Министерство науки и
высшего образования

Россйской 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

 Введение

В период с 2013 по 2017 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.
 
Формообразования 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;
  • 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.
Практическая реализация:
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.
 
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 2013-2017 гг. выполнены 12 научно-исследовательских отчетов, опубликовано 3 монографии, опубликовано более 50 научных статей, в т.ч. 20 в журналах Scopus и Web of Science, получено 11 патентов, защищены 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».
 
1. Раскатные станы для формообразования деталей ГТД из жаропрочных сплавов методом раскатки в изотермических условиях. 

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

3.Интеллектуальные системы управления робототехническими комплексами финишной обработки сложнопрофильных изделий ГТД. 
 
4. Исследования и разработка методов и средств диагностики автоматизированного технологического оборудования и металлорежущих станков с ЧПУ.