В НИТУ "МИСиС" создали новую технологию литья для авиационной промышленности

Ученые из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» разработали безмодельную технологию изготовления деталей из титановых сплавов для российской авиационной промышленности. Новая технология, которая будет использоваться в производстве двигателей для самолетов МС-21, более дешевая, экологически безопасная и позволяет получать более точные детали.

Специалисты Инжинирингового центра «Литейные технологии и материалы» НИТУ «МИСиС» отказались от классической технологии литья титановых сплавов по выплавляемым моделям и предложили безмодельную технологию.

Секрет новой технологии заключается в использовании графитовых заготовок сложной конфигурации, изготавливаемых фрезерованием на станках с числовым программным управлением. Графит почти не взаимодействует с титановым расплавом, поэтому отливки получаются тонкостенными, без загрязнённого альфированного слоя, который снижает пластичность титана. При классической технологии создаются отливки с более толстыми стенками – на изделии присутствует альфированный слой, который необходимо удалять.

Созданная технология позволит не только делать формы полностью из отечественного сырья (сейчас применяются керамические формы, компоненты для которых поставляются из-за рубежа), но и получать детали с большей размерной точностью, чем при традиционных методах литья по выплавляемым моделям. Еще одним преимуществом безмодельной технологии является её дешевизна и экологическая безопасность, в сравнении с западными аналогами. 

«Главное достоинство нашей технологии заключается в том, что мы смогли сделать отливку, толщина стенок которой составляет 3-4 мм. В мировой практике подобная технология не известна. При изготовлении отливок по другим технологиям толщина стенки достигает 10 мм, и требуется проведение экологически вредной процедуры травления – удаления лишнего материала химической кислотой. Для данной процедуры выстраивается целая линия экологически вредного производства. Безмодельное литье вообще не требует травления – отливку обдувают дробью, уменьшая толщину стенок. Кроме того, новая технология позволяет минимизировать затраты на механическую обработку изделия», – рассказал руководитель исследовательской группы, заведующий кафедрой «Литейные технологии и художественная обработка материалов» НИТУ «МИСиС», директор Инжинирингового центра «Литейные технологии и материалы» НИТУ «МИСиС», профессор Владимир Белов.

Такая технология идеально подходит для передовых российских проектов в авиационной промышленности, таких как ближне-среднемагистральный пассажирский самолет МС-21. По новой технологии специалисты уже отлили деталь для двигателя ПД-14, который будет использоваться в новом самолете. Деталь – литосварная конструкция внутреннего разделительного корпуса турбины – состоит из семи стоек, внутреннего корпуса и раскатного кольца. 

Согласно планам, самолет МС-21 сможет успешно конкурировать как с китайским COMAC C919, так и с Boeing-737 MAX и Airbus A320neo. Самолет планируется поставлять в Малайзию, Египет и Азербайджан: компании из первых двух стран уже подписали соглашения о закупках, подписание соглашения с Азербайджаном состоится в феврале 2017 г.

Как отметил Алексей Ионов, заместитель завкафедрой «Технологии производства двигатели летательных аппаратов» МАИ, «совершенствование воздушно-реактивных двигателей всегда идет по пути повышения тяговой отдачи с одного килограмма конструкции. Условия современной конкуренции таковы, что рынок завоевывает тот, кто может добиться топливной эффективности выше, чем у конкурентов. Усложнение конструкций и технологий их создания требует новых технологических решений. Сейчас линейные технологии в авиадвигателестроении получают новое развитие и работа НИТУ «МИСИС» в области  тонкостенного титанового литья несомненно актуальна и требует дальнейшего развития».

На создание технологии  у разработчиков ушло 3 года. Сейчас специалисты продолжают совершенствовать технологию – они ищут способ сделать графитовые формы многоразовыми. В настоящее время проведено опытно-промышленное опробование и ведутся работы по изготовлению нового комплекта отливок для штатного внедрения технологии в производство.