|
|
|
Представители ММПП САЛЮТ у системы ОПТЭЛ-ТУРБО
Система ОПТЭЛ-ЛПШ в БТК цеха
История развития электроэрозионного и электрохимического методов обработки материалов является не только яркой иллюстрацией завоевания мирового технологического пространства наукоемкими технологиями, но и подчеркивает государственную важность обладания такими технологиями, их дальнейшего развития.
При изготовлении лопаток двигателей пятого и шестого поколений, весьма неплохие перспективы будет иметь применение разработанных в последнее время на ММПП "Салют" новых методов ЭХО, предусматривающих использование импульсных режимов обработки и новых технологических схем. Проведенные исследования показали возможность достижения высокой точности ЭХО (точность по профилю пера обрабатываемых лопаток ±0,03 мм) и высокого качества поверхности практически без появления измененного слоя (0,5...2,0 мкм). Получение кромок требуемой точности при радиусах меньше 0,8...1,0 мм является затруднительным, поэтому в этом случае делается расширение по хорде лопатки на 0,5...1,2 мм, а затем кромки лопаток доводятся механическим путем. Для реализации этих процессов в настоящее время на ММПП "Салют" разрабатывается и изготавливается оборудование нового поколения повышенной точности, а также специальные импульсные источники питания. Изготовление лопаток высокой точности обусловливает применение прецизионного оборудования для контроля геометрических параметров изделий.
Совместно с предприятием НВП "ОПТЭЛ" (Уфа) на нашем предприятии созданы и внедрены усовершенствованные бесконтактные лазерные системы "ОПТЭЛ-ЭКЛ" повышенной точности измерения, позволяющие после круговой ЭХО контролировать геометрические параметры лопаток по первому классу точности. При этом автоматически измеряются координаты профилей пера спинки и корыта, а также входных и выходных кромок, включая определение их радиусов (от 0,02...0,03 мм). Возможно также измерение геометрических параметров и замковой части (хвостовика) лопатки.
Технология изготовления лопаток методом ЭХО отвечает современным требованиям автоматизации производства и органично вписывается в CALS-технологию. Следует отметить, что техническая политика ММПП "Салют", направленная на технологическую подготовку производства новых поколений ГТД, предполагает дальнейшее расширение применения высокоэффективных технологий ЭЭ и ЭХ обработки деталей двигателей.
СОВЕРШЕНСТВО ДВИГАТЕЛЯ ОПРЕДЕЛЯЕТСЯ СОВЕРШЕНСТВОМ ТЕХНОЛОГИЙ
В.А.Гейкин, руководитель НТЦ "НИИД", д.т.н.
Статья в журнале "Двигатель"
http://engine.aviaport.ru/issues/30/page11.html
Основным направлением в разработке технологии для создания газотурбинного двигателя (ГТД) нового поколения является формирование опережающего научно-технического задела, обеспечивающего сокращение в 3…4 раза сроков и стоимости этапов разработки и освоения производства двигателя.
Основу технологического задела для создания перспективных ГТД должны составлять работы, направленные на разработку технологических процессов создания высокотемпературных легких турбокомпрессоров; вентилятора с блиск-ступенями; элементов статора из композиционных материалов на полимерной и металлической матрицах; сегментной жаровой трубы; щёточных уплотнений; гибридных и керамических подшипников качения, рабочих лопаток турбин, в том числе охлаждаемых из интерметаллидов на основе никеля и ниобия; широкоходных лопаток вентилятора, блисков компрессоров из композиционного материала; элементов сопла и форсажной камеры из композитов на керамической матрице; экологически чистых высокотемпературных двустенных камер сгорания большого ресурса; разработку новых ресурсосберегающих технологий и высокопроизводительного оборудования с целью получения заготовок из различных, в том числе труднообрабатываемых, материалов; новых высокоэффективных экологически чистых технологий для нанесения многофункциональных, в том числе термобарьерных, покрытий для рабочих и сопловых лопаток турбин, створок и экранов сопла; перспективных технологий получения неразъемных соединений роторных и корпусных конструкций методами сварки и пайки; технологии восстановления повреждений монокристаллических отливок лопаток ТВД и блоков сопловых лопаток с сохранением монокристальности, ремонт блисков вентиляторов компрессоров, турбин и др. Способность промышленности в современных условиях эффективно развиваться определяется возможностью сокращения сроков проектирования новых изделий и разработки прогрессивных технологических процессов для их изготовления. Одним из важных направлений в этом процессе является интеграция систем автоматизированного проектирования и автоматизированной технологической подготовки производства новых газотурбинных двигателей. В перспективных изделиях повышаются требования к лопаткам и ставятся новые задачи в технологии их обработки. Так, например, появилась необходимость обработки лопаток трехмерного течения, которые имеют сложную пространственную конфигурацию, высокую геометрическую точность и низкую жесткость конструкции, что делает невозможным обработку этих лопаток механическими методами. Перспективным с этой точки зрения является применение новых методов электрохимической обработки (ЭХО). Речь идет об электрохимической обработке с применением импульсных режимов и новых технологических схем. Для получения проточной части лопаток методом ЭХО применяют "круговую схему обработки", подачу электродов-инструментов под углом. Проведенные в последние годы исследования показывают принципиальную возможность достижения высокой точности копирования ЭХО и получения высокого качества поверхности, практически без измененного слоя (0,5…2,0 мкм). Однако для широкой промышленной реализации этих процессов требуется оборудование нового поколения с повышенной конструктивной точностью, специальные импульсные источники питания, новые технологические схемы обработки.
Учитывая вышеизложенное, совместно со специалистами Казанского моторостроительного производственного объединения был создан станок для электрохимической обработки лопаток.
Станок оснащен импульсным источником питания, системами автоматического управления процессами обработки и переработки и утилизация шлама. Конструктивными особенностями станка является высокая точность подачи электродов. Для обеспечения возможности отработки всей проточной части лопаток рабочие привода должны располагаться под углом к оси лопатки.
Точность позиционирования электродов должна быть не хуже 0,005 мм. Эта точность достигается последовательностью построения моделей электродов с применением CAD/CAM системы Cimatron. Модели электродов строятся исходя из следующих предпосылок:
При обработке на станке электроды формируют одновременно окончательный по точности профиль пера со стороны спинки и корыта, трактовую поверхность (полку) лопатки и радиус сопряжения пера с полкой. Для получения требуемой шероховатости и внешнего вида поверхности после операции ЭХО возможно применение безразмерной полировки со снятием припуска до 0,01 мм.Точность по профилю пера обрабатываемых лопаток - ±0,03 мм.Точность по полке - ±0,1 мм. Получение кромок требуемой точности при их радиусах меньше 0,8…1,0 мм невозможно, поэтому при малых радиусах кромок делается расширение по хорде лопатки на 0,5…1,2 мм и после операции ЭХО кромки лопаток дорабатываются механически. Величина расширения уточняется при корректировке профиля.Номинальный рабочий зазор между электродами и обрабатываемым профилем - 0,2 мм. Исходя из этого, первичная модель электродов строится по эквидистанте к обрабатываемому профилю на величину 0,2 мм. Однако в силу нестабильности процесса ЭХО - большое соотношение максимального и минимального припуска (Zmax/Zmin), недостаточный припуск для выравнивания, влияние гидродинамики течения электролита в межэлектродном промежутке приводят к тому, что качественная лопатка при применении электродов, построенных с учетом только эквидистанты, не получается. Поэтому требуется корректировки профиля электродов по результатам пробных обработок лопаток.
Следует учитывать, что на станке с ЧПУ не могут быть обработаны с требуемой точностью участки модели, на которых радиус кривизны вогнутых поверхностей меньше радиуса обрабатывающего инструмента.
Получение лопаток высокой точности ставит задачу контроля их геометрических параметров. Обычно контроль проводят с помощью визуальных шаблонных приборов и прибора типа ПОМКЛ. На каждую операцию с изменением припуска изготавливается соответствующий шаблонный прибор. Погрешность измерений шаблонных приборов составляет 0,03…0,05 мм, а прибора типа ПОМКЛ - до 0,1 мм. Ресурс шаблонных приборов - от полугода до 2 лет. Обычно изготавливают 2-3 комплекта шаблонных приборов на каждый типоразмер, что пропорционально увеличивает затраты.
Кроме того, для проверки самих шаблонов дополнительно требуются контршаблоны. Общее количество шаблонных приборов на один двигатель доходит до сотен комплектов.
Совместно с фирмой "ОПТЭЛ" (Уфа) создаются и внедряются на предприятии лазерные системы, позволяющие контролировать геометрию лопаток после круговой электрохимической обработки.
Системы предназначены для бесконтактных измерений профиля геометрических параметров практически любых изделий сложной формы, выполненных из различных материалов, в том числе из хрупких и мягких: компрессорных и турбинных лопаток ГТД, пресс-форм, стержней, восковых и гипсовых моделей и т.д.
Системы "ОПТЭЛ" имеют в своем составе управляемые от компьютера высокоточные координатный и поворотный столы и развитое специализированное программное обеспечение для контроля геометрии, изделий сложной формы. Последние версии систем также обеспечивают точные измерения малых радиусов кромок (с радиусами менее 1...0,03 мм) и проведение автоматических измерений за одну установку лопаток при их автоматическом вращении.
Системы "ОПТЭЛ" характеризуются:
Высокоточные и быстродействующие системы "ОПТЭЛ-Л", включающие в себя специализированное математическое и программное обеспечение для отечественных пользователей, выполняют измерение фактических размеров профиля изделий и сравнивают с заданными по чертежу (математической моделью), с оптимизацией определения смещения и углового разворота профиля сечений, с созданием базы данных.
При контроле лопаток автоматически измеряются профили пера спинки и корыта, а также входных и выходных кромок, включая определение их радиусов (от 0,02…0,03 мм). Кроме этого, имеется режим измерения геометрических параметров и замковой части (хвостовика) лопатки.
Автоматическое базирование к координатным осям изделий в зависимости от конкретного исполнения может осуществляться как по базирующим элементам, так и по базовым поверхностям изделия, например, по замку (хвостовику) лопатки, а также по эталонным точкам или сечениям фактического профиля (например, для турбинных лопаток - спинки, корыта, среднего между ними или точкам полок).
Системы позволяют измерять смещения и развороты профилей сечений, а также форму и радиусы входных и выходных кромок изделий с выдачей этих значений на экране в текстовом и графическом видах. Результаты измерений отображаются в наглядной форме на дисплее, а также могут быть оформлены на бумаге в нужном для пользователя виде (графики, таблицы, протоколы измерений, статистические данные, отчетные формы и т.д.). Результаты измерений автоматически сохраняются в памяти компьютера в виде файла, что позволяет создать базу данных по различным изделиям. Кроме этого возможно проведение и сопоставление повторных измерений изделий после дополнительных воздействий, в том числе обработки, механических нагрузок и пробной эксплуатации.
Таким образом, технология изготовления лопаток методом круговой ЭХО отвечает современным требованиям автоматизации производства и вписывается в CALS-технологию. Все изложенное дает основание считать, что разработка и освоение в производстве газотурбинных двигателей прогрессивных технологических процессов является необходимым условием создания наукоемкой продукции, в том числе авиационных двигателей пятого и последующих поколений.
Russian