Регистрация / Вход
Прислать материал

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

Номер контракта: 14.581.21.0010

Руководитель: Туричин Глеб Андреевич

Должность: профессор

Организация: федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого"
Организация докладчика: Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого"

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Ключевые слова:
компоненты авиационных двигателей, гетерофазный процесс, порошковая металлургия, технология прямого лазерного выращивания, оборудование прямого лазерного выращивания, порошковые сплавы, повышение жаростойкости, повышение ресурса, градиентные свойства, снижение материалоёмкости производства

Цель проекта:
Основной задачей проекта является создание научно-технических основ для промышленного освоения технологии прямого лазерного выращивания рабочих узлов и элементов современных и перспективных авиационных двигателей с повышенными эксплуатационными характеристиками и рабочим ресурсом. Разрабатываемые технические и технологические решения должны обеспечить эффективность процесса изготовления деталей и компонентов авиационных двигателей, в том числе за счет снижения материалоёмкости и значительного увеличения производительности технологического процесса. Целью реализуемого проекта является исследование гетерофазных металлургических процессов, протекающих при прямом лазерном выращивании изделий из порошковых металлических материалов, и разработка на основе результатов исследований технологии прямого лазерного выращивания изделий из порошковых металлических материалов и оборудования для её реализации, позволяющих многократно повысить скорость изготовления изделий из жаропрочных сплавов.

Основные планируемые результаты проекта:
Основными запланированными результатами проекта являются:
- Технология прямого лазерного выращивания, в ходе которой изделие формируется из металлическогопорошка, подаваемого сжатой газопорошковой струей непосредственно в зону лазерного воздействия;
- Лабораторная технологическая установка лазерного выращивания.
Возможность подачи смеси порошков и контролируемого изменения состава подаваемых порошков в ходе процесса выращивания, обеспечит высокоскоростное формирование изделий с градиентными свойствами за счет процессов гетерофазной порошковой металлургии.
Основные характеристики технологии:
- Производительность процесса прямого лазерного выращивания не менее 45 куб. мм/с;
- Максимальная температура эксплуатации выращенных изделий не менее 500 С.
Основные характеристики установки:
- Размер рабочей зоны технологической установки не менее (мм) – 2000х2000х800;
- Количество координат не менее – 5;
- Контролируемая рабочая атмосфера.


Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
Внедрение разрабатываемых технологий и оборудования лазерного выращивания позволит снизить длительность производственного цикла и себестоимость изделий за счет снижения трудоемкости и значительного увеличения коэффициента использования материала. Технологии прямого лазерного выращивания обеспечат возможность создания принципиально новых деталей с градиентными эксплуатационными характеристиками, совмещающих в себе свойства двух и более сплавов. Например, деталей с внутренними силовыми элементами и внешними износо- или жаростойкими покрытиями, которые могут быть получены за один технологический цикл производства.
Конкурентными преимуществами разработки являются:
- Высокая производительность процесса прямого лазерного выращивания (не менее 45 мм3/с).
- Возможность получения изделий с градиентным составом, структурой и свойствами;
- Возможность выращивания крупногабаритных изделий из жаропрочных и труднообрабатываемых сплавов;
- Возможность получения мелкодисперсной структуры и управления формированием микроструктуры;
- Минимальная пористость;
- Механические свойства на уровне деформируемых и термообработанных сплавов
Возможности разрабатываемых технологий и оборудования позволят применять новые подходы к конструированию компонентов авиационных двигателей.Развитие и активное внедрение технологий выращивания обеспечит ускорение темпов перехода производства на качественно новый уровень технического оснащения, соответствующий шестому технологическому укладу и позволяющий значительно снизить энергоёмкость и материалоёмкость производства, а также получать изделия с заранее заданными эксплуатационными характеристиками. Практическое использование запланированных результатов проекта будет способствовать повышению уровня импортозамещения при технологическом перевооружении промышленных предприятий.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Разрабатываемые технология и оборудование предназначены для применения в производстве изделий, эксплуатируемых при температурах до 650 С, на предприятиях двигателестроительной отрасли. Запланированные результаты характеризуются межотраслевой направленностью и 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 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.
Промышленное освоение результатов проекта запланировано на 2019 г. путем создания на ОАО «КУЗНЕЦОВ» участка прямого лазерного выращивания компонентов двигателей.

Текущие результаты проекта:
Разработана и изготовлена лабораторная технологическая установка лазерного выращивания. Проведены технологические исследования процесса лазерного выращивания образцов из порошковых сплавов на основе железа, кобальта и никеля. Результаты металлографических исследований и механических испытаний выращенных экспериментальных образцов подтвердили их бездефектность и высокие эксплуатационные характеристики. Разработаны базовые технологии лазерного выращивания компонентов газотурбинных двигателей и генераторов. Изготовлены полноразмерные образцы-демонстраторы компонентов газотурбинных двигателей и генераторов (жаровые трубы, корпуса камер сгорания).