Спрейное и центробежное спрейное литье

ГЛАВА 3. Современные научные, методологические

И производственные проблемы заготовительного производства

В авиадвигателестроении

Предметно-ориентированные производственные комплексы – Центры технологической компетенции

 

Согласно концепции Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК) заводы этой отрасли должны быть предметно-ориентированными производственными комплексами в виде Центров технологической компетенции. Этим центрам поручены разработка и освоение производства перспективных двигателей 5-6 поколений с одновременным техническим перевооружением предприятий, развитием кооперационных проектов с зарубежными партнерами, освоением критических технологий, участием в подготовке научных и инженерных кадров и др.

Ниже на стр. 175÷187 по данным технического директора ОАО «УМПО» С. П. Павлинича на примере этого предприятия раскрывается суть создания ряда компетенций, в направлении которых объединению предстоит в рамках кооперации работать в направлении создания двигателей новых поколений.

В частности на стр. 175 и 176 раскрывается положение в отрасли и вариант ее реструктуризации. В качестве примера приводятся ключевые направления развития предприятия.

На рис. 3.1 – 3.3 (стр.177–179) дается информация по центрам технологической компетенции в областях алюминиевого, титанового литья и литья интерметаллидных сплавов; предусмотрено техническое перевооружение современным оборудованием.

Центр компетенции «лопатка ГТД» охватывает штамповое и литейное производство и производство широкохордных пустотелых лопаток вентилятора – см. рис. 3.4÷3.6 (стр. 180÷182).

На стр. 183 (рис. 3.7) предлагается вариант изготовления моноколес с помощью линейной сварки трением.

На стр. 184÷187 (рис. 3.8÷3.11) показана кооперация предприятия и университетов по подготовке кадров по отработке технологии изготовления заготовок деталей перспективных ГТД.

Рис. 3.1 (информация в тексте, стр.174)

Рис. 3.2 (информация в тексте, стр.174)

Рис. 3.3 (информация в тексте, стр.174)

Рис. 3.4 (информация в тексте, стр.174)

Рис. 3.5 (информация в тексте, стр.174)

Рис. 3.6 (информация в тексте, стр.174)

Рис. 3.7 (информация в тексте, стр.174)

Рис. 3.8 (информация в тексте, стр.174)

Рис.3.9 (информация в тексте, стр.174)

Рис.3.10 (информация в тексте, стр.174)

Рис.3.11 (информация в тексте, стр.174)

Спрейное и центробежное спрейное литье

Всем хорошо известны дефекты структуры литых заготовок: раковины, несплошности, разнозернистость и др. Они недопустимы для деталей авиадвигателя. Научно-техническая задача заключается в том, чтобы найти такие способы литья, когда бы заготовки были лишены указанных дефектов. К такой технологии относится спрейное литье.

Литьем с распылением расплавленного металла (спрейное литье) по­лучают безволоконные металломатричные композиции, заготовки из сплавов на титановой основе, сталей, никелевых и медных сплавов. Этот способ предоставляет высокое качество литья. Процесс осуществляется в одну операцию, которая обеспечивает требуемую форму детали, гомо­генность материала, отсутствие макросегрегации и полную сплошность без традиционных литейных дефектов. Спрейное литье может выпол­няться в инертной газовой среде, например в аргоне, или вакууме. Базо­вая схема спрейного литья показана на рис. 3.12.

 

Рис. 3.12. Схема спрейного литья

 

Подаваемый под высоким давлением нагретый инертный газ распы­ляет расплавленный металл и направляет поток капель к поверхности формы или охлаждаемому коллектору, перемещением которого произво­дится распределение материала. Современные машины спрейного литья обеспечивают хорошую фокусировку потока капель. В рабочей камере поддерживается постоянное давление, а газ из нее откачивается насосной системой и подается для повторного использования в распылитель. Рас­ход газа через распылитель обычно составляет ~5,5 м³/мин. Повысить механические свойства полученных спрейным литьем заготовок можно газостатированием или раскаткой.

Основными преимуществами спрейного литья являются:

- сравнительно низкая стоимость, низкая трудоемкость, высокая произ­водительность;

- высокая химическая гомогенность заготовок, мелкозернистая струк­тура и высокие механические свойства материала. Сегрегация зерен от­сутствует или незначительна;

- возможность получения заготовок из материалов, которые трудно или нельзя использовать при обычных способах литья, в частности из интерметаллидных сплавов, при низких литейных свойствах и др.;

- возможность получения заготовок различной формы – плоских, ци­линдрических, фасонных, трубчатых, кольцевых и т.д.

Производительность литья на современном технологическом обору­довании составляет 50...200 кг/мин. Сложные фасонные заготовки по­лучают на оборудовании, оснащенном устройствами ЧПУ, которые управляют, например, 5-координатным манипулятором, обеспечиваю­щим необходимые движения распыляющей головки относительно формы.

При литье безволоконных металломатричных компози­ций одновременно с расплав­ленным материалом распы­ляется порошок. Титановое литье производят с плавлени­ем в индукционной печи и распылением в аргоне.

Одной из разновидностей спрейного литья является центробежное спрейное ли­тье, схема которого приве­дена на рис. 3.13.

 

 

 

Рис. 3.13. Схема центробежного спрейного литья

 

 

Рис. 3.14. Обработка цилиндрической заготовки, полученной

центробежным спрейным литьем

По этой схеме струя расплава, па­дающая на быстро вращаю­щийся диск (чашу), распы­ляется за счет центробеж­ных сил, и ускоренные рас­плавленные капли перено­сятся к кольцевой поверхно­сти формы. Управление вер­тикальным перемещением обеспечивает равномерность осаждения металла или заданный закон осаждения для получения требуемой формы и размера внутренней по­верхности заготовки (рис. 3.14). Поскольку для распыления и переноса металла не требуется газ, процесс может выполняться в вакууме, что способствует повышению качества материала заготовки. Это особенно важно при ис­пользовании титановых и некоторых других активных металлов, способ­ных в значительных количествах растворять кислород и другие газы, снижающие механические свойства. По этой технологии можно получать заготовки дисков. По этой технологии получают диски с наружным диаметром 1100 мм и внутренним диаметром 700 мм. Эта технология считается весьма пер­спективной в производстве заготовок кольцевых деталей двигателей.