Сотрудники Центра компетенций Национальной технологической инициативы (НТИ) по направлению "Моделирование и разработка новых функциональных материалов с заданными свойствами" на базе НГУ разработали инновационный метод восстановления поврежденных лопаток турбин двигателей для авиации и энергетики (газотурбинные установки). Технология разрабатывалась при финансовой поддержке Фонда НТИ, успешно запатентована и уже начинает внедряться на практике.

Ведущий научный сотрудник Центра НТИ Новосибирского государственного университета, заведующий лабораторией лазерной технологии Института теоретической и прикладной механики СО РАН, д.т.н. Александр Маликов подробно рассказал о сути разработки и перспективах ее внедрения: Наш новый метод позволяет восстановить сильно изношенные участки рабочих лопаток газовых турбин, полностью сохранив изначальные эксплуатационные характеристики изделия. Для этого мы применяем особый режим лазерного импульсно-периодического воздействия, позволяющий формировать на поверхности прочные защитные слои металла или керамических композитов.

По словам Александра Маликова, задача заключалась в восстановлении тонких кромок лопаток, подверженных интенсивному воздействию высоких температур и давления в процессе эксплуатации двигателей. Преимущество предложенной технологии заключается в том, что использование традиционного способа наплавки приводило бы к перегреву и разрушению чувствительных зон деталей.

Мы предложили оригинальное решение проблемы путем предварительного формирования специальных защитных слоев перед основным этапом наплавки. Этот подход позволил сохранить исходную геометрическую форму лопатки и обеспечить надежное сцепление восстановленного слоя с основной конструкцией, - пояснил ученый.

Новая методика значительно снижает стоимость ремонта, обеспечивая высокую прочность и долговечность восстановленных элементов газотурбинных установок.

Разработанная технология крайне востребована российским рынком энергогенерации и авиастроения. Современные газотурбинные двигатели применяются повсеместно - от гражданской авиации до электроэнергетики и транспортировки природного газа.

Александр Маликов отметил важность этого направления исследований: Производство высококачественных лопаток является одной из десяти ключевых технологий современного мира. Их производство требует сложных решений ввиду экстремальных условий эксплуатации. Всего четыре страны в мире обладают необходимыми компетенциями: США, Великобритания, Франция и Россия.

Ранее энергетический сегмент российского рынка сильно зависел от зарубежных поставщиков запасных частей и услуг по восстановлению деталей. С уходом западных компаний с российского рынка возникла необходимость развивать собственные технологии и сервисы, способные заменить зарубежные аналоги. Новая технология, созданная новосибирскими учеными, способна существенно повысить надежность и экономичность обслуживания крупных промышленных предприятий и объектов, использующих газотурбинные установки.

В ближайшее время планируется внедрение технологии в серийное производство, интерес к ней проявил ряд российских компаний. Тем временем исследователи продолжают разработку технологий восстановления лопаток разного типа и других элементов промышленного оборудования.

Для решения задач такого типа нам необходимо предварительно тщательно изучить на атомарном уровне свойства материала, из которого изготовлено изделие. В своей работе мы применяем синхротронное излучение, которое дает большие возможности для изучения фазового состава на очень высоком разрешающем уровне, а если мы знаем точно фазовые состояния материала, структурные фазы, то мы можем им управлять, - объяснил Александр Маликов.

Еще больше возможностей у ученых появится с запуском Сибирского кольцевого источника фотонов (СКИФ), на одной из рабочих станций которого уже запланирован ряд исследований в этой области.