Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) разработали модель, позволяющую минимизировать брак при изготовлении лопаток газотурбинных двигателей, которые используются, в том числе для создания перспективных авиадвигателей. Об этом ТАСС сообщили в пресс-службе вуза.

"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%. Это влечет за собой использование дополнительных ресурсов. Ученые разработали модель для определения причин возникновения отклонений размеров лопатки после штамповки и предложили способ предотвращения этой проблемы", - рассказали в университете.

Лопатки газотурбинных двигателей изготавливаются методом горячей объемной штамповки. Нагретую до ковочной температуры металлическую заготовку помещают между штампами, зажимают и получают необходимую форму. Рабочие поверхности штампов испытывают большие нагрузки, из-за чего возникают деформации в инструменте и дальнейшая неточная геометрия получаемых лопаток. Это приводит к использованию дополнительных человеко-часов, дорогостоящего оборудования и операциям по обработке изделий, что, в итоге, негативно влияет на время изготовления продукта. Модель, разработанная в ПНИПУ, определяет причины возникновения деформаций при штамповке лопатки, а также позволяет детально рассмотреть движение металла и заполнение им штампа.

"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 стал на 25-30% меньше допускаемых. При этом наращивание толщины штампа для уменьшения зазора при серийном производстве является более экономически выгодным, в отличие от дополнительной механической обработки каждой лопатки", - рассказала кандидат технических наук, доцент кафедры динамики и прочности машин ПНИПУ Елена Кузнецова.

В университете отметили, что разработанная модель в итоге позволит избежать удорожания выпускаемой продукции, в частности перспективных газотурбинных двигателей. Результаты исследований пермских ученых опубликованы в сборнике Всероссийской научно-технической конференции "Аэрокосмическая техника, высокие технологии и инновации" за 2023 год. Исследование выполнено в рамках программы стратегического академического лидерства "Приоритет 2030".

О программе

ПНИПУ стал обладателем гранта "Приоритет 2030" в размере 100 млн рублей в 2021 году. "Приоритет 2030" является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений, нацеленной на формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу "Приоритет 2030" 106 вузов из 49 городов страны, из них 60% - региональные университеты.