ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ И МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
|
ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Лазерные технологии, электронно-лучевые, магнитронные, ионно-плазменные, литейные, упрочнение, термообработка, сварка, пайка.
ЛАЗЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
- Проведение анализа и экспертизы основных технологических процессов и
производств промышленных предприятий для определения эффективных
областей применения лазерного технологического оборудования для резки,
сварки, маркировки и модифицирования поверхности - термообработка,
наплавка, полирование.
- Разработка сертификационного базиса для различных видов лазерных
технологий. Оценка качества лазерных технологий, проведение исследований
влияния лазерных технологий на качество изготовленных деталей, узлов и
агрегатов, исследование влияния лазерных технологий на изменение
структуры, распределение напряжений, проведение испытаний на прочность и
малоцикловую усталость и ударную вязкость, на склонность к различным
видам коррозии.
- Проведение экспериментальных исследований влияния лазерных технологий
маркировки, раскроя, сварки, модифицирования поверхности на
функциональные характеристики изделий на прототипах узлов и агрегатов.
- Разработка и проведение сертификации лазерных технологий, разработка
нормативно-технологической документации, обеспечивающей внедрение
лазерных технологий сварки, резки, маркировки и модифицирования
поверхности в различные отрасли промышленности с учетом условий
эксплуатации деталей, узлов и агрегатов и условий на их поставку.
> Пятикоординатный лазерный технологический комплекс Модель ЛТК-3D
> Лазерный технологический комплекс для раскроя плоских деталей Модель КЛР-2D
> Установка для лазерного полирования и структурирования поверхности сложнопрофильных деталей
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Основаны на нагреве заготовок в вакууме высококонцентрированным электронным лучом.
Управляемое изменение плотности электронного луча и его развёртки в пространстве позволяют производить сварку, наплавку, пайку, термическую обработку и модифицирование поверхности.
При этом достигается:
- соединение деталей толщиной 0,1 ÷ 150 мм;
- изготовление особо точных сварных конструкций;
- соединение деталей сложного сечения в разных пространственных положениях;
- получение сверхпрочных облегчённых конструкций гарантированного качества;
- изготовление конструкций из рациональных заготовок с КИМ более 0,8.
Электронно-лучевая сварка применяется в производстве многих особо ответственных деталей и приборов, в том числе в авиационной промышленности при изготовлении узлов шасси, балок центроплана, нервюр, рам, узлов поворота, панелей, барабанов роторов, лопаток и дисков турбин, втулок, несущих винтов, шаробаллонов и других деталей из высоко- и жаропрочных сталей и сплавов, титановых и алюминиевых сплавов.
Размеры обрабатываемых деталей: от миниатюрных до 2500×2500×16000 мм.
Рис 1. Узел поворота крыла, сплав титана, ЭЛС сложного сечения, макс. толщина 130 мм.
|
Рис. 2. Фрагмент шпангоута, ЭЛС, алюминий-литиевый сплав. |
Рис. 3. Сварной образец сложного сечения, титановый сплав, однопроходная ЭЛС, макс. толщина 80 мм. |
Рис. 4. Фрагмент боковой панели
балки центроплана, титановый сплав,
ЭЛС, толщина 20 мм. |
Рис. 5. Трубчатые теплообменники, сталь,
пайка сканирующим электронным лучом. |
Новый современный уровень в области электронно-лучевой технологии в машиностроении — интегрирование в одной многофункциональной установке таких видов обработки как сварка, пайка, термическая очистка, зональный отжиг и закалка, наплавка и модифицирование поверхности.
Это возможно благодаря созданию автоматизированных комплексов аппаратуры с широким диапазоном управления параметрами и положением электронного луча в пространстве, а также разработке технологий, позволяющих изготавливать высококачественные изделия при значительно большем чем допускалось ранее, изменении условий и режимов обработки.
Выгода от использования многофункциональных электронно-лучевых установок достигается благодаря повышению качества изделий, поскольку при переходе от одного к другому виду обработки сохраняется идеальная рабочая среда (вакуум), сокращению в десятки и сотни раз межоперационного времени, экономному расходованию энергии, более полной загрузке оборудования в условиях малосерийного и единичного производства.
При этом обеспечивается:
- работоспособность сварных соединений на уровне основного материала;
- снижение трудоёмкости изготовления деталей в 2,5-3 раза;
- сокращение цикла термической обработки в 10 раз и энергозатрат в 100 раз;
- увеличение износо- и коррозионной стойкости деталей, поверхность которых подвергалась модифицированию.
Одним из наиболее перспективных направлений в создании экономически рационального производства высокоресурсных конструкций является приме-нение аддитивных электронно-лучевых технологий.
Деталь или рациональная заготовка изготавливается в вакуумной камере установки путём последовательного наращивания материала требуемого состава прецизионной наплавкой на исходную заготовку.
Высокий уровень работоспособности детали определяется сочетанием оптимальных характеристик материала по составу и структуре, отсутствием дефектов металлургической и технологической наследственности.
При этом использование технологии электронно-лучевой прецизионной наплавки возможно в трёх вариантах:
- изготовление детали целиком или частично из порошка, гранул, проволоки или ленты; при этом возможно получение качественно новых результатов;
- создание сварных конструкций путём выполнения швов по технологии послойного синтеза, а также улучшение швов, полученных известными способами, исправление дефектов и ремонт деталей;
- нанесение на детали высококачественных функциональных покрытий, улуч- шающих эксплуатационные характеристики изделий.
Институт имеет более чем 50-летний опыт в разработке и внедрении технологий и оборудования для электронно-лучевой обработки наиболее ответственных деталей и узлов летательных аппаратов из титановых и алюминиевых сплавов, высокопрочных сталей, жаропрочных и специальных сплавов, тугоплавких металлов.
Создано более 30 типов электронно-лучевых установок (ЭЛУ) различного назначения. Более 350 ЭЛУ конструкции АО НИАТ изготовлено АО «Электромеханика» для нужд Авиапрома и других отраслей машиностроения.
Рис. 6. ЭЛУ-20АМ, ЭЛС объемных конструкций, макс. деталь 2500×800×600 мм. |
Рис. 7. ЭЛУ-13, ЭЛС корпусов ЖРД, макс. диаметр 3500 мм, длина 4500 мм. |
Рис. 8. ЭЛУ-24×8, ЭЛС крупногабаритных конструкций, макс. деталь 8000×2300×2300 мм. |
В последние годы Институт наладил производство автоматизированных многофункциональных ЭЛУ нового поколения с объёмом рабочей вакуумной камеры до 1,5 м3 на своей экспериментально-производственной базе.
Экспериментальный участок лаборатории оснащён современным электронно-лучевым оборудованием, позволяющим сваривать и обрабатывать конструкции от миниатюрных до 600×800×2500 мм толщиной 0,1…100 мм.
Рис. 9. ЭЛУ-08КП, автоматизированная установка нового поколения,
герметизация приборов размером от 60×40×15 мм до 380×300×120 мм путем
ЭЛС торцевыми швами, макс. размеры свариваемого изделия 700×400×250 мм,
время вакуумирования рабочей камеры в автоматическом режиме – 10 минут.
Рис. 10. Экспериментальные фрагменты сварных
ЭЛС балок пола по концепту компании Боинг. |
Рис. 11. Презентация совместной работы Боинг и НИАТ. |
Институт предлагает:
- Консультации по проектированию сварных конструкций, разработку новых электронно-лучевых технологий и изготовление опытных образцов на своём экспериментально-производственном участке, создание производственных инструкций и регламентов;
- Разработку и изготовление электронно-лучевых установок нового поколения, а также модернизацию имеющихся установок с использованием комплектующих ведущих мировых производителей;
- Обучение инженерно-технического и производственного персонала.
ТЕРМООБРАБОТКА
1. Области работ
Исследование и разработка техпроцессов термообработки:
- Термообработка в вакууме (нормализация, отжиг, старение, отпуск) различных металлов и сплавов в печи типа СГВ-2.4.2/15;
- Термообработка (закалка, нормализация и отжиг) различных металлов и
сплавов с нагревом в воздушной и нейтральной атмосфере в печи типа
KS-600.
СВАРКА
АрДС и ААрДС
Аргонодуговая сварка и автоматическая аргонодуговая сварка.
1. Опыт
Изготовление с участием НИАТ сварных конструкций самолетов серии МиГ
(-25, -23, -29, -31), Су-27 и его модификации, Ту-160, КА «Буран» и др.
Создание установок под комплексно-автоматизированный процесс механообработки-сборки-сварки и контроля типа УПСФ.
2. Области работ
а) сварка сложных конструкций аэрокосмических изделий из новых
высокопрочных и коррозионностойких конструкционных материалов на основе
алюминия, титана, железа, никеля, толщиной от 1 мм до 120 мм.
б) разработка автоматизированных процессов и оборудования для сварки
топливных баков, корпусных конструкций, панелей, обшивок, труб, силовых
стыков шасси;
в) нормативно-техническое обеспечение и сертификация техпроцессов сварки; работы проводятся по стандартам АП;
г) обучение сварщиков с выдачей свидетельств.
3.Разработки
Запатентованы процессы сварки сканирующим электродом по щелевому зазору,
автоматической заварки глубоких отверстий малого диаметра (для
производственной и ремонтной технологий).
ТЭС
Точечная электросварка (точечная контактная сварка)
1. Опыт
Разработаны технологии сварки новых титановых сплавов ВТ35, ВТ38, сталей и алюминиевых сплавов с Li и Sc.
Сварка на сварочной машине с компьютерным управлением.
2. Области работ
а) Экспериментальные исследования сварки алюминиевых, титановых сплавов и сталей.
б) Разработка технологий сварки новых алюминиевых сплавов, титановых сплавов и сталей, в том числе новых.
г) Разработка научно-технической документации по сварке для предприятий аэрокосмической и машиностроительной отраслей.
3. Разработки
СТП
Сварка трением с перемешиванием
1. Опыт
2. Области работ
Разработка технологий, оснастки, инструментов для фрикционной сварки.
3. Разработки
Участие в разработке серийной технологии изготовления лейнеров высокого давления на ГКНПЦ имени М.В. Хруничева.
СЛТ
Сварка линейным трением
1. Опыт
2. Области работ
Разработка оборудования и технологий сварки стыков стальных и титановых деталей.
3. Разработки
Разработано оборудование, экспериментальная и опытная установки.
ПАЙКА
1. Опыт
Изготовление с участием НИАТ паяных конструкций самолетов серии МиГ (-25, -23, -31), Су (-27, -35), КА Буран и др.
Создание установок для вакуумной пайки алюминиевых теплообменников
УВН-1500, электронно-лучевой пайки ЭЛН-10, ЭЛН-13, установок для
индукционной пайки трубопроводов.
2. Области работ
а) Высокотемпературная пайка сложных и тонкостенных конструкций из
сталей, жаропрочных и титановых сплавов в вакууме и
защитно-восстановительной среде;
б) Высокотемпературная пайка сталей, жаропрочных и титановых сплавов в нейтрально-восстановительной атмосфере;
в) Локальная индукционная пайка стальных и титановых сплавов в нейтральной атмосфере, в том числе в монтажных условиях;
г) Электронно-лучевая пайка трубчатых теплообменников из сталей и титановых сплавов;
д) Низкотемпературная пайка;
е) Нормативно-техническое обеспечение техпроцессов пайки.
3. Разработки
Разработаны техпроцессы:
- высокотемпературной пайки сталей и титановых сплавов паяльными пастами;
- пайки стальных и титановых сплавов сканирующим электронным лучом;
- индукционной пайки трубопроводов в нейтральной атмосфере с локальным нагревом;
- пайки сотовых конструкций из высокопрочных сталей.
МЕХАНИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
Технологии резания, технологии формообразования
Технологии резания
- Технологии многокоординатной механообработки на 5-ти осевых обрабатывающих центрах
- Технологии токарной обработки на токарных автоматах
- Технологии гидроабразивной резки различных материалов (металл, композиционные материалы, стекло, керамика, камень)
- Технология группового раскроя фрезерованием заготовок из Al-сплавов
Технологии формообразования
- Технология формообразования листовых деталей эластичной средой при давлениях до 1000 кгс/см2
- Формообразование обводообразующих деталей одинарной кривизны с учётом пружинения
- Формообразование обводообразующих деталей двойной кривизны, в т.ч. знакопеременной
- Технология формообразования деталей из профилей
- Формообразование деталей из цельнотянутых труб
- Формообразование элементов высокоресурсного трубопровода
- Технология горячей высадки болтов и винтов диаметром до 36 мм
|
