Министерство науки и
высшего образования

Российской Федерации

Российская Академия Наук

Отделение энергетики, машиностроения
механики и процессов управления

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки

Институт машиноведения
им. А.А. Благонравова
Российской академии наук

  • русский
  • english
В период с 2013 по 2018 гг. в лаборатории управления технологическими процессами и системами выполнены НИОКР по разработке и созданию интеллектуальных производственных технологий:
 
• формообразования ответственных деталей ГТД (дисков, обечаек, колец, полых валов) из жаропрочных сплавов методом раскатки в изотермических условиях;
• финишной обработки сложнопрофильных поверхностей деталей (лопатки и др.) ГТД на основе роботизированных систем;
• диагностирования и оценки технического состояния автоматизированного технологического оборудования и станков с ЧПУ.
 
 Исследование и разработка производственных интеллектуальных технологий и оборудования для изготовления деталей ГТД из жаропрочных сплавов и сталей методом изотермической раскатки".
 

Формообразование деталей методом раскатки в изометрических условиях обеспечивает однородность структуры и, следовательно, повышение механических свойств деталей ГТД, возможность формирования регламентированной ультрамелкозернистой структуры материала в изделиях, а также позволяет повысить КИМ в 2-3 раза.
 
Новая технология изготовления деталей из жаропрочных сплавов методом раскатки в изотермических условиях запатентована в России и является приоритетом России (Патент № 2567084, опубликовано 27.10.2015 Бюл. № 30 «Способ изготовления детали типа диска», патентообладатель ИМАШ РАН, ИПСМ РАН; патент № 2548349, опубликовано 20.04.2015 Бюл. №11 «Способ изготовления осесимметричных деталей типа дисков», патентообладатель ИМАШ РАН; патент № 146549, опубликовано10.10.2014 Бюл. № 28 «Стан для раскатки осесимметричных деталей», патентообладатель ИМАШ РАН).
Разработаны научные основы создания новых технологических процессов (оборудования и систем управления) для изотермической раскатки заготовок ответственных деталей из жаропрочных сталей и сплавов для газотурбинных двигателей (дисков колец, полых валов и т.д.), финишной обработки сложнопрофильных деталей (лопаток), методов диагностирования автоматизированного оборудования:
  • математические модели деформационно-термического процесса, обеспечивающие формирование однородной ультрамелкозернистой структуры в заготовках из жаропрочных сплавов для процесса раскатки;
  • методы расчета кинетических, энергосиловых, термомеханических параметров специального оборудования—станов для раскатки осесимметричных деталей ГТД в изотермических условиях;
  • компьютерное моделирование режимов процесса раскатки с применением программных комплексов DEFORM-3D, ANSIS, MATHLAB и разработка специальных пользовательских программ для проектирования новых технологических процессов;


Математическое моделирование процесса изотермической раскатки дисков



                             

   Раскатка полого вала из листа          Раскатка полого вала из штампованной заготовки 

·проектирования системы управления автоматизированным технологическим оборудованием, алгоритмы и программное обеспечение для технологий изотермической раскатки, финишной обработки лопаток;

·создания систем интеллектуального управления производственными технологиями формообразования деталей из жаропрочных сплавов, финишной обработки сложнопрофильных поверхностей деталей (пера лопаток) – структурные схемы, алгоритмы и программное обеспечение. 
 
Разработаны и изготовлены опытные образцы автоматизированного оборудования для раскатки дисков (СРЖД-800), полых валов (СРВ), проведены исследовательские испытания станов и технологий, подготовлены комплекты рабочей и эскизной документации на опытные образцы, разработан лабораторный технологический регламент для изотермической раскатки деталей, создана робототехническая экспериментальная установка для финишной обработки пера лопаток на базе робота KUKA, а также стенд для исследования методов диагностики оборудования и станков с ЧПУ.
 
Раскатные станы для изготовления осесимметричных деталей ГТД
 из жаропрочных сплавов в изотермических условиях 



Реализация полученных результатов фундаментальных и прикладных исследований позволит создать конкурентоспособные производственные технологии изготовления деталей ГТД из жаропрочных сталей и сплавов в изотермических условиях, а также технологии финишной обработки сложнопрофильных деталей авиационных двигателей, методов и средств диагностирования автоматизированного оборудования. Патент № 2475347, опубликовано 20.02.2013 Бюл. № 5 «Устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы», патентообладатель ИМАШ РАН, Патент № 2629419 опубликовано 29.08.2017 Бюл. № 25 «Способ финишной обработки лопатки газотурбинного двигателя и устройство для его осуществления», патентообладатель ИМАШ РАН.
 
В результате проведенных лабораторией НИОКР* за 2013-2018 гг. выполнены 14 научно-исследовательских отчетов, опубликовано 5 монографий, опубликовано более 60 научных статей, в т.ч. 22 в журналах Scopus и Web of Science, получено 11 патентов, защищено 2 кандидатские диссертационные работы, сделано 15 докладов на международных научных конфернциях, 18 дипломов на международных выставках («Импортозамещение», «Металлообработка», Технофорум» за период 2015-2018 гг.)
 
НИОКР* по созданию технологий и оборудования для изотермической раскатки ответственных деталей ГТД из жаропрочных сплавов были начаты и получили дальнейшее развитие в институте по инициативе и постоянной поддержке академика РАН Ганиева Р.Ф. (директор, научный руководитель ИМАШ РАН), а также участии и научно-методическом руководстве чл.-корр. АНБ, д.т.н., г.н.с. ИПСМ РАН, г.Уфа, Утяшева Ф.З.
 * НИОКР проводились в 2011-2017 гг. совместно с ИПСМ РАН г. Уфа в рамках ФЦП Минобразования, ФЦП Минпромторга, договоров с АО «ОДК» корпорация «Ростех», промышленными предприятиями АО «НПЦ Газотурбиностроения «Салют», г. Москва, ПАО «Кузнецов», г.Самара, ООО «Савеловский станкостроительный завод» компания ООО «Группа Стан».
 
В частности достигнуты следующие результаты:
 
   

2. Научные основы создания интеллектуальных производственных технологий изготовления осесимметричных деталей ГТД из жаропрочных сплавов и сталей в изотермических условиях 


 

Стан для раскатки полых валов

 
                  Финишная обработка лопаток  авиационных двигателей

  

 


Стенд для диагностики шпиндельных узлов станков с ЧПУ