Регистрация / Вход
Прислать материал

Создание технологии высокоскоростного изготовления деталей и компонентов авиационных двигателей методами гетерофазной порошковой металлургии

Докладчик: Туричин Глеб Андреевич

Должность: Декан, профессор, директор

Цель проекта:
Целью проекта является получение значимых научно-технических результатов для созданияvинновационного технологического цикла производства рабочих узлов и элементов современных и перспективных авиационных двигателей с повышенными эксплуатационными характеристиками и рабочим ресурсом с использованием перспективных технологий высокоскоростного изготовления на основе методов прямого лазерного выращивания. Цели и запланированные результаты проекта характеризуются межотраслевой направленностью и соответствуют программам научно-технического развития, технологического перевооружения и повышения конкурентоспособности высокотехнологичных промышленных предприятий, в том числе входящих в ОПК. Цель проекта соответствуют действующим отраслевым приоритетам в области развития авиационной техники и технологий производства авиационных двигателей. Достижение запланированных результатов ПНИЭР обеспечит формирование научно-технического задела, необходимого для последующего создания и промышленного освоения перспективных авиационных комплексов ПАК ФА, ПАК ДА и авиационных двигателей ПД-14, ПДВ. Реализуемость предусмотренных проектом сроков и масштабов внедрения (промышленного освоения) результатов ПНИЭР, в случае их успешного завершения, будет дополнительно обеспечена за счет планируемых Министерством промышленности и торговли Российской Федерации мероприятий в рамках реализации государственной программы «Развитие авиационной промышленности на период на 2013-2025 годы» Также предлагаемая тематика проекта соответствует направлениям стратегических программ исследований, осуществляемых технологическими платформами «Инновационные лазерные, оптические и оптоэлектронные технологии - фотоника» и «Авиационная мобильность и авиационные технологии»

Основные планируемые результаты проекта:
Проектом предусмотрено получение следующих научных и научно-технических результатов:
-Комплексный анализ современных технических решений в области лазерных технологий выращивания
металлических изделий;
- Отчеты о НИР (промежуточные и заключительные) по ГОСТ 7.32-2001;
- Отчеты о патентных исследованиях по ГОСТ Р 15.011-96;
- Эскизная документация на лабораторную технологическую установку лазерного выращивания по
изготовлению компонентов авиационных двигателей в соответствии с требованиями ЕСКД;
- Лабораторная технологическая установка лазерного выращивания;
- Комплект программного обеспечения для моделирования процесса прямого лазерного выращивания,
создания управляющих программ и управления лабораторной технологической установкой лазерного
выращивания
- Программа и методики испытаний лабораторной технологической установки лазерного выращивания;
- Технологическая документация на предварительную технологию лазерного выращивания в соответствии
с требованиями ЕСТД;
- Программы и методики исследовательских испытаний предварительной технологии выращивания;
- Рекомендации по внедрению технологий лазерного выращивания в двигателестроительную отрасль промышленности, а также в другие отрасли реального сектора экономики;
- Проект Технического задания на проведение опытно-конструкторских (опытно-технологических) работ, необходимых для внедрения разработанных технологий и оборудования прямого лазерного выращивания в производственный цикл предприятий Индустриального партнера. Запланированные результаты проекта обеспечат практическую осуществимость создания компонентов двигателей нового поколения (а также гражданских авиадвигателей) с градиентными свойствами, с повышенной температурой эксплуатации и
ресурсом без дальнейшего проведения Индустриальным партнёром обширного объёма опытно-конструкторских и/или опытно-технологических работ.
В процессе выполнения работ будут разработаны принципиально новые методики и решения: система подачи порошка, обеспечивающая высокоскоростное лазерное выращивание, методики прогнозирования структуры и свойств изделий будет система автоматического управления при выращивании с использованием CAD/CAM систем и систем ЧПУ, кинематическая модель установки и репостпроцессор для внестаночного контроля управляющих программ.
Основные результаты к концу третьего года: разработанная технология прямого лазерного выращивания для высокоскоростного изготовления компонентов современных и перспективных авиационных двигателей с градиентными свойствами, с повышенной температурой эксплуатации и ресурсом и технологический комплекс лазерного выращивания компонентов авиационных двигателей из порошковых сплавов.
Внедрение в производственный цикл разрабатываемых технологий и оборудования прямого лазерного выращивания направлено на повышение конкурентоспособности выпускаемых авиационных двигателей по сравнению с мировыми аналогами за счет снижения себестоимости выпускаемой продукции и повышения эксплуатационных характеристик, в частности, повышения топливной эффективности авиадвигателей на 30 %, а также повышения тяговых характеристик. Разрабатываемые технологии и оборудование прямого лазерного выращивания обеспечат повышение производительности процесса лазерного выращивания более чем в 3 раза по сравнению с наиболее используемой технологией селективного лазерного сплавления металлических порошков.
Для достижения заявленных результатов будут проведены теоретические исследования и математическое моделирование, а их результаты будут проверяться экспериментально. Использование такого подхода при разработке новых технологий и оборудования позволяет повысить эффективность работы за счет снижения материально-временных затрат и снижения рисков получения отрицательных результатов. В рамках проекта будут совместно решаться задачи, направленные на разработку технологий и на создание оборудования. Будут использоваться современные методы и оборудование, позволяющие получать результаты, соответствующие мировому уровню исследований и разработок.





Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Заложенные в основу проекта технические и технологические решения позволят добиться повышения производительности процесса лазерного выращивания крупногабаритных изделий более чем 3 раза по сравнению с существующими технологиями. Внедрение разрабатываемых технологий и оборудования в производственный цикл изготовления компонентов авиационных двигателей также позволит повысить конкурентоспособность российской авиационной техники за счёт снижения себестоимости и повышения эксплуатационных характеристик. Разрабатываемые технологии и оборудование прямого лазерного выращивания обладают потенциалом мультипликативного технологического влияния на развитие нескольких отраслей экономики. Кроме предприятий двигателестроения потребителями разрабатываемой продукции могут быть предприятия ракетно-космической отрасли, транспортного, судового и энергетического машиностроения, а также медицина. Результаты проекта также могут быть использованы при разработке и модернизации родственных технологий инженерии поверхности, в частности, технологий лазерной порошковой наплавки функциональных поверхностных слоёв, актуальных для атомной, нефтегазовой, нефтехимической, химической отраслей промышленности. Использование запланированных результатов проекта будет способствовать повышению уровня импортозамещения при технологическом перевооружении промышленных предприятий.
Предусмотренные проектом прикладные научные исследования и экспериментальные разработки не являются дублированием ранее проведённых и проводимых научно-исследовательских, опытно-конструкторских/опытно-технологических работ, а являются продолжением
проведённых исполнителями проекта фундаментальных и поисковых НИР и направлены на доведение полученных ранее результатов до стадии промышленного применения.
Результаты проекта также могут быть использованы при разработке и модернизации родственных технологий инженерии поверхности, в частности, технологий лазерной порошковой наплавки функциональных поверхностных слоёв, актуальных для атомной, нефтегазовой, нефтехимической, химической отраслей промышленности. Также результаты проекта будут способствовать развитию отечественной порошковой металлургии и организации выпуска отечественных порошковых сплавов для аддитивного производства. Использование результатов данного проекта позволит получить следующие социально-экономические эффекты:
•улучшение потребительских свойств выпускаемой продукции;
•совершенствование технологических процессов с точки зрения снижения издержек производства,
повышения производственной безопасности (включая экологическую);
•повышение уровня автоматизации производства;
•обеспечение гибкости производств, сокращение производственного цикла.
Указанные исследования позволят получить результаты мирового уровня в данной области техники., что положительно повлияет на развитие международного сотрудничества в сфере указанных технологий. Для информирования общественности о ходе и результатах выполнения предлагаемого проекта исполнителями проекта будут сделаны доклады на следующих международных конференциях: «Laser in
Manufacturing-2015», Мюнхен, Германия, «Beam Technologies and Laser Application- 2015», Санкт-Петербург, Россия, «Оптика лазеров-2016», Санкт-Петербург, Россия, «LANE-2016», Фюрт, Германия. Также результаты проекта будут демонстрироваться на тематических международных выставках: «Фотоника», «Сварка», «Металлообработка», «Weldex», «Российский промышленник», «Петербургская
техническая ярмарка». На основе полученных результатов будут подготовлены публикации в российских и зарубежных
высокорейтинговых журналах.

Текущие результаты проекта:
К концу первого года планируется создать физическую модель газодинамических процессов при прямом лазерном выращивании, разработать
исследовательский стенд для экспериментальных исследований процессов транспортировки порошка, разработать методики изготовления
литых образцов для сравнительного анализа, разработать модель оптических схем технологической головки для прямого лазерного выращивания, разработать исследовательский стенд для проведения технологических исследований.