Сейчас активно разрабатывается новая технология обработки моноколес современных авиационных газотурбинных двигателей. Впервые в России осваивают электрохимическую обработку моноколес на современном оборудовании с ЧПУ разработки Объединенной двигателестроительной корпорации.
Перспективы развития: электрохимия или фрезерование
Двигателестроители находятся в постоянном поиске эффективных методов обработки деталей. Это необходимо для увеличения производства количества изделий и повышения их качества, снижения массы. Нужно отметить, что серийное изготовление моноколес современных авиационных газотурбинных двигателей можно по праву отнести к одному из сложнейших.
Моноколеса, или «блиски» - это ступень компрессора, лопатки которой составляют единое целое с диском ротора. Они дают преимущества при применении в двигателях и позволяют значительно снизить вес ротора.
Традиционная технология производства основана на том, что лопатки моноколес вырезаются из цельной заготовки, а не крепятся к диску колеса. Такой метод повышает жесткость и надежность конструкции.
Процесс достаточно длительный: из крупногабаритной цельной металлической заготовки станок с программным управлением вырезает лопатки исключительно сложной конфигурации. Обработка на таком станке ведется круглосуточно и занимает 5 дней. Помимо временных затрат, такие операции требуют специального инструмента и многокоординатного оборудования.
Моноколеса активно применяются в современных газотурбинных двигателях, таких как АИ-222-25, ПД-14.
В научно-исследовательском институте технологии и организации производства двигателей, который является филиалом ОДК, начали освоение новой технологии обработки моноколес. Такая технология основана на электрохимических процессах.
Метод электрохимической обработки (ЭХО) используется в двигателестроении с середины прошлого столетия. Участки с оборудованием, работающим по такой технологии, есть практически на всех предприятиях ОДК. Суть метода состоит в том, что избыточный металл заготовки удаляется не механически, а при помощи растворения металла при действии электрического тока в электролите.
По предварительным расчетам экспертов Научно-исследовательского института технологии и организации производства двигателей (НИИД), применение метода позволит сократить время изготовления лопаток моноколеса почти в два раза.
Обработка лопаток моноколес электрохимическим методом в серийном производстве современных авиадвигателей
Электрохимический комплекс ЭХК-МК с программным управлением для обработки моноколес разработали на одном из предприятий ОДК. Техническое задание подготовили специалисты НИИД - Научно-исследовательского института технологии и организации производства двигателей.
В состав комплекса ЭХК-МК входит система контроля и управления, станок для ЭХО моноколес, два объекта для силовых источников технологического тока, электролитная станция с отдельными модулями для подготовки, хранения, подачи и фильтрации электролита. Электролит, жидкость, которая запускает электрохимическую реакцию, представляет собой раствор из солей. Это достаточно экономичный и доступный материал.
При запуске комплекса ЭХК-МК в рабочую зону подается ламинарный поток электролита, к детали и электродам подводится силовой электрический ток: отрицательный потенциал - к электродам, положительный – к моноколесу. Электроды, повторяющие контуры спинки и корыта лопатки, при подаче тока обеспечивают растворение металла заготовки. Соли после химической реакции выводятся вместе с раствором из рабочей зоны электрохимической обработки станка. При этом лопатка моноколеса приобретает профиль, соответствующий профилям электродов.
«НИИД совместно с разработчиками оборудования осваивает технологию производства «блисков» электрохимическим методом. Специалисты ведут работы на имитаторе моноколеса. Он имеет сборную конструкцию. Это упрощает проведение замеров обработанных лопаток и корректировку профилей электрод-инструментов. Одновременно мы ведем работу по созданию специального программного обеспечения для этого оборудования», - рассказывает руководитель проекта Михаил Жуплов.
В следующем году специалисты НИИД планируют приступить к работам на полноценных заготовках моноколес и изготовить первые опытные образцы. После завершения опытных этапов работ и подтверждения эффективности испытаниями готовой продукции, планируется организовать серийное производство комплексов ЭХК-МК собственной разработки и оснащать ими специализированные производственные площадки предприятий ОДК. Это позволит наладить серийное производство моноколес электрохимическим методом.
По материалам корпоративного издания ПК «Салют» АО «ОДК» «Вертикаль», №3, 2022 г.
