Создание производства восстановления рабочих лопаток газотурбинных двигателей методом лазерной наплавки
Заказчик НИОКТР: ЗАО Плакарт
Договор с Минобрнауки России от «27» апреля 2016 г. № 02.G25.31.0215
Руководитель проекта: Туричин Глеб Андреевич
Главная цель проекта заключается в создании на базе ЗАО «Плакарт» высокотехнологичного производства по восстановлению турбинных лопаток из высоколегированных жаропрочных сплавов с использованием технологии высокопроизводительной лазерной наплавки.
Для достижения поставленной цели в рамках проекта решаются следующие задачи:
- Проводятся теоретические и экспериментальные исследования получения однослойных и многослойных покрытий из порошков жаропрочных сплавов методом лазерной наплавки.
- Разрабатывается технология получения покрытий для ремонта деталей из жаропрочных сплавов с использованием мощных волоконных лазеров.
- Разрабатывается и изготавливается лазерный технологический комплекс на базе волоконного 700 Вт лазера для ремонта, восстановления деталей из жаропрочных сплавов на металлической основе.
К выполнению работ привлекаются организации-соисполнители (участники консорциума):
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС» (НИТУ «МИСиС»).
ООО «Темпо»
Конечный потребитель: АО «ОДК-Пермские моторы»
Основные планируемые результаты проекта
- Технология восстановления торцов и гребешков бандажных полок рабочих лопаток турбины газотурбинной установки методом лазерной наплавки
- Комплекс технологический лазерный наплавочный
Основные характеристики технологии:
- Производительность 0,1 - 0,7 кг /час
- Толщину наплавляемого за один проход слоя 200 – 800 мкм
- Толщину слоя перемешивания не более 10 %
- Коэффициент использования материалов не менее 50 %,
- Коэффициент выхода годных лопаток по наплавке с первого предъявления не менее 90 %
Основные характеристики установки:
- Мощность лазерного излучения до 700 Вт
- Повторяемость позиционирования рабочего инструмента не хуже 0,03 мм
- Размер рабочей зоны технологической установки не менее (мм) – 500х500х500;
- Быстросменная кассетная оснастка
Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции
Рабочие лопатки турбины газотурбинных установок имеют установленный разработчиком ресурс. Обычно это 25 тыс. часов. После выработки ресурса рабочие лопатки подлежат ремонту. В общем случае ремонт заключается в выполнении следующих операций: демонтаж лопаток, чистка, дефектация, восстановление микроструктуры основного материала, восстановление геометрии и формы, восстановление покрытий, контроль качества. В настоящее время на предприятиях газотурбостроения применяются технологии восстановления геометрии и формы рабочих лопаток на базе аргоно-дугового, плазменного методов с коэффициентом выхода годного 15...25% и коэффициентом использования материала — 10...20%. Разрабатываемая технология восстановления рабочих лопаток турбины газотурбинной установки методом лазерной наплавки обеспечит коэффициентом выхода годного 80...90% и КИМ – 50-60%.
Созданием высокотехнологичного производства на базе технологий лазерной наплавки лопаток ГТД решаются следующие научно-технические и технологические задачи:
- Тиражирование разработанного технологического процесса лазерного восстановления лопаток ГТД на предприятиях ОАО «ОДК»;
- Комплект конструкторской документации на комплекс технологический лазерный наплавочный, на базе которого можно организовать серийное изготовления оборудования;
- Повышение межремонтного ресурса лопаток ГТД;
Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта
Внедрение в производственный цикл разрабатываемых технологий и оборудования лазерной наплавки позволит повысить конкурентоспособность выпускаемых авиационных двигателей по сравнению с мировыми аналогами за счет снижения себестоимости выпускаемой продукции и повышения эксплуатационных характеристик, в частности, повышения топливной эффективности авиадвигателей, а также повышения тяговых характеристик. Разрабатываемые технологии и оборудование лазерной наплавки также обеспечат повышение производительности процесса ремонта.
Текущие результаты проекта
- Разработан эскизный проект технологического комплекса
- Разработка и изготовление макета комплекса для исследовательских испытаний технологического процесса лазерной наплавки;
- Разработан предварительный проекта технологии лазерной наплавки;
- Проведены патентные исследования
- Разработана и изготовлена спец оснастки для лабораторной наплавки образцов для исследований;
- Разработаны технические требования к наплавочному материалу и изготовлены опытные партии порошков жаропрочных сплавов на основе никеля;
Публикации по проекту: