции и повышения эксплуатационных характеристик, в частности, повышения топливной эффективности авиадвигателей, а также повышения тяговых характеристик.
Основные результаты
В ходе реализации проекта разработан комплексный технологический процесс производства точных крупногабаритных заготовок из высокопрочных и жаростойких сплавов на основе гибридных микрометаллургических процессов формообразования для перспективных двигателей авиационно-космической, наземной и морской техники, включающий:
- технологический процесс изготовления точных титановых заготовок с размером до 2,1 м с применением гибридных процессов на основе прямого лазерного выращивания.
- технологический процесс изготовления точных титановых заготовок расширенных габаритов с размером до 0,4 м с применением послойного лазерного синтеза;
Организовано производство точных крупногабаритных заготовок из высокопрочных и жаростойких сплавов на основе разработанных технологических процессов.
Для реализации технологической операции изготовления точных титановых заготовок с размером до 2100 мм методом прямого лазерного выращивания разработана, изготовлена, испытана и введена в опытную эксплуатацию на ПАО «ОДК-УМПО» установка прямого лазерного выращивания (УПЛВ).
В качестве манипулятора изделия и технологического инструмента используется промышленный робот с двухосевым позиционером. Досягаемость робота составляет 1800 мм, грузоподъемность позиционера – 1500 кг. Модульная конструкция рабочего стола позволяет менять диаметр рабочей зоны в зависимости от габарита выращиваемого изделия (1100 мм, 2100 мм). Также использование дополнительной линейной оси позволяет изменять положение робота относительно позиционера, обеспечивая требуемую досягаемость.
Герметичная технологическая кабина позволяет проводить процесс прямого лазерного выращивания в контролируемой атмосфере аргона высокой чистоты.
Используемое в технологической головке 3х-струйное сопло для подачи порошка в зону лазерного воздействия, а также 6ти-осевой роботизированный манипулятор технологической головки, позволяют проводит обработку в различных пространственных положениях, в том числе с заклонением до 900 относительно вертикали.
В ходе проведения предварительных и приемочных испытаний изготовлены экспериментальные образцы деталей:
- Внешнее кольцо авиадвигателя ПД14;
- Корпус промежуточный авиадвигателя Изд.30;
- Кронштейн авиадвигателя Изд.30;
- Корпус внутренний изд. ВК2500.
Для обеспечения экономической эффективности процесса прямого лазерного выращивания (ПЛВ) крупногабаритных заготовок были разработаны методы повышения производительности технологического процесса и проведены исследования влияния количества вторичного материала на механические свойства выращиваемых изделий. Повышение производительности технологического процесса ПЛВ достигается за счет увеличения размеров наплавляемого валика при изготовлении массивных элементов конструкции. При этом, подобранные технологические режимы обеспечивают бездефектное формирование изделий. Увеличение размеров наплавляемого валика и формируемой ванны расплава положительно влияет на коэффициент захвата порошка. На основе проведенных исследований процессов взаимодействия газопорошковых струй с мишенями различных размеров подготовлена заявка на полезную модель «Устройство контроля пространственного распределения плотности газопорошкового потока, формируемого соплом подачи порошка».
Еще одним фактором, влияющим на общую производительность процесса, является используемая стратегия выращивания, в том числе количество, геометрия и скорости холостых переходов между выращиваемыми элементами конструкции. Показаны принципы оптимизации стратегий выращивания, позволяющие повысить общую производительность технологического процесса.
В ходе реализации проекта налажены рабочие контакты между специалистами СПбГМТУ и управления технического развития и перевооружения ПАО «ОДК-УМПО» для согласования и оперативного решения технических задач проекта.
Выполнение проекта способствует повышению компетенций специалистов СПбГМТУ в области разработки и производства ГТД авиационно-космического, наземного и морского назначения.
Результаты совместного проекта демонстрировались СПбГМТУ на международных выставках Металлообработка - 2018, 2019, МАКС-2019, Открытые инновации-2019, FORMNEXT-2019 (Франкфурт-на-Майне, Германия), ВУЗПРОМЭКСПО-2019.
Получатель субсидии: Публичное Акционерное Общество «ОДК-Уфимское моторостроительное производственное объединение»
Головной исполнитель НИОКТР: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский государственный морской технический университет»
Период выполнения проекта: с «28» апреля 2017 г. по «31» декабря 2019 г.
Проект обеспечивает реализацию концепции развития аддитивных технологий в АО «ОДК» и стратегию создания центров технологических компетенций по отдельным переделам, в частности создания в среднесрочной перспективе на базе ПАО «ОДК-УМПО» индустриального центра аддитивного производства титановых деталей.
Организуемое производство будет обеспечивать деталями расширенных габаритов из титановых сплавов с особо сложной геометрией все двигателестроительные предприятия в составе АО «Объединенная двигателестроительная корпорация» (АО «ОДК»), включая ПАО «ОДК-УМПО», Опытно-конструкторское бюро имени А. Люльки, ПАО «ПМЗ», ПАО «Авиадвигатель», ПАО «НПО «Сатурн», ПАО «Кузнецов», ПАО «ММП им. В.В. Чернышева» и др, а также предприятия смежных отраслей.
Цель проекта:
Разработка и внедрение на ПАО «ОДК-УМПО» комплексного технологического процесса изготовления точных крупногабаритных заготовок из титановых сплавов на основе гибридных микрометаллургических процессов формообразования для технологического обеспечения производства двигателестроительными предприятиями и конструкторскими бюро АО «ОДК» перспективных двигателей авиационно-космической, наземной и морской техники.
Назначение и область применения результатов проекта
Результаты реализации проекта направлены на обеспечение выполнения производственных программ по выпуску точных крупногабаритных заготовок из титановых сплавов для перспективных авиационных газотурбинных двигателей ПД-14, Ал55, двигателя 5 и следующих поколений, и др. для самолетов МС-21, ПАК ФА, конкурентоспособных по техническим и экономическим параметрам на внутреннем и внешнем рынках.
В ходе реализации проекта создан научно-технический задел для создания производства точных крупногабаритных заготовок из титановых сплавов для семейства двигателей ПД-35 с тягой до 35 тонн.
Разработанный комплексный технологический процесс предназначен для изготовления сложнопрофильных крупногабаритных высокоточных заготовок из титановых сплавов для выпуска газотурбинных двигателей в рамках реализации ряда Правительственных программ по созданию и освоению серийного производства перспективной авиационной техники.
Применение новых технологий в изготовлении деталей, в том числе деталей расширенных габаритов из титановых сплавов с особо сложной геометрией, позволит повысить конкурентоспособность отечественных ГТД за счет повышения тяго-весовых характеристик, снижения массы двигателя и снижения себестоимости.
В частности, планируется при применении разрабатываемой технологии обеспечить повышение технологичности конструкции, снижение трудоемкости изготовления узла на 20%, увеличение коэффициента использования материала на 25%.
Внедрение в производственный цикл разрабатываемых аддитивных технологий и оборудования позволяет повысить конкурентоспособность выпускаемых авиационных двигателей по сравнению с мировыми аналогами за счет снижения себестоимости выпускаемой продукции и повышения эксплуатационных характеристик, в частности, повышения топливной эффективности авиадвигателей, а также повышения тяговых характеристик.
Основные результаты
В ходе реализации проекта разработан комплексный технологический процесс производства точных крупногабаритных заготовок из высокопрочных и жаростойких сплавов на основе гибридных микрометаллургических процессов формообразования для перспективных двигателей авиационно-космической, наземной и морской техники, включающий:
- технологический процесс изготовления точных титановых заготовок с размером до 2,1 м с применением гибридных процессов на основе прямого лазерного выращивания.
- технологический процесс изготовления точных титановых заготовок расширенных габаритов с размером до 0,4 м с применением послойного лазерного синтеза;
Организовано производство точных крупногабаритных заготовок из высокопрочных и жаростойких сплавов на основе разработанных технологических процессов.
Для реализации технологической операции изготовления точных титановых заготовок с размером до 2100 мм методом прямого лазерного выращивания разработана, изготовлена, испытана и введена в опытную эксплуатацию на ПАО «ОДК-УМПО» установка прямого лазерного выращивания (УПЛВ).
В качестве манипулятора изделия и технологического инструмента используется промышленный робот с двухосевым позиционером. Досягаемость робота составляет 1800 мм, грузоподъемность позиционера – 1500 кг. Модульная конструкция рабочего стола позволяет менять диаметр рабочей зоны в зависимости от габарита выращиваемого изделия (1100 мм, 2100 мм). Также использование дополнительной линейной оси позволяет изменять положение робота относительно позиционера, обеспечивая требуемую досягаемость.
Герметичная технологическая кабина позволяет проводить процесс прямого лазерного выращивания в контролируемой атмосфере аргона высокой чистоты.
Используемое в технологической головке 3х-струйное сопло для подачи порошка в зону лазерного воздействия, а также 6ти-осевой роботизированный манипулятор технологической головки, позволяют проводит обработку в различных пространственных положениях, в том числе с заклонением до 900 относительно вертикали.
В ходе проведения предварительных и приемочных испытаний изготовлены экспериментальные образцы деталей:
- Внешнее кольцо авиадвигателя ПД14;
- Корпус промежуточный авиадвигателя Изд.30;
- Кронштейн авиадвигателя Изд.30;
- Корпус внутренний изд. ВК2500.
Для обеспечения экономической эффективности процесса прямого лазерного выращивания (ПЛВ) крупногабаритных заготовок были разработаны методы повышения производительности технологического процесса и проведены исследования влияния количества вторичного материала на механические свойства выращиваемых изделий. Повышение производительности технологического процесса ПЛВ достигается за счет увеличения размеров наплавляемого валика при изготовлении массивных элементов конструкции. При этом, подобранные технологические режимы обеспечивают бездефектное формирование изделий. Увеличение размеров наплавляемого валика и формируемой ванны расплава положительно влияет на коэффициент захвата порошка. На основе проведенных исследований процессов взаимодействия газопорошковых струй с мишенями различных размеров подготовлена заявка на полезную модель «Устройство контроля пространственного распределения плотности газопорошкового потока, формируемого соплом подачи порошка».
Еще одним фактором, влияющим на общую производительность процесса, является используемая стратегия выращивания, в том числе количество, геометрия и скорости холостых переходов между выращиваемыми элементами конструкции. Показаны принципы оптимизации стратегий выращивания, позволяющие повысить общую производительность технологического процесса.
В ходе реализации проекта налажены рабочие контакты между специалистами СПбГМТУ и управления технического развития и перевооружения ПАО «ОДК-УМПО» для согласования и оперативного решения технических задач проекта.
Выполнение проекта способствует повышению компетенций специалистов СПбГМТУ в области разработки и производства ГТД авиационно-космического, наземного и морского назначения.
Результаты совместного проекта демонстрировались СПбГМТУ на международных выставках Металлообработка - 2018, 2019, МАКС-2019, Открытые инновации-2019, FORMNEXT-2019 (Франкфурт-на-Майне, Германия), ВУЗПРОМЭКСПО-2019.