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

 1.3. Стан для раскатки полых валов (СРВ) из жаропрочных сплавов в изотермических условиях из штампованных и листовых заготовок ****

Рис. 1.26 Общий вид стана СРВ и основные узлы
 
****Соглашение Минобрнауки о предоставлении субсидии № 14.604.21.0091 от 08 июля 2014 , в рамках реализации Федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 - 2020 годы» по теме: «Разработка научных основ высокоэффективной технологии и оборудования для изготовления в условиях сверхпластичности широкой номенклатуры полых валов газотурбинных двигателей из жаропрочных сплавов и сталей (уникальный идентификатор проекта RFMEFI60414X0091).
 
Стан СРВ создан на базе ротационно-вытяжного станка PNC-600 и предназначен для изготовления экспериментальных образцов полых валов, обечаек, диаметром до 400 мм и длиной до 500 мм, а также проведения исследований и отработки технологических режимов раскатки полых валов из жаропрочных сталей и сплавов, как из листовых, так и из штампованных заготовок.
Разработаны комплект эскизной документации на стан СРВ и лабораторный регламент изготовления полых валов из жаропрочных сталей и сплавов.
 
Технические характеристики стана для раскатки полых валов (СРВ)
 
Технические характеристики
Значение
1
Размеры изготавливаемой детали, мм
          - наибольший диаметр
          - наибольшая длина
 
до 400
до 500
2
Усилие на ролике, кНм     
            осевое
            радиальное
 
100
80
3
 Количество давильных роликов
1
4
Скорость перемещения каретки, мм/мин
            в продольном направлении
            в поперечном направлении
 
1-40
1-40
5
Скорость вращения шпинделя, об/мин
1-300
6
Крутящий момент на шпинделе, кНм
20
7
Температура раскатки
800-1150оС
   
Основные узлы стана СРВ
 

 

 

 

 

 

 

(а) Печь нагрева с подвижной створкой для продольного перемещения инструментального узла (в)  Оправка

 

 

(г) Охлаждаемая кассета для ролика (д) Инструментальный ролик
 
(б) охлаждаемый шпиндельный узел
Рис. 1.27 (а, б, в, г, д) Основные узлы стана СРВ
 
Для изотермической раскатки валов в условиях сверхпластичности разработан стан СРВ на базе ротационно-вытяжного станка PNC-600.
Изготовлена печь нагрева 13, которая состоит из двух секций – нижней и верхней, а также подвижной панели с окном для ввода в печь раскатного инструментального ролика. Подвижная панель имеет опорные ролики для обеспечения продольного перемещения синхронно с раскатным инструментальным роликом. В верхней секции печи имеются смотровые окна из кварца для наблюдения процесса раскатки. В обеих секциях предусмотрены отверстия для термопар. Нагрев печи осуществляется нагревателями, которые обеспечивают температуру в пределах от 200 до 1150оС с точностью ±10%.
 
Инструментальный узел 6 включает раскатную головку с охлаждаемым роликом, изготовленным из сплава ЖС6У. Ролик формирует профиль и геометрические размеры раскатываемого вала. Верхний крестовый суппорт стана обеспечивает перемещение и поворот инструментального узла. Перемещение инструментального узла вдоль заготовки обеспечивается гидромотором продольной подачи. Основные детали инструментального узла охлаждаются сжатым воздухом.
Охлаждаемый шпиндельный узел 12 предназначен для закрепления заготовки и ее вращения. Заготовка зажимается опорным валом задней бабки 14. Шпиндельный узел разделен на холодную (в расположении коробки передач) и горячую зоны (в месте крепления заготовки). Горячая зона шпиндельного узла охлаждается сжатым воздухом. Раскатка валов производится на оправках, вставляемых в отверстие заготовки. Оправки изготавливаются из жаропрочных сплавов. В оправках предусмотрен канал системы охлаждения для подачи воздуха.
 
Раскатываемый вал укрепляется на шпинделе и фиксируется опорным валом задней бабки, установленной на станине. Между камерой нагрева и задней бабкой при длинном раскатываемом вале устанавливаются люнеты 15, обеспечивающие зажим не вращающейся части цилиндра задней бабки. В задней бабке предусмотрен гидроцилиндр, обеспечивающий прижим оправки и заготовки.
Схема стана СРВ
 
Рис. 1.28 Конструктивная схема стана СРВ (а - вид сверху; б - вид сбоку)
 
1 - станина; 2 - коробка передач; 3 - электродвигатель с муфтой в сборе; 4 - задняя бабка в сборе; 5 – верхний суппорт; 6 – охлаждаемый инструментальный узел – головка раскатная с роликом; 7 - гидростанция; 8 - электродвигатель с гидронасосом в сборе; 9 - шкаф электропитания станка; 10 –система управления с блоком системы контроля режимов; 11 - пульт управления; 12 – охлаждаемый шпиндельный узел; 13 - печь нагрева 14 - опорный вал задней бабки; 15 - люнет; 16 - компрессор.
 
Система управления стана СРВ

 Система управления стана СРВ обеспечивает управление основными узлами (гидросистемой, установлением и поддержанием температуры печи нагрева с точностью ±10оС, перемещением каретки с роликом-инструментом, скоростью вращения охлаждаемого шпинделя, поперечной и продольной подачей ролика-инструмента, системой охлаждения ролика и шпинделя). В систему управления входят пульт управления и блок системы контроля режимов (СКР).
Система контроля режимов (СКР) предназначена для мониторинга термомеханических и энергосиловых параметров процесса раскатки, заготовки вала, узлов крепления и обработки поперечной и продольной силы раскатки, положения ролика – инструмента,  температуры в печи, в подшипниковых опорах ролика и шпиндельном узле.
Рис. 1.29. Шкаф системы управления станом СРВ
 
Рис. 1.30. Блок управления
 
Рис. 1.31. Блок системы контроля режимов (СКР).
 
Полые валы, изготовленные из промышленных сплавов на стане СРВ 
 
                       
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рис. 1.32. Полый вал, раскатанный из листа сплава ЭИ962-Ш
 
 
Б)
Рис. 1.33. Полый вал, раскатанный из штампованной заготовки сплава
ЭК-79