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

 АЛРД-800 предназначена для изготовления дисков диаметром до 800мм из промышленных жаропрочных сплавов, отработки режимов технологического процесса раскатки дисков в производственных условиях, оценки работоспособности и надежности основных узлов, а также автоматизированной системы управления линией и системы контроля режимов раскатки (разработчик АО «НПЦ Газотурбостроения «Салют» - филиал НИИД).

Преимущества:
  • обеспечение оптимальных усилий для реализации изотермической раскатки дисков из титановых и никелевых сплавов не менее 150 кН;
  • повышение механических свойств материала деталей за счет высокой степени однородности структуры и последующей термообработки;
  • повышение производительности в 2-3 раза за счет реализации единого цикла процесса раскатки с применением рабочей печи, обеспечивающей температуру до 1200ºC с поддержанием ее в пределах ±5ºС, и печи для предварительного нагрева и термообработки заготовки (3 камеры);
  • повышение КИМ в 3-5 раз за счет снижения трудоемкости механообработки заготовкой;
  • повышение надежности работы АЛРД-800 за счет применения раздельных гидравлических станций для основных узлов (кареток, роли ков, пинолей);
  • использование эффективной системы охлаждения пинолей, обеспечивающих зажим и вращение заготовки, а также охлаждения в подшипниковых опорах  роликов-инструментов;
  • наличие системы определения касания роликами заготовки по перемещению пинолей (гидравлическая схема позволяет в автоматическом режиме кроме точного позиционирования заготовки выполнять операцию ее обжатия);
  • обеспечение мониторинга параметров раскатки и состояния основных узлов системой контроля режимов (СКР) в составе 14 датчиков. 
Автоматическая линия для раскатки дисков (АЛРД-800)
 
Рис. 1.10. Общий вид АЛРД-800 (сверху)
 
Технические характеристики АЛРД-800

Наименование характеристики
Значение
1
Суммарный крутящий момент на шпинделях для вращения заготовки, кНм
до 30,0
2
Скорость вращения шпинделей, об/мин
0,05 – 4
3
Крутящий момент на раскатном ролике, , кНм
до 5,0
4
 Скорость вращения раскатных роликов, об/мин
0,1-8
5
Осевое усилие внедрения раскатного ролика в тело заготовки (вдоль от оси шпинделей), кН
до 150
6
Радиальное усилие на каждом наклонном ролике (перпендикулярно оси шпинделей), кН
до 150
7
Угол поворота раскатной головки в плоскости раскатки, град.
30о
8
Усилие зажима заготовки шпинделем, кН
до 400
9
Скорость внедрения ролика в тело заготовки, мм/мин
0,1-3
10
Температура раскатки, оС
500-1150
11
Максимальный диаметр и толщина изготавливаемой детали, мм
800х180


Рис. 1.11. Общий вид АЛРД-800 (основные узлы)

 
Рис. 1.12. Манипулятор загружает разогретую до 1150С заготовку в рабочую печь.
 
Рис. 1.13 Раскатка заготовки из титанового сплава ВТ9
 
Рис. 1.14 Выгрузка раскатанной заготовки из рабочей печи
 
Рис. 1.15 Транспортировка раскатанной заготовки в камеру для термообработки
 
Рис. 1.16 Печь предварительного нагрева (3 камеры)
 
Рис. 1.17 Блок управления камерами предварительного нагрева
 
Рис. 1.18 Пульт управления
 
Рис. 1.19. Гидростанция управления пинолями зажима заготовки
 
Система управления АЛРД-800

Система управления является локально распределенной и состоит из подсистем.
Рис. 1.20. Структура системы управления
 
Станции управления:
 
- станция управления роликами и шпинделями позволяет осуществлять совместную работу раскатывающих роликов и поддерживающих изделие шпинделей по заданной технологической цепочке, соблюдая температурные и силовые режимы раскатки;
- две станции управления каретками обеспечивают выставление каретки на заданные углы и необходимую для технологического процесса синхронность движения кареток;
- станция управления обеспечивает позиционирование плавающих шпинделей, осуществляет процесс поджима заготовок с фиксированным усилием, а так же поджим роликов для раскатки дисков;
- станция управления манипулятором обеспечивает загрузку-выгрузку изделия в/из зону нагрева, обработки, охлаждения и так-же предоставляет информацию компьютеру центрального пульта;
- станция управления печами нагрева: рабочей печью, обеспечивающей нагрев до 1200?C ±5 ?C, и печью с 3-мя камерами предварительного нагрева и термообработки.
Система управления должна обеспечивать контроль и автоматическое поддержание следующих параметров:
- температуры заготовки на всех стадиях, с момента начала ее установки в печь и до ее удаления с точностью ±5°С в диапазоне от 200 °С до 1140°С;
- времени выполнения каждой операции и полного технологического цикла;
- величины перемещений, подачи инструмента (с точностью ±0,5%);
- скорости вращения заготовки (с точностью ±1%) в диапазоне от 0,05 до 4 об\мин;
- скорости вращения каждого из 4-х инструментальных роликов (с точностью ± 0,1%) в диапазоне от 0,1 до 8 об\мин;
- усилия зажима заготовки в пинолях до 400 кН (с точностью ±1%).
 
Кроме того система управления обеспечивает согласование в заданных пределах скоростей вращения роликов и заготовки (рассогласование не более ±1%).
Система управления должна обеспечивать одновременную работу силовых механизмов для реализации этапов технологического процесса: раскатки, транспортировки дисков, управления печами и накопителями, нагрева и охлаждения заготовок в печах предварительного нагрева и в печах регламентированного охлаждения.
 
Рис. 1.21. Схема размещения станции управления АЛРД-800.

*** ФЦП Федеральная целевая программа № 1, договор №1272и-102 от 02.08.2015г. между Заказчиком и Акционерным обществом «Объединённая двигателестроительная корпорация» (АО «ОДК») (далее - договор с АО «ОДК»), договор Шифр «Демонстратор-ПД-1-Салют-НИИД-ИМАШ» 2016 г..
 
Перечень датчиков, передающих сигнал системе управления с исполнительных механизмов:
 
№1, 2, 3, 4 - датчики на узлах привода винтов нажимных передних опор правой и левой раскатной головки,
№5, 6 - датчики на узлах привода винтов нажимных задних опор правой и левой раскатной головки,
№7, 8 - датчики на кронштейнах, передающих силы от привода винта ходового на каретку,
№9, 10, 11, 12-термопары в подшипниковых опорах раскатных головках. №13, 14-термопары в подшипниковых опорах шпинделей пинолей.


Рис. 1.23.   Набор инструментальных роликов из жаропрочных сплавов

 
Примеры заготовок и раскатанных на АЛРД-800 дисков из сплава ВТ9

Рис. 1.24 Исходная заготовка из сплава ВТ9 Ø -400 мм, толщина 60 мм 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рис. 1.25 Раскатанные диски Ø800 мм – Ø 850 мм из сплава ВТ9