Автоматизированное производство монолитных роторов ГТД, обеспечивающее соединение деталей из разнородных материалов с помощью ротационной сварки трением с гибридным приводом

Вы здесь

Проект компании

Создание автоматизированного производства монолитных роторов ГТД, обеспечивающее соединение деталей из разнородных материалов с помощью ротационной сварки трением с гибридным приводом, сочетающим способы непосредственного и инерционного управления

Цель проекта: создание производства монолитных роторов ГТД, собираемых из разнородных материалов методом ротационной сварки трением с гибридным приводом, сочетающим возможность непосредственного и инерционного управления процессом сварки; проектирование и изготовление специальных установок ротационной сварки трением с гибридным приводом, технологий механической обработки роторов в сборе.

Автоматизированное производство создается на основе совершенствования и развития существующего производства монолитных роторов ГТД на НПО «Сатурн», содержащего технологические участки: аргонно-дуговой сварки в защитной среде, диффузионной сварки; электронно-лучевой сварки, - за счет создания дополнительных производственных мощностей в виде участка ротационной сварки трением.

Комплексные задачи, решаемые в ходе выполнения проекта:

Разработка способа ротационной сварки трением с гибридным (комбинированным) управлением приводом вращения привариваемой детали, сочетающих непосредственное и инерционное управление процессом, включая разработку, изготовление и внедрение специальной установки для сварки трением образцов. Исследование свариваемости однородных и разнородных материалов широкой гаммы составов, включая: сталь-сталь (отличная от исходной структуры), титан – титан, никелевый сплав – высокопрочная сталь.
Разработка технологических процессов ротационной сварки трением для основных видов конструкций монолитных роторов типа: диск – вал (цапфа), оболочка – оболочка, диск – диск (барабан-барабан), а также разработка, изготовление и внедрение специальной промышленной установки по реализации созданных технологических процессов ротационной сварки трением с гибридным управлением параметрами процесса сварки.
Создание производственного участка ротационной сварки трением, включающем оборудование для сварки образцов, для сварки промышленных деталей, контрольно-измерительное оборудование и оборудование для обеспечения технологического процесса сварки, включая термическое. Комплексные металлографические, усталостные и эксплуатационные испытания прочности сварных роторов ГТД.

Основные участники проекта:

ОАО «НПО «Сатурн» (инициатор),
РГАТУ имени П.А. Соловьева (исполнитель НИОКР),
ОАО «УК «ОДК», ЗАО «Ремонт, Модернизация, Обслуживание»,
ООО «СП «Станковенд»,
ЗАО "Сатурн- инструментальный завод,
«ITeE-PIB»

НИОКР в рамках проекта:

Разработка универсального способа ротационной сварки трением типовых деталей, входящих в роторы ГТД, технологического оборудования для его реализации, имеющего возможность непосредственного, инерционного и гибридного управления приводом.
Совершенствование технологических процессов ротационной сварки трением с гибридным приводом, сочетающим способы непосредственного и инерционного управления
Разработка оптимальных маршрутных технологических процессов изготовления монолитных роторов ГТД
Совершенствование технологических процессов механической обработки монолитных роторов ГТД в сборе
Технологическая подготовка реализации усовершенствованных технологических процессов изготовления монолитных роторов ГТД
Проектирование специальной установки для сваривания образцов методом ротационной сварки трением с гибридным приводом и промышленной установки ротационной сварки трением, сочетающий все основные способы сварки, включая: непосредственное управление приводом, инерционное управление приводом, гибридное (комбинированное) управление приводом.
Метод сварки трением разработан совместно со специалистами НПО «Сатурн» и учеными РГАТУ. Новый способ ротационной сварки в отличие от известных ранее позволяет в одном роторе: соединять разнородные материалы или однородные, но разных структур; соединять детали, полученные методом порошковой металлургии; обеспечивать прочность сварного шва идентичную прочности основного материала; исключить дефекты сварного шва в виде шлака, пузырьков газа, расслоений; значительно (в разы) увеличить производительность процесса сварки и снизить затраты на обеспечение (содержание) технологического оборудования для сварки.

Продукция:

Неразборные узлы – сварные роторы газотурбинных двигателей, предназначенные для работы в составе авиационного газотурбинного двигателя (ГТД), наземной энергоустановки или судовой энергоустановки. Сопрягаемыми объектами для сварных роторов являются элементы статора ГТД (корпусные детали, передняя и задняя опоры). Порядок и способы взаимодействия определяются конструкцией конкретного двигателя.

Технические характеристики (параметры):

Допустимые уровни вибрации сварных роторов – по ГОСТ 26382-84.
Окружные скорости на наружном диаметре сварных роторов – до 600 м/с.
Максимальная температура сварных роторов – до 1200 К.
Коэффициент запаса по эквивалентным напряжениям в неразъемных сварных элементах «диск-лопатка» (блиск), «вал-диск», «диск-цапфа» – не менее 1,2.
Коэффициент запаса по разрушающей частоте вращения сварных роторов – не менее 1,3.
Сварные роторы должны быть отстроены по собственной частоте колебаний до четвертой формы включительно.

Сроки реализации проекта: 2013 -2015 гг.

Основные особенности выполнения процесса

Место соединения диска и вала в монолитный ротор	Установка сварки трением модель МСТ-3001	Вид сварного соединения лопаток с кольцом компрессора с наружной и внутренней стороны. Соединение выполнено методом ЭЛС на установке ЭЛУР-1АТ	Фотография сварного ротора барабана КВД