Экспериментальная установка для прямого лазерного выращивания на базе мощного волоконного лазера
Интересный факт: в мире есть только четыре страны, обладающие полным циклом производства ракетных двигателей и реактивных двигателей для самолётов. Среди них Россия, которая по некоторым видам продукции не только конкурентоспособна, но и находится в лидерах. Злые языки утверждают, что всё, что есть у России в этой области – это остатки советской роскоши, а своего ничего нет.
Языком болтать, как известно, не мешки ворочать. В действительности, Россия сегодня не отстаёт от других стран и активно занимаются разработкой новых методов изготовления деталей авиационных двигателей. Занимается этим Институт лазерных и сварочных технологий Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого под руководством директора института, доктора технических наук, профессора Глеба Андреевича Туричина. Проект, над которым работает его группа, называется: «Создание технологии высокоскоростного изготовления деталей и компонентов авиационных двигателей методами гетерофазной порошковой металлургии».
Если в названии института есть слово «лазерных», то можно предположить, что лазер в этой технологии – важная часть. Так оно и есть. Струя металлического порошка и других компонентов подаётся на заготовку, а лазерный луч разогревает порошок, что приводит к его спеканию. И так несколько раз до получения нужного изделия. Процесс напоминает послойное выращивание деталей. Состав порошка можно менять по ходу изготовления и получать детали с разными свойствами в разных частях.
Получаемые таким способом изделия обладают прочностью на уровне горячего проката. При этом для них не требуется дополнительная обработка после изготовления. Но и это не главное! При существующих методах изготовления деталей реактивных двигателей требуется совершить несколько технологических операций, на что может уйти до трёх тысяч часов в случае сложных изделий. Новый метод позволяет сократить время изготовления в 15 раз!
Сама установка, в которой всё это происходит, названная разработчиками технологической машиной, представляет собой большую металлическую герметичную камеру с контролируемой атмосферой. Вся работа проводится роботом, рука которого снабжена сменными распылительными головками. Это всё придумано в Институте. В Институте же разработана система управления всем этим процессом.
Первый этап проекта был закончен ещё в прошлом году. Тогда были разработаны математические модели переноса частиц порошка к поверхности изделия и их нагрева лазерным лучом. Но это не значит, что работы начались на пустом месте. К тому моменту сотрудники института смогли вырастить на опытной технологической установке коническую воронку с заданными свойствами, что убедило ОАО «Кузнецов» (подразделение Объединённой двигательной корпорации, г.Самара) присоединиться, профинансировав половину его стоимости. Научно-технический совет Военно-промышленной комиссии РФ также поддержал проект.
Проект должен быть завершён к концу следующего года, но уже сейчас он выполняется с опережением графика. Уже готова одна технологическая машина и монтируется вторая. Вместо разработки технологии изготовления одной детали специалисты из Санкт-Петербурга научились делать двадцать! Это стало возможным не только благодаря трудолюбию и энтузиазму участников проекта, но и благодаря большой заинтересованности Объединённой двигательной корпорации побыстрее перейти от экспериментальных работ к промышленному использованию новой технологии.
Другая немаловажная часть работы – это перепроектирование двигателей и их деталей под технологию выращивания. И это тоже сделано. Работники ОАО «Кузнецов» уже составили всю документацию для производства этим методом газотурбинного генератора и готовятся к приёму оборудования для лазерного выращивания изделий, обучая сотрудников работе на этом оборудовании.
Можно смело сказать, что массовое внедрение нового метода на предприятиях двигателестроения не за горами. Разумеется, не останутся в стороне и другие заинтересованные в таких технологиях отрасли. Это, прежде всего, ракетно-космическая отрасль, а также предприятия, изготавливающие силовые установки для транспорта, судов и энергетики. Производители медицинского оборудования тоже заинтересованы в этом методе.
Евгений Радугин
Источник