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
1.1.         Экспериментальный образец стана для раскатки дисков (СРЖД-800) из титановых и никелевых сплавов**

 

Рис. 1.1 Общий вид стана СРЖД-800.
 
 
 
** Государственный контракт с Министерством промышленности и торговли РФ от 07 октября 2011 г. № 11411.1003704.05.028 на выполнение НИОКР «Разработка оборудования для формообразования деталей из жаропрочных сплавов на основе титана и никеля методами пластической деформации» Шифр «Пластика»  в рамках Федеральной целевой программы "Национальная технологическая база" на 2007-2011 годы по подпрограмме "Развитие отечественного станкостроения и инструментальной промышленности" на 2011-2016 годы.
 

 

   Рис.1.1(а) Транспортировка заготовки манипулятором  Рис. 1.1(б) Установка заготовки в печь нагрева 
 
Рис. 1.1(в) Раскатка заготовки в печи нагрева 
 
СРЖД-800 предназначен для изготовления экспериментальных образцов деталей ГТД из сплавов на основе титана и никеля, проведения исследований, испытаний и отработки режимов технологических процессов изготовления осесимметричных деталей типа дисков, колец, обечаек из различных жаропрочных сплавов в условиях сверхпластической деформации в ручном и автоматизированном режимах.
Разработан комплект рабочей и эксплуатационной документации на СРЖД-800, с литерой О1.
 
Основные технические характеристики

Наименование характеристики
Значение
1
Суммарный крутящий момент на шпинделях, кНм
до 5
2
Скорость вращения шпинделей, об/мин
0,07 – 7
3
Крутящий момент на раскатном ролике, кНм
до 3
4
Скорость вращения раскатных роликов, об/мин
1-40
5
Осевое усилие раскатного ролика, кН
до 100
6
Радиальное усилие на раскатном ролике, кН
до 100
7
Угол поворота раскатной головки в плоскости раскатки, град.
30о
8
Максимальное усилие зажима заготовки пинолями шпинделей, кН
до 230
9
Скорость внедрения ролика в тело заготовки, мм/мин
1,2-20
10
Температура раскатки, оС
500-1150
11
Максимальный диаметр и толщина изготавливаемой детали, мм
800х180
 
Рис. 1.2. - Принципиальная схема раскатки дисков стана СРЖД-800
 
Рис. 1.3 ? Конструктивная схема стана
 
На рисунке условно приведены следующие обозначения: 1- станина, 2- пиноли, 3-гидроцилиндры для зажима заготовки, 4 – левый и правый приводы вращения заготовки (показана лишь шестерня редуктора), 5 – камера нагрева (печь), 6- передняя и задняя каретки, 7 - винтовые пары перемещения кареток, 8 - раскатные головки, 9 - инструментальные ролики. Раскатные головки с роликами укреплены на каретках, вращаются отдельным приводом и могут быть установлены винтовыми парами под определенным углом наклона к горизонтальной плоскости обрабатываемой детали. В шпинделях с пинолями и в раскатных головках предусмотрены каналы для подачи сжатого воздуха для охлаждения пинолей и инструмента.
 
Автоматизированная система управления (АСУ) стана СРЖД-800
 
 АСУ обеспечивает перемещение кареток, роликов, вращение и подачу роликов, вращение шпинделей, установление и поддержание температуры в печи нагрева, контроль температуры подшипниковых опор, регулировку нагрузки на роликах, управление гидростанцией и механизмами перемещения пинолей, управление манипулятором вертикального и горизонтального привода крышки печи нагрева.  Все операции отображаются в режиме реального времени в виде мнемосхем, графиков и численных значений на дисплее оператора. 
АСУ позволяет выполнять оперативное программирование технологического процесса при автоматическом или ручном управлении, вычисление отклонения исполнительных органов на основании текущей информации о фактической нагрузке на роликах, температуре камеры нагрева с внесением в управляющую технологическую программу необходимых корректировок. АСУ обеспечивает автоматическую синхронизацию скоростей вращения шпинделей и роликов, формообразование детали по заданной программе при отображении на экране хода выполнения всех технологических операций и положения рабочих органов стана (дисплей оператора и технолога).
 
Блок схема системы управления СРЖД-800
 
 
Рис. 1.4. Блок схема системы управления СРЖД-800
 
АСУ выполнена в виде многоуровневой распределённой системы управления:
- верхний уровень - контроллеры, управляющие ходом технологического процесса в целом и обеспечивающие человеко-машинный интерфейс.
- средний уровень - контроллеры, выполняющие в режиме online вычисления параметров скорости вращения роликов и шпинделей пинолей, а также синхронизацию их работы, корректировку скоростей перемещения раскатных головок в зависимости от изменения нагрузок на роликах.
- нижний уровень - PLC-контроллеры, управляющие скоростями вращения шпинделей пинолей и роликов, а также контроллеры, управляющие перемещением кареток с раскатными головками.
Программная реализация обмена данных производится посредством протокола обмена данных Modbus RTV.
 
 
 
Рис. 1.5. Пульт управления с дисплеями технолога и оператора
 
                  
Рис1.6 -Примеры раскатанных деталей и образцов на АЛРД-800   Рис. 1.7. Образцы диска (разрезы) с однородной 
                                                                                                                                структурой      
а)   х100                       б)   х1000
Рис 1.8.  Микроструктура сплава ЭП742 в состоянии поставки (а) и после изотермической раскатки
(б) при температуре 1050°С 
 (γ + γ'  - области)
 
 Рис. 1.9. Макроструктура раскатанного диска из сплава ЭП742
при 1050 °C (g + g¢ - область)