Специалисты факультета материаловедения и металлургических технологий Политехнического института ЮУрГУ вместе с научно-производственной лабораторией «Технопарк авиационных технологий» и Уфимским моторостроительным производственным объединением (УМПО) в рамках очередного проекта «Исследование и разработка технологии изготовления лопаток из интерметаллидного сплава TNM-B1 в электрокорундовых керамических формах на алюмозольном связующем для турбины перспективного гражданского авиационного газотурбинного двигателя методом литья» разрабатывают процессы литья лопаток последних ступеней турбины для авиационного двигателя ПД-35. Новую технологию высокоточного литья турбинных лопаток из интерметаллидного сплава TNM-B1 для ПД-35 планируется создать в 2021 году. Двигатель ПД-14 на сегодняшний день уже находится на стадии промышленных испытаний.
Интерметаллидный сплав на основе алюминида титана (TiAl), дополнительно легированный ниобием, молибденом и бором, обладает высокой жаропрочностью и коррозионной стойкостью, что крайне важно при эксплуатации литых изделий в агрессивной среде турбины.
– Главное инновационное решение – это литье турбинных лопаток в экологически чистые и термохимически стойкие формы на основе корунда и алюмозолей. При этом литье интерметаллидного сплава TNM-B1 осуществляется с применением защитной инертной атмосферы из аргона в специальной плавильно-заливочной установке, – поясняет заведующий кафедрой литейного производства Политехнического института ЮУрГУ доктор технических наук, профессор Борис Кулаков.
На сегодняшний день литье лопаток по выплавляемым моделям – один из способов, который позволяет в промышленном масштабе наиболее экономично получать высокоточные литые заготовки. По словам специалистов, сейчас формируется точка зрения, что лазерное спекание порошков металлов превосходит литье, но современные процессы литья демонстрируют обратное – они становятся технологичнее и эффективнее.
– Далее литейное производство будет становиться все более и более технологичным – в первую очередь, за счет внедрения систем моделирования процессов литья, трехмерной печати моделей отливок и литейных форм, роботизации технологических операций, максимального приближения отливок по размерам и массе к готовой детали. Именно эти особенности обеспечат литейному производству ведущее место в технологическом образе новой индустрии, – говорит заместитель декана факультета материаловедения и металлургических технологий Политехнического института ЮУрГУ, кандидат технических наук Иван Ердаков.
К участию в проекте привлекают студентов: их обучают работе с программным продуктом ProCAST, предназначенным для описания математическим способом сложных физических процессов литья.
– В современных условиях анализ литейных процессов немыслим без проработки различных вариантов технологии в системах инженерного анализа. Инжиниринг в литье лопаток из интерметаллидного сплава осуществляется при помощи программного продукта ProCAST. Можно отметить особенность технологии – это то, что заполнение формы осуществляется центробежным способом. С помощью компьютерного моделирования литейных процессов мы смогли определить оптимальные параметры данной технологической операции, – комментирует доцент кафедры литейного производства Андрей Карпинский.
Работа над двигателем сверхбольшой тяги ПД-35 запланирована до 2028 года. Цикл разработки составляет около 10 лет. Двигатель характеризуется высокой экономичностью и использованием инновационных решений в процессе создания. Список используемых новых технологий включает 18 направлений работы – все их выполняют отечественные организации.
Главный разработчик – Пермское конструкторское бюро ОАО «Авиадвигатель», головное предприятие серийного производства – Пермский моторный завод. Проект осуществляется Объединенной двигателестроительной производственной корпорацией с участием двигателестроительных компаний России – в частности, УМПО, НПО «Сатурн», ММПП «Салют», НПП «Мотор».
