Автор: Роман Барский
Опубликовано: 06.04.2021, 10:14
 

Новая технология высокоточного литья лопаток турбины. "Гибридный" интерметаллидный сплав для двигателей ПД-14 и ПД-35


[image]

Гибридный сплав обладает высокой жаропрочностью и коррозионной стойкостью, что важно для безотказной работы в агрессивной среде турбины.

Литейное производство становится все более технологичным, в первую очередь за счет внедрения систем моделирования процессов литья, трехмерной печати моделей отливок и литейных форм, роботизации технологических операций. Все это приближает отливки по размерам и массе к готовой детали, и не надо "убирать лишнее".

Сегодня литье лопаток по выплавляемым моделям - способ, который позволяет получать высокоточные литые заготовки в промышленном масштабе и меньшими затратами. Правда, есть и альтернативная точка зрения, что лазерное спекание порошков металлов превосходит литье.

Челябинские ученые, участвуя в масштабном проекте по созданию авиадвигателей нового поколения, предложили технологию высокоточного литья турбинных лопаток последних ступеней турбины из интерметаллидного сплава TNM-B1 для ПД-35, по плану, создадут в 2021 году. Двигатель ПД-14 на сегодняшний день уже находится на стадии промышленных испытаний и предназначен для узкомагистрального МС-21.

"Гибридный" 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. Плотность интерметаллидного титан-алюминиевого сплава составляет всего 3,9 г/см3, а температура эксплуатации 750˚С , что позволяет уменьшить массу компрессора авиационного двигателя на 15-20%, достичь экономии топлива и повысить удельную мощность двигателя.

Литье турбинных лопаток проходит в термохимически стойких формах на основе сверхпрочного корунда и коллоидного гидроксида алюминия алюмозол. При этом литье инерметаллидного сплава TNM-B1 проводится с применением защитной инертной атмосферы из аргона в специальной плавильно-заливочной установке.

Ученые моделируют сложнейшие процессы литья в виртуальном формате, описывают их математическим способом.

В современных реалиях анализ литейных процессов немыслим без проработки различных вариантов технологии в системах инженерного анализ. Инжиниринг в литье лопаток из интерметаллидного сплава проводится при помощи программного продукта ProCAST. Особенность этой технологии в том, что заполнение формы осуществляется центробежным способом. С помощью компьютерного моделирования литейных процессов мы смогли определить оптимальные параметры этой технологической операции.

Совместная разработка двигателя сверхбольшой тяги ПД-35 должна завершиться в 2028 году. В процессе его создания будут применены новейшие инновационные решения российских авиастроителей. Главный разработчик двигателя - Пермское конструкторское бюро ОАО "Авиадвигатель", а головное предприятие серийного производства - Пермский моторный завод.

Лопатка - ключевая деталь турбины, непосредственно принимающая на себя высокое давление газа или продуктов сгорания. Малейшее отклонение от заданных параметров как по геометрии, так и по характеристикам применяемого сплава, может повлечь за собой снижение КПД всей турбины. Специалисты факультета 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 авиационного двигателя.

 
Ссылки по теме:
Дайджест прессы за 6 апреля 2021 года | Дайджест публикаций за 6 апреля 2021 года
Авторские права на данный материал принадлежат журналу «Наука и техника». Цель включения данного материала в дайджест - сбор максимального количества публикаций в СМИ и сообщений компаний по авиационной тематике. Агентство «АвиаПорт» не гарантирует достоверность, точность, полноту и качество данного материала.

Комментарии к новости