На Южном Урале придумали новую технологию литья деталей для авиадвигателя
5 Апреля 2021
Фото: сайт ЮУрГУ
Гибридный сплав обладает высокой жаропрочностью и коррозионной стойкостью, что важно для безотказной работы в агрессивной среде турбины.
Челябинские ученые предложили экономичную технологию литья деталей двигателя сверхбольшой тяги для широкофюзеляжного самолета, который разрабатывается в России. Они участвуют в масштабном проекте по созданию авиадвигателей нового поколения.
Для этого создана научно-индустриальная коллаборация, куда входят ученые факультета материаловедения и металлургических технологий ЮУрГУ, научно-производственная лаборатория «Технопарк авиационных технологий» и Уфимское моторостроительное производственное объединение. По словам разработчиков, их задача — создать экономичный и технологичный процесс литья лопаток ступеней турбины для авиадвигателя сверхбольшой тяги. Этот двигатель отличается высокой экономичностью, использованием новейших инновационных технологий. Он будет двух видов: ПД-14 — для узкомагистрального МС-21, а ПД-35 — для широкофюзеляжного воздушного судна.
Новую технологию высокоточного литья турбинных лопаток из интерметаллидного сплава двигателя ПД-35 для широкофюзеляжного лайнера планируется создать уже в этом году. А двигатель ПД-14 уже проходит промышленные испытания.
Как пояснили авторы, «гибридный» интерметаллидный сплав на основе алюминида титана (TiAl), дополнительно легированный ниобием, молибденом и бором, обладает высокой жаропрочностью и коррозионной стойкостью, что крайне важно при эксплуатации литых изделий в агрессивной среде турбины.
«Инновационность нашего решения в том, что литье турбинных лопаток проходит в экологически чистых и термохимически стойких формах на основе сверхпрочного корунда и коллоидного гидроксида алюминия алюмозоля, — сообщил доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Литейное производство» ЮУрГУ Борис Кулаков. — При этом литье инерметаллидного сплава TNM-B1 проводится с применением защитной инертной атмосферы из аргона в специальной плавильно-заливочной установке».
По словам ученых, сегодня литье лопаток по выплавляемым моделям — один из способов, который позволяет в промышленном масштабе с меньшими затратами получать высокоточные литые заготовки. Правда, есть и альтернативная точка зрения, что лазерное спекание порошков металлов превосходит литье, но, как убедились наши ученые, их технология все же надежней, экономичней и эффективнее.
«Литейное производство становится все более технологичным, в первую очередь за счет внедрения систем моделирования процессов литья, трехмерной печати моделей отливок и литейных форм, роботизации технологических операций, — пояснил кандидат технических наук, заместитель декана факультета материаловедения и металлургических технологий вуза Иван Ердаков. — Все это приближает отливки по размерам и массе к готовой детали, и не надо «убирать лишнее». Именно эти особенности обеспечат литейному производству свое ведущее место в технологическом образе новой индустрии».
Ученые моделируют сложнейшие процессы литья в виртуальном формате, описывают их математическим способом. К работе над проектом привлекают и студентов, их обучают работе с программным продуктом.
«В современных реалиях анализ литейных процессов немыслим без проработки различных вариантов технологии в системах инженерного анализа, — сообщил доцент кафедры «Литейное производство» Андрей Карпинский. — Инжиниринг в литье лопаток из интерметаллидного сплава проводится при помощи программного продукта ProCAST. Особенность этой технологии в том, что заполнение формы осуществляется центробежным способом. С помощью компьютерного моделирования литейных процессов мы смогли определить оптимальные параметры этой технологической операции».
Совместная разработка двигателя сверхбольшой тяги ПД-35 должна завершиться в 2028 году. В процессе его создания будут применены новейшие инновационные решения российских авиастроителей. Главный разработчик двигателя — Пермское конструкторское бюро ОАО «Авиадвигатель», а головное предприятие серийного производства — Пермский моторный завод.
Для этого создана научно-индустриальная коллаборация, куда входят ученые факультета материаловедения и металлургических технологий ЮУрГУ, научно-производственная лаборатория «Технопарк авиационных технологий» и Уфимское моторостроительное производственное объединение. По словам разработчиков, их задача — создать экономичный и технологичный процесс литья лопаток ступеней турбины для авиадвигателя сверхбольшой тяги. Этот двигатель отличается высокой экономичностью, использованием новейших инновационных технологий. Он будет двух видов: ПД-14 — для узкомагистрального МС-21, а ПД-35 — для широкофюзеляжного воздушного судна.
Новую технологию высокоточного литья турбинных лопаток из интерметаллидного сплава двигателя ПД-35 для широкофюзеляжного лайнера планируется создать уже в этом году. А двигатель ПД-14 уже проходит промышленные испытания.
Как пояснили авторы, «гибридный» интерметаллидный сплав на основе алюминида титана (TiAl), дополнительно легированный ниобием, молибденом и бором, обладает высокой жаропрочностью и коррозионной стойкостью, что крайне важно при эксплуатации литых изделий в агрессивной среде турбины.
«Инновационность нашего решения в том, что литье турбинных лопаток проходит в экологически чистых и термохимически стойких формах на основе сверхпрочного корунда и коллоидного гидроксида алюминия алюмозоля, — сообщил доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Литейное производство» ЮУрГУ Борис Кулаков. — При этом литье инерметаллидного сплава TNM-B1 проводится с применением защитной инертной атмосферы из аргона в специальной плавильно-заливочной установке».
По словам ученых, сегодня литье лопаток по выплавляемым моделям — один из способов, который позволяет в промышленном масштабе с меньшими затратами получать высокоточные литые заготовки. Правда, есть и альтернативная точка зрения, что лазерное спекание порошков металлов превосходит литье, но, как убедились наши ученые, их технология все же надежней, экономичней и эффективнее.
«Литейное производство становится все более технологичным, в первую очередь за счет внедрения систем моделирования процессов литья, трехмерной печати моделей отливок и литейных форм, роботизации технологических операций, — пояснил кандидат технических наук, заместитель декана факультета материаловедения и металлургических технологий вуза Иван Ердаков. — Все это приближает отливки по размерам и массе к готовой детали, и не надо «убирать лишнее». Именно эти особенности обеспечат литейному производству свое ведущее место в технологическом образе новой индустрии».
Ученые моделируют сложнейшие процессы литья в виртуальном формате, описывают их математическим способом. К работе над проектом привлекают и студентов, их обучают работе с программным продуктом.
«В современных реалиях анализ литейных процессов немыслим без проработки различных вариантов технологии в системах инженерного анализа, — сообщил доцент кафедры «Литейное производство» Андрей Карпинский. — Инжиниринг в литье лопаток из интерметаллидного сплава проводится при помощи программного продукта ProCAST. Особенность этой технологии в том, что заполнение формы осуществляется центробежным способом. С помощью компьютерного моделирования литейных процессов мы смогли определить оптимальные параметры этой технологической операции».
Совместная разработка двигателя сверхбольшой тяги ПД-35 должна завершиться в 2028 году. В процессе его создания будут применены новейшие инновационные решения российских авиастроителей. Главный разработчик двигателя — Пермское конструкторское бюро ОАО «Авиадвигатель», а головное предприятие серийного производства — Пермский моторный завод.
