• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
24 мая
ПНИПУ
244

В ПНИПУ улучшили технологию производства лопаток двигателя

4.3

Лопатка — ключевая деталь современных авиадвигателей. Ее создание требует сложных расчетов при проектировании, высокой точности в производстве, а также дорогостоящего оборудования и редких металлов. При изготовлении лопаток газотурбинных двигателей инженеры сталкиваются с проблемой несоответствия размеров получаемых изделий с заложенными размерами по техническому процессу — толщина превосходит номинальную на 20 процентов. Это влечет за собой использование дополнительных ресурсов: обработка на большинстве машиностроительных предприятий производится вручную, временные затраты значительно увеличиваются, ручной труд не дает стабильных размеров. Ученые ПНИПУ разработали модель для определения причин возникновения отклонений размеров лопатки после штамповки и предложили способ предотвращения этой проблемы. Исследование поможет повысить точность геометрии изделий, уменьшить стоимость производства и затрачиваемые ресурсы.

Схема течение металла при штамповке лопатки / © Елена Кузнецова, ПНИПУ

Результаты исследований опубликованы в сборнике Всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации». Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Лопатки газотурбинного двигателя изготавливают методом горячей объемной штамповки. При этом способе изделия производят с помощью специальных инструментов – штампов. Нагретую до ковочной температуры металлическую заготовку помещают между ними, «зажимают» и таким образом получают необходимую форму.

Рабочие поверхности штампов испытывают большие нагрузки. Из-за этого возникают деформации в инструменте, что негативно сказывается на точности геометрии получаемых лопаток. Эффект влечет за собой использование дополнительных человеко-часов, операций по обработке изделий и дорогостоящего оборудования, что, в конечном счете, отрицательно влияет на время изготовления продукта. Прогнозирование и предупреждение нежелательных эффектов на начальных этапах производства поможет минимизировать затраты на устранение несоответствий получаемых лопаток.

Ученые Пермского Политеха разработали модель, которая дает возможность определить и исследовать причины возникновения деформаций при горячей объемной штамповке лопатки газотурбинного двигателя, а также детально рассмотреть движение металла и заполнение им ручья штампа – поверхности, которая служит для получения заготовки.

Возникновение утолщений на части лопатки возможно из-за эффекта запирания металла между штампами. Излишки металла (облой) при выходе из рабочей зоны резко начинают охлаждаться. При этом материал становится менее пластичным, скорость движения штампов падает. Они продолжают свое движение и давят на металл внутри рабочей зоны, а из-за того, что материалу некуда деться, повышается внутреннее давление. При этом металл давит на штампы и вызывает деформации на их поверхностях. Так как они уже не имеют своей начальной геометрии, заготовка на последних этапах штамповки получается с отклонениями по толщине.

Такой эффект отрицательно влияет не только на толщину заготовки, но также вызывает деформацию рабочих поверхностей штампов и истирание ручьев за счет течения металла от центра рабочей зоны к краям под большими давлениями. При запирании металла в штампе отклонение от номинальных размеров составляют 0,3 миллиметра.

Политехники исследовали способы и этапы изготовления лопаток газотурбинных двигателей, применяемые инструменты для штамповки изделий, разные материалы и температурные режимы. Определили причины возникновения отклонений размеров лопатки после штамповки. Рассмотрели и описали эффект запирания.

«Мы рассмотрели различные варианты оптимизации геометрии штампов и заготовки. Наиболее эффективным способом повышения точности при моделировании показало уменьшение зазора между верхним и нижним штампом на величину допуска, при этом уровень отклонений снизился в три раза от реальных и на 25-30 процентов меньше допускаемых. Также можно отметить, что наращивание толщины штампа для уменьшения зазора при серийном производстве является более экономически выгодным, в отличии от дополнительной механической обработки каждой лопатки», – поделилась кандидат технических наук, доцент кафедры динамики и прочности машин ПНИПУ Елена Кузнецова.

Модель ученых ПНИПУ поможет в решении проблемы несоответствия размеров получаемых лопаток с заложенными размерами по техническому процессу. Это позволит избежать удорожания выпускаемой продукции, в частности перспективных, новых газотурбинных двигателей.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Пермский национальный исследовательский политехнический университет (национальный исследовательский, прошлые названия: Пермский политехнический институт, Пермский государственный технический университет) — технический ВУЗ Российской Федерации. Основан в 1960 году как Пермский политехнический институт (ППИ), в результате объединения Пермского горного института (организованного в 1953 году) с Вечерним машиностроительным институтом. В 1992 году ППИ в числе первых политехнических вузов России получил статус технического университета.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 15:22
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

Позавчера, 15:47
Александр Березин

Разные группы ученых предсказывали существование реликтовых гравитационных волн еще десятки лет назад. Однако, когда такое открытие в 2020-х годах действительно сделали, оказалось, что обнаруженные гравиволны несовместимы практически со всеми конкретными предсказаниями, кроме одного.

6 часов назад
Андрей

Палеонтологи обнаружили нового рогатого динозавра на границе Канады и США — животное прозвали локицератопсом в честь бога Локи из скандинавских мифов. Однако факт, что это самостоятельный вид, будет оспариваться, потому что у локицератопса было исключительно много соседей. И судя по всему, в Северной Америке открыли еще далеко не всех динозавров.

Позавчера, 15:22
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

20 июня
МПСУ

Эмоциональное выгорание ИТ-специалиста напрямую связано с его личностными характеристиками. С профессиональными перегрузками и стажем связи нет. К такому выводу пришли ученые МПСУ, которые исследовали ИТ-специалистов двух компаний. Жизнестойкость, то есть способность человека выдерживать стрессовые ситуации без снижения успешности деятельности, в совокупности с внутренней положительной мотивацией формируют иммунитет к эмоциональному выгоранию специалиста в ИТ-сфере. Блокаторами стали интерес к работе и профессиональная удовлетворенность.

Позавчера, 15:47
Александр Березин

Разные группы ученых предсказывали существование реликтовых гравитационных волн еще десятки лет назад. Однако, когда такое открытие в 2020-х годах действительно сделали, оказалось, что обнаруженные гравиволны несовместимы практически со всеми конкретными предсказаниями, кроме одного.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

Позавчера, 15:22
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно