Разработка новых многофункциональных нанопокрытий и технологии их нанесения
Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.532.12.9002
Организация
НИЦ "Курчатовский институт"
Руководитель работ
Смирнов Валентин Пантелеймонович
Продолжительность работ
2007 - 2009, 21 мес.
Бюджетные средства
94,99 млн
Внебюджетные средства
229 млн
Конкурс
Разработка новых многофункциональных нанопокрытий и технологии их нанесения.
Разработка технологий и создание опытных образцов установок для нанесения новых многофункциональных нанопокрытий, проведение исследований опытных образцов с новыми нанопокрытиями, организация производства установок и внедрение разработанных технологий нанесения нанопокрытий.
Разработка вакуумно-плазменных методов покрытий для газотурбинной техники и технологического инструмента.
Разработка технологии и оборудования вакуумного – плазменного, ионно-имплантационного напыления наноструктурных покрытий и создания поверхностных слоев материалов с заданными свойствами.
Соисполнители
Организация
НИТУ "МИСиС", МИСиС
Организация
ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН"
Организация
РГАТУ имени П.А. Соловьева
Организация
ФГБОУ ВО "УГАТУ"
Этапы проекта
1
21.09.2007 - 10.12.2007
• Проведены патентные исследования по ГОСТ Р 15.011-96 «СРППП. Патентные исследования» по 3-м направлениям покрытий НСПМ на:
-лопатки компрессора ГТД,
-лопатки турбины ГТД,
-инструмент, применяемый в производстве ГТД, (далее - по 3-м направлениям).
• Проведен анализ вариантов разработки технологических процессов (ТП) и технологических операций (ТО), исходя из условий и организации конкретного производства, в том числе по использованию имеющегося на предприятии оборудования по 3-м направлениям.
• Разработаны модели изменения точности ТО во времени и дана оценка параметров точности ТО по 3-м направлениям.
• Дана оценка возможности применения освоенных производством составных частей ТП, в том числе типовых и групповых по 3-м направлениям.
• Проведен расчет показателей технологичности вариантов ТО и выбор вариантов для дальнейшей разработки по 3-м направлениям.
• Разработаны: предварительный проект , технологическая документация (ТД), программы и методики (ПМ) исследовательских испытаний экспериментальной партии покрытий НСПМ по 3-м направлениям, проведены испытания по 3-м направлениям.
• Проведены маркетинговые исследования и разработан бизнес-план (БП), включающего сквозной сетевой график выполнения проекта в целом
• Проведена технологическая подготовка производства для изготовления опытного образца установок по 3-м направлениям, произведена закупка необходимого оборудования. Разработана проектно-сметная документация (ПСД) на реконструкцию производства под серийное производство.
-лопатки компрессора ГТД,
-лопатки турбины ГТД,
-инструмент, применяемый в производстве ГТД, (далее - по 3-м направлениям).
• Проведен анализ вариантов разработки технологических процессов (ТП) и технологических операций (ТО), исходя из условий и организации конкретного производства, в том числе по использованию имеющегося на предприятии оборудования по 3-м направлениям.
• Разработаны модели изменения точности ТО во времени и дана оценка параметров точности ТО по 3-м направлениям.
• Дана оценка возможности применения освоенных производством составных частей ТП, в том числе типовых и групповых по 3-м направлениям.
• Проведен расчет показателей технологичности вариантов ТО и выбор вариантов для дальнейшей разработки по 3-м направлениям.
• Разработаны: предварительный проект , технологическая документация (ТД), программы и методики (ПМ) исследовательских испытаний экспериментальной партии покрытий НСПМ по 3-м направлениям, проведены испытания по 3-м направлениям.
• Проведены маркетинговые исследования и разработан бизнес-план (БП), включающего сквозной сетевой график выполнения проекта в целом
• Проведена технологическая подготовка производства для изготовления опытного образца установок по 3-м направлениям, произведена закупка необходимого оборудования. Разработана проектно-сметная документация (ПСД) на реконструкцию производства под серийное производство.
2
11.12.2007 - 31.12.2007
Разработана конструкторская документация (КД), предназначенная для изготовления и испытания опытного образца установки «Кремень», без присвоения литеры, в том числе проект ТУ и эксплуатационная документация (ЭД)
Разработана КД на технологическое оборудование и специальные стенды, применяемые на стадии предварительных испытаний (стенд электрических испытаний электрофизических устройств установки, стенд отработки системы автоматизации установки).
Проведена метрологическая экспертиза КД.
Разработана программа и методики предварительных испытаний установки «Кремень».
Проведены работы по обеспечению технологичности конструкции установки «Кремень».
Разработана автоматизированная опытно-промышленная установка «КРЕМЕНЬ» предназначена для реализации технологии нанесения износостойких наноструктурированных покрытий на инструмент и технологическую оснастку.
Установка «КРЕМЕНЬ» будет иметь следующие характеристики:
Способ нанесения покрытия Дуговой с фильтрацией капельной и с ассистированием ионным пучком
Типы покрытий нанослойные и наноструктурированные покрытия из нитридов, карбидов эл-тов IV-VI групп сложной архитектуры, оксидов, боридов, алмазоподобные пленки, износостойкие, антифрикционные покрытия
Скорость нанесения покрытия, мкм/час До 10
Максимальная толщина покрытия, мкм До 20
Организация технологического процесса Автоматизированное компьютерное управление с необходимым программным обеспечением
Общий вес загрузки, кг 100
Максимальный линейный размер обрабатываемых изделий, мм 400
Электрическая мощность, кВт 35
Занимаемая площадь, кв.м 25
Обслуживающий персонал, чел. 1
Характеристики разрабатываемой установки превышают характеристики вакуумного оборудования, производящегося ведущими зарубежными фирмами, а именно: Метаплас, Германия (Установка MR-323); Platit AG, Швейцария (Установки π80 и π300) и Семикон, Германия (установка CC800/8dx), которые в настоящее время являются эксклюзивными поставщиками оборудования для нанесения покрытий на режущий инструмент.
Разработана КД на технологическое оборудование и специальные стенды, применяемые на стадии предварительных испытаний (стенд электрических испытаний электрофизических устройств установки, стенд отработки системы автоматизации установки).
Проведена метрологическая экспертиза КД.
Разработана программа и методики предварительных испытаний установки «Кремень».
Проведены работы по обеспечению технологичности конструкции установки «Кремень».
Разработана автоматизированная опытно-промышленная установка «КРЕМЕНЬ» предназначена для реализации технологии нанесения износостойких наноструктурированных покрытий на инструмент и технологическую оснастку.
Установка «КРЕМЕНЬ» будет иметь следующие характеристики:
Способ нанесения покрытия Дуговой с фильтрацией капельной и с ассистированием ионным пучком
Типы покрытий нанослойные и наноструктурированные покрытия из нитридов, карбидов эл-тов IV-VI групп сложной архитектуры, оксидов, боридов, алмазоподобные пленки, износостойкие, антифрикционные покрытия
Скорость нанесения покрытия, мкм/час До 10
Максимальная толщина покрытия, мкм До 20
Организация технологического процесса Автоматизированное компьютерное управление с необходимым программным обеспечением
Общий вес загрузки, кг 100
Максимальный линейный размер обрабатываемых изделий, мм 400
Электрическая мощность, кВт 35
Занимаемая площадь, кв.м 25
Обслуживающий персонал, чел. 1
Характеристики разрабатываемой установки превышают характеристики вакуумного оборудования, производящегося ведущими зарубежными фирмами, а именно: Метаплас, Германия (Установка MR-323); Platit AG, Швейцария (Установки π80 и π300) и Семикон, Германия (установка CC800/8dx), которые в настоящее время являются эксклюзивными поставщиками оборудования для нанесения покрытий на режущий инструмент.
3
01.01.2008 - 14.11.2008
1) Разработана рабочая конструкторская документация (КД), предназначенная для изготовления опытных образца установок (без присвоения литеры): а) установки «Виктория-2» и установки МУЭ 175, с электрофизическими модулями и со стендом «Каскад»,
2) Разработаны технические условия и эксплуатационная документация установки «Виктория 2»,
3) Разработаны программные документации к установкам «Кремень» и «Виктория-2»,
4) Проведена метрологическая экспертиза КД установки «Виктория 2»,
5) Проведены работы по обеспечению технологичности конструкции установки «Виктория 2»,
6) Разработана Программа - методика предварительных испытаний установки «Виктория 2»,
7) Изготовлен опытный образец установки «Кремень» включая:
-стенд высоковольтных испытаний, предназначенный для отладки и испытаний электрофизических устройств установки «Кремень;
-стенд для отработки системы автоматизации установки «Кремень,
8) Изготовлен опытный образец установки «Виктория 2»,
9) Изготовлен стенд «Каскад», предназначенный для отработки электрофизических устройств установки установка МУЭ-175 и их совместной работы при осаждении теплозащитных покрытий на лопатки турбин и для измерения коэффициента теплопроводности теплозащитных покрытий,
10) Разработаны программы-методики 1 этапа предварительных испытаний и проведены предварительные испытания (1 этап) технологических процессов нанесения наноструктурированных покрытий на а) металлорежущий инструмент, б) на лопатки компрессора, в) на лопатки турбины
2) Разработаны технические условия и эксплуатационная документация установки «Виктория 2»,
3) Разработаны программные документации к установкам «Кремень» и «Виктория-2»,
4) Проведена метрологическая экспертиза КД установки «Виктория 2»,
5) Проведены работы по обеспечению технологичности конструкции установки «Виктория 2»,
6) Разработана Программа - методика предварительных испытаний установки «Виктория 2»,
7) Изготовлен опытный образец установки «Кремень» включая:
-стенд высоковольтных испытаний, предназначенный для отладки и испытаний электрофизических устройств установки «Кремень;
-стенд для отработки системы автоматизации установки «Кремень,
8) Изготовлен опытный образец установки «Виктория 2»,
9) Изготовлен стенд «Каскад», предназначенный для отработки электрофизических устройств установки установка МУЭ-175 и их совместной работы при осаждении теплозащитных покрытий на лопатки турбин и для измерения коэффициента теплопроводности теплозащитных покрытий,
10) Разработаны программы-методики 1 этапа предварительных испытаний и проведены предварительные испытания (1 этап) технологических процессов нанесения наноструктурированных покрытий на а) металлорежущий инструмент, б) на лопатки компрессора, в) на лопатки турбины
4
15.11.2008 - 31.12.2008
1) Проведены предварительные испытания опытных образцов установок «Кремень» и «Виктория 2» по программам методикам предварительных испытаний;
2) Проведена корректировка конструкторской документации по результатам изготовления и предварительных испытаний опытных образцов установок «Виктория 2», «Кремень» с присвоением КД литеры "О" ;
3) Проведена доработка опытных образцов установок «Виктория 2» и «Кремень»;
4) проведены предварительные испытания (2 этап) технологических процессов нанесения наноструктурированных покрытий на а) металлорежущий инструмент, б) на лопатки компрессора, в) на лопатки турбины
5) Разработана программа-методики предварительных испытаний ОПУ МУЭ- 175
2) Проведена корректировка конструкторской документации по результатам изготовления и предварительных испытаний опытных образцов установок «Виктория 2», «Кремень» с присвоением КД литеры "О" ;
3) Проведена доработка опытных образцов установок «Виктория 2» и «Кремень»;
4) проведены предварительные испытания (2 этап) технологических процессов нанесения наноструктурированных покрытий на а) металлорежущий инструмент, б) на лопатки компрессора, в) на лопатки турбины
5) Разработана программа-методики предварительных испытаний ОПУ МУЭ- 175
5
01.01.2009 - 30.06.2009
Осуществлено изготовление опытного образца ЭФМ ОПУ МУЭ -175 в части монтажа оборотного охлаждения системы охлаждения ЭФМ.Разработана ЭД на установку ЭФМ МУЭ 175.Разработана рабочая технологическая документация (РТД) по 3-м направлениям. Проведен 3-й этап предварительных испытаний технологических процессов нанесения покрытий НСПМ на образцах и лопатках компрессора, наносимых на установке «Виктория 2» и образцах и инструменте, наносимых на установке «Кремень». Откорректирована ТД и присвоена документации литера «О».
Программа
Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы"
Программное мероприятие
3.2 Осуществление проектов коммерциализации технологий по тематике, предлагаемой бизнес-сообществом
Повышение энергоэффективности технологий вакуумно-плазменного нанесения покрытий на основе разработки автоматизированной системы управления параметрами питающего напряжения форвакуумных насосов установок
Продолжительность работ
2010 - 2012, 30 мес.
Бюджетные средства
1,65 млн
Организация
ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН"
профинансировано
Разработка и исследование способов модифицирования поверхности и нанесения наноструктурных высокотвердых покрытий в плазме вакуумно-дугового разряда на лопатки газотурбинных двигателей для повышения их ресурса и эксплуатационной надежности
Продолжительность работ
2012 - 2013, 12 мес.
Бюджетные средства
2,73 млн
Организация
ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН"
профинансировано
«Суперкомпьютерное моделирование процессов напыления материалов с оптоэлектронными свойствами для технологий получения оптических нанопокрытий»
Продолжительность работ
2012 - 2013, 15 мес.
Бюджетные средства
7,8 млн
профинансировано
профинансировано
Разработка и производство мобильной высокопроизводительной установки плазменного напыления многофункциональных покрытий.
Продолжительность работ
2006, 3 мес.
Бюджетные средства
6 млн
Организация
ИЭР и ОС
профинансировано