Путь обновления УМПО

Знаете ли вы, что внутри авиационного двигателя находятся десятки  километров сварных швов? И они терпеливо выдерживают огромные перегрузки, возникающие во время взлета и посадки, совершения фигур высшего пилотажа?

...У меня в руке небольшая деталь - лопатка реактивного двигателя. Ее предназначение - «загнать» поток воздуха в компрессор, где он, по мере движения в межлопаточном пространстве, сжимается, разогревается и, вырываясь из сопла, создает реактивную тягу двигателя. Я почти не ощущаю веса – деталь изготовлена из алюминия - очень легкого металла. Моноколесо – блиск (англ.   blades+disk –лопатка+диск) – состоит из нескольких десятков таких деталей и их основы - диска. Соединение их -  задача линейной сварки трением (ЛСТ), технологии, которую осваивают на УМПО.

Процесс длится секунды, - рассказывают специалисты производственного объединения, - он идет в закрытой зоне и контролируется только на экране монитора.

Преимущества метода - металл соединяется в нерасплавленном состоянии, поэтому нет никаких дефектов, свойственных  другим  способам  сварки. При помощи ЛСТ можно соединять разнородные сплавы, в том числе те, что традиционно считались несвариваемыми. А если прибавить к этому экологические показатели – отсутствие электромагнитного и радиационного излучения, а также высокую производительность и ремонтопригодность, то становится понятно, почему моторостроители взяли эту новейшую технологию на вооружение.

- Без нее никуда, - поясняют они. - Авиационный двигатель нового поколения возможен только при применении таких методов, как ЛСТ.

Именно в нашем уфимском объединении впервые в Российской Федерации в ходе экспериментальных работ на диск компрессора методом линейной сварки трением были приварены лопатки и получено моноколесо для перспективного изделия. Опытно-конструкторские работы совместно вели ОАО «УМПО», НПП «Мотор», Уфимский государственный авиационный технический университет (УГАТУ) и НП «Технопарк авиационных технологий».

Рассказывает старший научный сотрудник кафедры сварки УГАТУ Алексей Селиванов:

- Главная задача здесь - значительно повысить энерговооруженность двигателя. Энерговооруженность – отношение мощности двигателя  к его массе, поэтому чрезвычайно важно снижение массы конструкции, и, в частности, ее вращающихся деталей. Есть разные технологии изготовления блисков. Их можно делать фрезерованием -  из большой болванки вытачивать целое колесо. Можно получить нужную деталь с помощью электрохимии, но все это по длительности занимает несколько дней, причем 90 процентов материала уйдет в стружку. Также потратится станочное время и инструменты. Технология ЛСТ позволяет сделать все на совершенно новом уровне, сэкономить и время, и материалы. Можно делать лопатку и диск  из разных материалов, что позволяет повысить экономическую эффективность этого производства. Поэтому технология и стала находить применение: ее признали  перспективной.

- Вы занимаетесь этим уже несколько лет, насколько продвинулись в решении своей задачи? – задаю вопрос собеседнику.

 - На первом этапе мы определяли свариваемость материалов, которые конструкторы предполагают применять для изготовления моноколеса. Сделали множество образцов для определения наиболее оптимальных режимов сварки.

На втором этапе больше занимались конструктивным оформлением оснастки для серийного производства. Сейчас готовы несколько комплектов оснастки, и мы в процессе доводки технологии изготовления цельного изделия, то есть близки к завершению проекта.

Еще об одном важном аспекте рассказала Нелли Измайлова, начальник бюро отдела главного металлурга УМПО:

- В авиации каждый грамм поднимаемого веса на счету. Один из самых легких металлов – алюминий, он в два раза легче, чем титан, и, казалось бы, обладает явным преимуществом. Но есть у этого металла серьезный недостаток – он очень непрочный, и поэтому в авиадвигателестроении широко не применяется. Это и понятно: двигатель самолета работает в необыкновенно сложных условиях при высоких температурах и нагрузках, а у алюминия рабочая температура - 50 градусов Цельсия максимум.

Но сегодня наши коллеги – зарубежные и российские металлурги - преодолевают этот барьер. Например, недавно был получен алюминиевый сплав путем добавления легирующих элементов, что помогло значительно повысить прочность деталей и температуру эксплуатации. Современные алюминиевые узлы из этого сплава могут работать уже при 160 – 195 градусах и при этом не терять прочностных характеристик. Значит в передней части двигателя, где температурные нагрузки относительно невысоки, этот новый, жаропрочный алюминий имеет хорошую перспективу для использования.

-  Сейчас мы занимаемся исследованием металла, – вступает в беседу инженер-технолог отдела главного металлурга Светлана Должикова, - проверяем структуру, испытываем свойства усовершенствованного алюминия: прочность, пластичность. В настоящее время исследуем его в качестве материала для лопатки, диска и зону сварного шва – она представляет наибольший интерес. Максимальная деформация происходит именно там, и важно исключить возможность зарождения трещин, несплошностей и других дефектов путем подбора режимов сварки. 

- Отрабатываем конструкцию, состояние материала, технологию, режимы механической и термообработки, - рассказывает начальник бюро отдела главного сварщика Андрей Супов.

Эксперимент – процесс, безусловно, творческий. И, общаясь с участниками проекта, мы ощутили атмосферу поиска, увлеченности делом.

- Для нас это не просто работа - мы пропадаем на участке целыми днями. И цель одна – добиться решения поставленной задачи. Сама сварка – это несколько секунд, но подготовительный процесс занимает гораздо большее время. Конечно же это увлекает, но еще важнее ее перспективы, ведь мы участвуем в создании нового двигателя для полностью российского гражданского самолета, - говорит Андрей.

Сегодня, когда серийная продукция УМПО широко востребована, как в России, так и за рубежом, предприятие не останавливается на достигнутом. Внедряя новые перспективные технологии, оно с уверенностью смотрит в будущее и готово к любым изменениям в политической и экономической ситуации.