Ученые из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» разработали безмодельную технологию изготовления деталей из титановых сплавов для российской авиационной промышленности. Новая технология, которая будет использоваться в производстве двигателей для самолетов МС-21, более дешевая, экологически безопасная и позволяет получать более точные детали.
Специалисты Инжинирингового центра «Литейные технологии и материалы» НИТУ «МИСиС» отказались от классической технологии литья титановых сплавов по выплавляемым моделям и предложили безмодельную технологию.
Как отметила ректор НИТУ «МИСиС» Алевтина Черникова, «ученые НИТУ „МИСиС“ разработали уникальную, импортозамещающую технологию, которая позволяет использовать только отечественное сырье и оборудование. Профессор Владимир Белов и возглавляемый им научный коллектив за последние годы представили несколько разработок для авиакосмического комплекса, которые были удостоены государственных премий и самых высоких наград на престижных международных выставках. Только в 2016 году эти изобретения были отмечены золотой медалью выставки Inventions Geneva и премией Правительства Москвы для молодых ученых».
Секрет новой технологии заключается в использовании графитовых заготовок сложной конфигурации, изготавливаемых фрезерованием на станках с числовым программным управлением. Графит почти не взаимодействует с титановым расплавом, поэтому отливки получаются тонкостенными, без загрязнённого альфированного слоя, который снижает пластичность титана. При классической технологии создаются отливки с более толстыми стенками — на изделии присутствует альфированный слой, который необходимо удалять.
Созданная технология позволит не только делать формы полностью из отечественного сырья (сейчас применяются керамические формы, компоненты для которых поставляются из-за рубежа), но и получать детали с большей размерной точностью, чем при традиционных методах литья по выплавляемым моделям. Еще одним преимуществом безмодельной технологии является её дешевизна и экологическая безопасность, в сравнении с западными аналогами.
«Главное достоинство нашей технологии заключается в том, что мы смогли сделать отливку, толщина стенок которой составляет
3-4 мм. В мировой практике подобная технология не известна. При изготовлении отливок по другим технологиям толщина стенки достигает 10 мм, и требуется проведение экологически вредной процедуры травления — удаления лишнего материала химической кислотой. Для данной процедуры выстраивается целая линия экологически вредного производства. Безмодельное литье вообще не требует травления — отливку обдувают дробью, уменьшая толщину стенок. Кроме того, новая технология позволяет минимизировать затраты на механическую обработку изделия», — рассказал руководитель исследовательской группы, заведующий кафедрой «Литейные технологии и художественная обработка материалов» НИТУ «МИСиС», директор Инжинирингового центра «Литейные технологии и материалы» НИТУ «МИСиС», профессор Владимир Белов.
Такая технология идеально подходит для передовых российских проектов в авиационной промышленности, таких как ближне-среднемагистральный пассажирский самолет МС-21. По новой технологии специалисты уже отлили деталь для двигателя ПД-14, который будет использоваться в новом самолете. Деталь — литосварная конструкция внутреннего разделительного корпуса турбины — состоит из семи стоек, внутреннего корпуса и раскатного кольца.
Согласно планам, самолет МС-21 сможет успешно конкурировать как с китайским COMAC C919, так и с Boeing-737 MAX и Airbus A320neo. Самолет планируется поставлять в Малайзию, Египет и Азербайджан: компании из первых двух стран уже подписали соглашения о закупках, подписание соглашения с Азербайджаном состоится в феврале 2017 г.
Как отметил Алексей Ионов, заместитель завкафедрой «Технологии производства двигатели летательных аппаратов» МАИ, «совершенствование воздушно-реактивных двигателей всегда идет по пути повышения тяговой отдачи с одного килограмма конструкции. Условия современной конкуренции таковы, что рынок завоевывает тот, кто может добиться топливной эффективности выше, чем у конкурентов. Усложнение конструкций и технологий их создания требует новых технологических решений. Сейчас линейные технологии в авиадвигателестроении получают новое развитие и работа НИТУ „МИСИС“ в области тонкостенного титанового литья несомненно актуальна и требует дальнейшего развития».
На создание технологии у разработчиков ушло 3 года. Сейчас специалисты продолжают совершенствовать технологию — они ищут способ сделать графитовые формы многоразовыми. В настоящее время проведено опытно-промышленное опробование и ведутся работы по изготовлению нового комплекта отливок для штатного внедрения технологии в производство.
