RU 
EN 
CN 
ES 
Участие в федеральных целевых программах
Соглашение с Минобрнауки России о предоставлении субсидии от "01" августа 2014 г. № 14.593.21.0003
"Развитие центра коллективного пользования CAM-технологий на основе его дооснащения специальным оборудованием и глубокой междисциплинарной интеграции научных и производственных ресурсов для создания энергоэффективных и экологичных газотурбинных установок"
В рамках федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы"
Промежуточный отчет о реализации Программы развития ЦКП на этапе №1, предусмотренных Планом-графиком исполнения обязательств по Соглашению с Минобрнауки России о предоставлении субсидии от "01" августа 2014 г. № 14.593.21.0003
1 Работы, выполненные (выполняемые) в отчетный период
1.1 Работы, выполненные (выполняемые) за счет средств субсидии
Проведены мероприятия по заказу и приобретению технологической установки послойного выращивания деталей авиационной техники методом селективного лазерного спекания (СЛС) с возможностью использования порошковых композиций отечественного производства. Выполнены работы по проведению открытого аукциона в электронной форме на электронной торговой площадке Сбербанк – АСТ. Был объявлен открытый аукцион в электронной форме, извещение №ЭА 67/14, (дата проведения аукциона 20 октября 2014) на поставку "Установка селективного лазерного сплавления металлического порошка". Заключен контракт с ЗАО "Группа компаний "Глобатэк" на поставку установки селективного лазерного сплавления металлического порошка SLM 280HL с лазером 400 Вт в базовой комплектации на сумму 59 980 140 рублей.
Проведены мероприятия по закупке автоматизированной системы сбора данных для подготовки смесевых топлив. Заключен контракт на поставку "Автоматизированная система сбора данных для подготовки смесевых топлив" на сумму 2 500 тыс. руб.
Заключен контракт на поставку "Комплектующие для определения массового расхода газов" на сумму 500 тыс. руб. с фирмой ООО "Сигм плюс инжиниринг" (официальный дилер Bronkhorst High-Tech, Нидерланды). В состав данной поставки входят:
- регулятор расхода газа-пропан;
- регулятор расхода газа-водород;
- регулятор расхода газа-метан;
- источники питания, индикаторы, обратные клапана.
Регуляторы служат для поддержания необходимого расхода газа требуемого значения.
С 23.11.2014 по 29.11.2014 гг. сотрудники ЦКП Сотов А.В. и Вдовин Р.А. проходили стажировку в Германии, г. Франкфурт-на-Майне. Наименование стажировки: стажировка по изучению особенностей эксплуатации 3D машины SLM 280 для выращивания изделий методом селективного лазерного спекания металлопорошковых композиций проводилась в рамках всемирной выставки EuroMold. Целью стажировки является изучение особенностей эксплуатации 3D машины SLM 280 по выращиванию изделий методом селективного лазерного спекания металлопорошковых композиций.
Проведен аналитический обзор в области аддитивного производства элементов аэрокосмической техники нового поколения с улучшенными газодинамическими, энергетическими и экологическими характеристиками.
1.2 Работы (мероприятия), выполненные (выполняемые) за счет внебюджетных средств
Были осуществлены работы по ремонту аудитории, в которой будет находиться установка послойного выращивания деталей методом селективного лазерного спекания. Приобретенное оборудование было введено в эксплуатацию.
С целью выполнения работ по подготовке помещений для технологической установки послойного выращивания деталей авиационной техники методом селективного лазерного спекания (СЛС) был произведен ремонт помещения лаборатории аддитивных технологий. Проведены работы по покраске стен, возведено разделительное ограждение с целью образования двух участков: участок селективного лазерного спекания и участок восстановительного ремонта методом импульсной лазерной наплавки. Проведены работы по монтажу дверного проема и ремонту потолка. Так же проведены работу по подведению коммуникаций для функционирования закупленного оборудования.
Введена в эксплуатацию машина селективного лазерного спекания SLM 280. Все компоненты 3D машины интегрированы в корпус жесткой конструкции. Введена в эксплуатацию станция просеивания PSH-100 (рисунок 23). Станция просеивания оснащена специальным вакуумным очистителем для удаления из камеры построения несплавленного порошка, автоматического просеивания порошка в условиях инертного газа, возврата кондиционного порошка в камеру построения 3D машины. Введен в эксплуатацию генератор азота. Генератор Азота обеспечивает потребность 3D машины при построении изделий из порошков нереактивных материалов, - нержавеющих, инструментальных сталей, кобальт – хрома, инконеля, т.д.
Промышленный вакуумный очиститель производства компании SLM Solutions предназначен для работы со всеми типами существующих порошков (реактивных + нереактивных).
Система подачи / выравнивания слоя порошка 3D машины SLM 280 компании SLM Solutions двунаправленная. Данная система позволяет формировать слой порошка всего за 2 движения: к фронтальной стороне камеры построения и обратно (в отличие от 3D машин других производителей, которым для формирования слоя порошка необходимо 4 движения).
Введена в эксплуатацию система обнаружения возгорания и пожаротушения для SLM 280. Данная система является обязательной при работе с порошками класса D (горючие металлы), - титан, титановые, алюминиевые сплавы, др.
Введено в эксплуатацию устройство для построения изделий небольшого размера при экономии материалов (замена штатной платформы построения на платформу построения меньшего размера).
Разработаны технические регламенты и инструкции по обслуживанию установки селективного лазерного спекания.
Сотрудники ЦКП САМ-технологий активно участвуют в работе научно-практических конференций, проводимых как в стране, так и за рубежом. Практически каждая научная публикация предваряется апробацией научного сообщения на одной из многочисленных конференций по тематике проводимых в ЦКП исследований.
В рамках договора предоставления гранта № 17/14/67/1 – СОФ на осуществление софинансирования по проекту "Развитие центра коллективного пользования CAM-технологий и глубокая междисциплинарная интеграции научных и производственных ресурсов для создания энергоэффективных и экологичных газотурбинных установок" согласно смете расходов по статье "Оплата работ, выполняемых сторонними организациями" были проведены конкурсы запроса котировок на:
1. "Услуги по модернизации интернет-сайта ЦКП (центра коллективного пользования) в целях повышения доступности приборной базы ЦКП для внешних и внутренних пользователей", номер котировки – 31401751488. Победителем в проведении запроса котировок стало ООО "Диджитал Медиа Групп" (факт. адрес: г. Санкт-Петербург, ул. Верейская 23-5) с ценой контракта 98 500,00 руб. (Девяносто восемь тысяч пятьсот) рублей 00 коп. На данный момент согласована организационная структура сайта. Идет процесса заполнения информацией.
Сотрудники ЦКП САМ-технологий подготовлены научные статьи, доклады, презентации, а также буклеты и брошюры с целью непосредственного распространения информации об услугах ЦКП.
2 Основные результаты, полученные в отчётный период
Исследована и отработана технология послойного синтеза методом селективного лазерного спекания мелкодисперсного металлопорошкового материала с использованием лазерной установки HTS-300 Mobile. Разработана экспериментальная установка послойного лазерного спекания, позволяющая регулировать все технологические параметры спекания. В совокупности с разработанной методикой проведения экспериментов они позволили достичь поставленной цели исследования.
Выявлены общие закономерности построения прототипов и параметры лазерной технологической установки, оказывающие наибольшее влияние на качество синтезируемого поверхностного слоя, такие как мощность, частота и скорость сканирования лазерного излучения.
Создан алгоритм методики разработки технологического процесса лазерного спекания мелкодисперсных порошков, позволяющий получать бездефектные образцы.
Изучена структура материала показывающая, что спеченная зона имеет однородную структуру без пустот и раковин, поры и трещины отсутствуют, что указывает на высокую работоспособность наплавленного слоя материала.
Разработана методика оптимизации технологического процесса импульсной лазерной наплавки. Проведены исследования остаточных напряжений на образцах, восстановленных методом импульсной лазерной наплавки с использованием установки HTS-300 Mobile.
Проведены металлографические исследования для оценки качества наплавленного материала на образцах изделий аэрокосмической отрасли.
В ходе выполнения проекта были проведены расчётная отработка перспективной унифицированной камеры сгорания с керамическим экраном жаровой трубы и экспериментальное исследование характеристик керамического материала жаровой трубы. При этом удалось выявить проблемные зоны с точки зрения повышенной температуры поверхности жаровой трубы, их зависимость от толщины теплозащитного покрытия и режима работы двигателя, а также выполнить доводку температурного состояния жаровой трубы до требуемого уровня.
В экспериментальном исследовании эмиссионных характеристик модельной камеры сгорания использовалось горелочное устройство (ГУ), разработанное сотрудниками Научно-образовательного центра газодинамических исследований Самарского университета и изготовленное на оборудовании ЦКП "САМ-технологий".
Изменение угла установки и профиля лопаток завихрителя; изменение размеров цилиндрического насадка; изменение диаметра и количества отверстий, а также угла распыла струйной форсунки позволяет влиять на формирование процессов горения в первичной зоне камеры сгорания (КС), и как следствие, на выходные характеристики КС.
В ходе экспериментального исследования были отработаны методики испытаний жаровых труб с различными видами покрытий в стендовых условиях, а также методики измерений концентраций продуктов сгораний и температурного состояния стенки. Достигнутые результаты позволяют проводить испытания жаровых труб с различными видами материалов покрытий, оценивая при этом ряд характеристик камеры сгорания (эмиссию вредных веществ, ресурс стенки жаровой трубы, температурное поле на выходе и т.д.).В ходе выполнения проекта были проведены расчётная отработка перспектив-ной унифицированной камеры сгорания с керамическим экраном жаровой трубы и экспериментальное исследование характеристик керамического материала жаровой трубы. При этом удалось выявить проблемные зоны с точки зрения повышенной температуры поверхности жаровой трубы, их зависимость от толщины теплозащитного покрытия и режима работы двигателя, а также выполнить доводку температурного состояния жаровой трубы до требуемого уровня. Исследована и отработана технология послойного синтеза методом селективного лазерного спекания мелкодисперсного металлопорошкового материала с использованием лазерной установки HTS-300 Mobile.
Разработана экспериментальная установка послойного лазерного спекания, позволяющая регулировать все технологические параметры спекания. В совокупности с разработанной методикой проведения экспериментов они позволили достичь поставленной цели исследования.
Выявлены общие закономерности построения прототипов и параметры лазерной технологи-ческой установки, оказывающие наибольшее влияние на качество синтезируемого поверхностного слоя, такие как мощность, частота и скорость сканирования лазерного излучения.
Создан алгоритм методики разработки технологического процесса лазерного спекания мелкодисперсных порошков, позволяющий получать бездефектные образцы.
Изучена структура материала показывающая, что спеченная зона имеет однородную структуру без пустот и раковин, поры и трещины отсутствуют, что указывает на высокую работоспособность наплавленного слоя материала.
Разработана методика оптимизации технологического процесса импульсной лазерной наплавки. Проведены исследования остаточных напряжений на образцах, восстановленных методом импульсной лазерной наплавки с использованием установки HTS-300 Mobile. Проведены металлографические исследования для оценки качества наплавленного материала на образцах изделий аэрокосмической отрасли.
Объявлен открытый аукцион в электронной форме, извещение №ЭА 67/14, (дата проведения аукциона 20 октября 2014) по поставке "Установка селективного лазерного сплавления металлического порошка" на сумму 60 580 тыс. руб.
Заключен контракт на поставку "Комплектующие для определения массового расхода газов" на сумму 500 тыс. руб.; контракт на поставку "Автоматизированная система сбора данных для подготовки смесевых топлив" на сумму 2 500 тыс. руб.;
Проведенный анализ научно-технического развития в области разработки и использования биметаллических сплавов и сталей со специальными свойствами, сложившиеся мировые тенденции по технологии производства изделий методом селективного лазерного плавления, а также сырьевые и ресурсные возможности показывают актуальность поставленной задачи по разработке комплекса технологических решений для создания изделий нового поколения на основе технологии лазерного плавления литейных и деформируемых сплавов и сталей со специальными свойствами.
Проведена серия инициативных исследований, связанная с оптимизации рабочих процессов компрессоров под руководством Егорова И.Н.
По результатам НИОКР работ подготовлены статьи:
Analysis of plastic properties of titanium alloys under severe deformation conditions in machining; International Journal of Engineering and Technology (IJET); Vol 6 No 5 Oct-Nov 2014, автор Хаймович А.И. Андрей Владимирович.
Analysis of titanium alloys plastic properties under Severe deformation conditions in machining; ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences VOL.9, NO.10, October 2014; USA, автор Балякин Андрей Владимирович.
Methodology of Rheological Material Properties Phenomenological Modeling at High Speed Cutting by Reverse Analysis, Research Journal of Applied Sciences, Volume: 9, ssue: 11, Page No.: 753-760, 2014, DOI: 10.3923/rjasci.2014.753.760. Автор Балякин А. В., Хаймович А.И., Кондратьев А.И.
Technologies of Laser Radiation Focusators, Research Journal of Applied Sciences, Volume: 9, Issue: 11, Page No.: 834-842. 2014, DOI: 10.3923/rjasci.2014.834.842. Автор Абульханов С.Р.
Elaboration of a casting defects prediction technique via use of computer-aided design Systems, International Journal of Engineering and Technology (IJET), Vol 6 No 5 Oct-Nov 2014. Авторы Вдовин Р.А., Смелов В.Г.
Проведен мониторинг научного направления: аддитивные технологии. развитие теории, методов и средств изготовления и ремонта деталей с использованием аддитивных технологий. Наиболее значимые публикации были переведены и изучены.
Разработана математическая модель взаимодействия лазерного излучения (ЛИ) с порошковыми композициями. В работе проводилось моделирование процессов теплопереноса на основе модели двухфазной зоны в трехмерной пространственной сетке. Физические допущения модели:
Исследована и отработана технология послойного синтеза методом селективного лазерного спекания мелкодисперсного металлопорошкового материала.
Разработана экспериментальная установка послойного лазерного спекания, позволяющая регулировать все технологические параметры спекания. В совокупности с разработанной методикой проведения экспериментов они позволили достичь поставленной цели исследования.
Выявлены общие закономерности построения прототипов и параметры лазерной технологической установки, оказывающие наибольшее влияние на качество синтезируемого поверхностного слоя, такие как мощность, частота и скорость сканирования лазерного излучения.
Создан алгоритм методики разработки технологического процесса лазерного спекания мелкодисперсных порошков, позволяющий получать бездефектные образцы.
Изучение структуры материала определило, что спеченная зона имеет однородную структуру без пустот и раковин, поры и трещины отсутствуют, что указывает на высокую работоспособность наплавленного слоя материала.
Проведен анализ оборудования, использующего технологию селективного лазерного спекания металлопорошковых композиций.
Рассмотрена математическая модель процессов тепломассопереноса при селективном лазерном спекании металлических порошков.
Проведены научно-исследовательские, опытно-конструкторские и опытные технологические работы с организациями-пользователями научным оборудованием центра коллективного пользования научным оборудованием с 18 организацией на общую сумму 29673000,00 рублей.
Промежуточный отчет о реализации Программы развития ЦКП на этапе №2, предусмотренных Планом-графиком исполнения обязательств по Соглашению с Минобрнауки России о предоставлении субсидии от "01" августа 2014 г. № 14.593.21.0003
1 Работы, выполненные (выполняемые) в отчетный период
1.1 Работы, выполненные (выполняемые) за счет средств субсидии
Закупка трёхкомпонентного лазерно-доплеровского измерителя скорости и турбулентности в газо-жидкостных потоках 3D-LDA ЛАД-078С
Приобретено и введено в эксплуатацию оборудование: трёхкомпонентный полупроводниковый лазерный доплеровский анемометр с возможностью измерения размеров частиц для диагностики газожидкостных потоков ЛАД-078С-ФДА. Лазерный анемометр предназначен для прецизионных бесконтактных измерений трёх компонент вектора скорости в потоках газа или жидкости. Принцип действия основан на использовании оптического эффекта Доплера.
Закупка 3D-термоанемометра для эталонных измерений скорости и турбулентности потоков
Приобретено и введено в эксплуатацию оборудование: 3D-термоанемометр для эталонных измерений скорости и турбулентности потоков. Оборудование необходимо для проведения научно-исследовательских работ в области газодинамических течений, для проведения лабораторных и практических работ со студентами, магистрантами и аспирантами, изучения газодинамических течений за плохообтекаемым телом.
Стажировка специалистов ЦКП в международном центре повышения квалификации по САМ/CAD – технологиям
Сотрудники ЦКП проходили стажировку в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете. Целью данной стажировки было изучение взаимодействия современных металлообрабатывающих систем с технологическими пакетами CAD/CAM/CAPP, автоматизации проектирования технологических процессов. Стажировка проходила в г. Санкт-Петербург, в Научно-технологическом комплексе "Машиностроительные технологии" (НТК "МашТех") СПбГПУ.
1.2 Работы (мероприятия), выполненные (выполняемые) за счет внебюджетных средств
Внебюджетное финансирование работ ЦКП осуществляется на основе государственной программы Самарской области "Создание благоприятных условий для инвестиционной и инновационной деятельности в Самарской области" на 2014 - 2018 годы, подпрограмма "Развитие инновационного территориального аэрокосмического кластера Самарской области" на 2015 – 2018 годы. Внебюджетное финансирование работ в рамках данной программы запланировано на сентябрь 2015 года.
На данный момент были выполнены работы по замене красителей и спец. жидкостей комплекса оборудования для исследования структуры пламени методом PLIF. По результатам работ установлено, что комплекс оборудования для исследования структуры пламени методом PLIF готов для проведения научных исследований. Работы выполнены за счет собственных средств ЦКП CAM-технологий.
Было проведено техническое обслуживание оптической системы фазового доплеровского измерителя параметров потока 3D PDA. Работы выполнены за счет собственных средств ЦКП CAM-технологий.
Была разработана методика выполнения измерений компонентов скорости при помощи учебно-исследовательского комплекса автоматизированных газодинамических исследований LAD-056.
Указанные работы выполнены за счет собственных средств ЦКП CAM-технологий на основании приказа от 31.12.2014 г. №462-О о софинансировании работ по соглашению о предоставлении субсидий № 14.593.21.0003 от "01" августа 2014 г.
2 Основные результаты, полученные в отчётный период
Полученные результаты будут использованы для создания перспективных авиационных двигателей для использования на современных летательных аппаратах и для наземного использования в качестве энергоустановок.
Полученные результаты при исследовании изучения процессов горения суррогатных топлив позволит заменить использование керосина в качестве авиационного топлива на альтернативное, более экономически выгодное.
Научно-исследовательские работы, проводимые по изучению горения смесевых топлив, позволят разработать подходы снижения уровня выбросов вредных веществ энергетическими установками высотного и наземного применения.
Получение новых знаний в области воспламенения и горения традиционных углеводородных, альтернативных, синтетических и перспективных смесевых топлив, построение расширенных кинетических моделей и компьютерных кодов предсказательного уровня для обеспечения высокоэффективного сжигания таких топлив в камерах сгорания двигателей для воздушного, космического и наземного транспорта при одновременном снижении эмиссии экологически опасных компонентов.
Исследования направлены на повышение международной конкуренто-способности научно-исследовательской деятельности по направлению фундаментальных и прикладных проблем воспламенения и горения традиционных углеводородных, альтернативных, синтетических и перспективных смесевых топлив в рамках главного научного направления – "Аэрокосмическое двигателестроение".
Проводимые исследования базируются на современных методах численного моделирования с применением суперкомпьютерных технологий и современных экспериментальных методов исследования реагирующих потоков с использованием лазерно-оптических методов, методов эмиссионной и масс-спектрометрии и хроматографии.
Одними из перспективных направлений является численное и экспериментальное исследование структуры ламинарного пламени и динамики воспламенения различных газообразных углеводородных топлив с добавками водорода. Выявлена необходимость проводить экспериментальную работу по изучению горения керосина-воздушной смеси с добавками водорода. Это позволит получить уникальные экспериментальные данные, аналогов которым на сегодняшний момент не существует. Полученные результаты будут являться обширной базой для валидации численных расчётов и создадут почву для развития сотрудничества с отечественными и зарубежными ведущими научно-исследовательскими центрами.
Полученные результаты научно-исследовательских работ нашли применение при разработке современной авиационной техники на предприятиях индустриальных партнёров. Были заключены договора на проведение научно-исследовательских работ с предприятиями.
Полученные результаты проведённых научно-исследовательских работ нашли применение в создании малоэмиссионного авиационного двигателя, работающего не только на авиационном керосине, но и на газообразном топливе. Снижение эмиссионных характеристик энергетических установок за счёт создания высокоэффективных процессов горения, а также использования в качестве топлива альтернативных видов позволит увеличить фактические объёмы продаж продукции на внутреннем рынке.
Были проведены работы по определению внутренних напряжений в деталях, выраженных путем селективного лазерного спекания на установке SLM 280. Было изготовлено два образца. Один из образцов был подвергнут отжигу для получения исходного состояния материала. На полученных дифрактограмах не выявлено смещений линий, т.е. макронапряжения отсутствуют. Как показало исследование в исходном материале присутствуют растягивающие внутренние микронапряжения, а после обработки на SLM 280 в материале образуются сжимающие микронапряжения.
Исследование структуры и химического состава деталей, выращенных на установке SLM 280. Была исследована микроструктура образцов. Было выявлено наличие оксидных пленок между зерен спеченного материала.
Проведены экспериментальные исследования технологических процессов литья по выплавляемым моделям в условиях реализации аддитивного производства с целью определения:
1 Работы, выполненные (выполняемые) в отчетный период
1.1 Работы, выполненные (выполняемые) за счет средств субсидии
Закупка комплекта оборудования для автоматизированного комплекса теплотехнических измерений
Приобретено и введено в эксплуатацию оборудование: комплект оборудования для автоматизированного комплекса теплотехнических измерений.
Лазерный анемометр предназначен для прецизионных бесконтактных измерений трёх компонент вектора скорости в потоках газа или жидкости. Принцип действия основан на использовании оптического эффекта Доплера.
Закупка автоматизированной системы смешения и испарения жидкого топлива
Приобретено и введено в эксплуатацию оборудование: автоматизированная система смешения и испарения жидкого топлива. Автоматизированная система смешения и испарения жидкого топлва предназначена для расширения возможности имеющегося экспериментального оборудования Научно-образовательного центра газодинамических исследований (НОЦ ГДИ) при проведении научно-исследовательских работ, направленных на определение скорости распространения пламени жидких (в испарённом виде), газообразных и суррогатных топлив.
Закупка металлического мелкодисперсного порошка для селективного лазерного спекания
Приобретен порошок титановый марки ВТ1-0 в объеме 25 кг и порошок титановый марки ВТ6 в объеме 25 кг. Также приобретен металлический порошок жаропрочного сплава ВВ751П (ХН56КВМТЮБ) в объеме 85 кг.
Закупка фотополимеризующей композиции (ФПК) ИПЛИТ-3
Осуществлена закупка фотополимеризующейся композиции (ФПК) ИПЛИТ-3 в количестве 3 кг.
Закупка комплектующих для системы осушки сжатого воздуха
Осуществлена закупка комплектующих для системы осушки сжатого воздуха (набор сервисный для ТО рефрижераторного осушителя CAD 170).
Закупка баллонов (10л) с калибровочными газами для хроматографического анализа
Осуществлена закупка баллонов (10 л) с калибровочными газами для хроматографического анализа.
Приобретение датчика измерителя мощности
Приобретен датчик измерителя мощности (сенсор РМ3).
Окончательная оплата поставки и ввод в эксплуатацию 3D-термоанемометра для эталонных измерений скорости и турбулентности потоков
Осуществлена окончательная поставка и ввод в эксплуатацию 3D-термоанемометра для эталонных измерений скорости и турбулентности потоков по договору №ОК-02/15 от 12.05.2015 г. с ООО "ПРИМАТЕК".
Данное оборудование необходимо для проведения научно-исследовательских работ в областях газодинамических течений, для проведения лабораторных и практических работ со студентами, магистрантами и аспирантами.
Развитие кадрового потенциала за счёт стажировок специалистов ЦКП в международном центре повышения квалификации по CAE- технологиям
Сотрудники ЦКП Балякин А.В., Евдокимов Д.В., Нигурей А.И., Федоров Д.Г., Швецов А.Н. проходили стажировку на базе предприятия "Би Питрон Самара" по теме: "Разработка промышленных технологий для инновационного машиностроения на основе CAD/CAM/CAE систем". Сотрудники ЦКП Сотов А.В., Агаповичев А.В., Храмова М. И. проходили стажировку в г. Екатеринбург, в компании ООО "ПЛМ Инжиниринг".
Стажировка специалистов ЦКП в международном центре повышения квалификации по информационным технологиям в производстве и управлении
Сотрудник ЦКП Балякин А.В. проходил стажировку на предприятии ООО ПЛМ академия по теме: изучение Business Modeler и улит настройки Teamcenter для автоматизации процессов планирования технологических процессов.
1.2 Работы (мероприятия), выполненные (выполняемые) за счет внебюджетных средств
Проведение технического обслуживания оптической системы фазового доплеровского измерения параметров потока 3D PDA
Было проведено техническое обслуживание оптической системы фазового доплеровского измерителя параметров потока 3D PDA. Работы выполнены за счет собственных средств ЦКП CAM-технологий на основании приказа от 31.12.2014 г. №462-О о софинансировании работ по соглашению о предоставлении субсидий № 14.593.21.0003 от "01" августа 2014 г.
Замена красителей и спец.жидкостей комплекса оборудования для исследования структуры пламени методом PLIF
Проведена замена красителей и спец. жидкостей комплекса оборудования для исследования структуры пламени методом PLIF. Работы выполнены за счет собственных средств ЦКП CAM-технологий на основании приказа от 26.08.2015 г. №328-О о софинансировании работ по соглашению о предоставлении субсидий № 14.593.21.0003 от "01" августа 2014 г.
Разработка методики измерений геометрических параметров хвостовиков лопаток компрессора ГТД
Разработанная методика измерений геометрических параметров хвостовиков лопаток компрессора ГТД реализуется в следующем порядке:
Разработано программное приложение “Виртуальная координатно измерительная машина”. (ВКИМ) предназначен для оценки неопределенностей измерений геометрии сложных поверхностей, определяемых процедурой компенсации радиуса измерительного наконечника. Программное приложение позволяет учитывать влияние отклонения геометрических параметров поверхности детали относительно её номинальной формы.
Разработка технологии получения сложнопрофильных деталей из специальных материалов по их 3D моделям методом лазерного спекания
В ходе данной работе разработана технология получения сложнопрофильных деталей по их 3D моделям на примере изготовления завихрителя 00.03.4133 для предприятия ОАО "Кузнецов" методом селективного лазерного сплавления металлического порошка.
Рассмотренный технологический процесс получения лопаточного завихрителя позволил в десятки раз сократить время изготовления данной детали по сравнению с традиционными способами. Такое сокращение времени произошло за счет отсутствия необходимости изготовления оснастки, а также исключение из ТП таких операций, как сварка, резание и т.п.
Разработка методики проектирования технологических процессов и оптимизации литья по выплавляемым моделям на основе компьютерного моделирования сквозных наследственных остаточных напряжений и анализа пористости в отливках
В результате комплекса научно-технических работ, проведенных совместно с предприятием были разработаны технологические рекомендации по оптимизации технологии получения турбинных лопаток с направленной кристаллизацией для современных авиационных ГТД и стационарных ГТУ.
Анализ условий эксплуатации газотурбинных двигателей показывает, что рабочие лопатки турбин работают при широком изменении соотношения переменных и статических напряжений, что требует изучения влияния этих соотношений на долговечность и деформационные характеристики применяемых жаропрочных материалов.
Разработка теоретических моделей формирования специальных структур при напылении и спекании порошковых материалов, обеспечивающих повышение эксплуатационных характеристик изделий
По результатам проделанной работы были получены следующие результаты:
Разработка методики изучения морфологии поверхности частиц металлического порошка с целью получения более плотной структуры деталей и повышения их ресурса
По результатам проделанной работы были получены следующие результаты:
1) разработана теоретическая модель формирования специальных структур при напылении и спекании порошковых материалов;
2) полученная теоретическая модель позволит проводить анализ процессов и оценку входных параметров поставленной задачи с возможностью получения функциональных деталей;
3) разработана методика изучения морфологии поверхности частиц металлического порошка стали. Рассмотренные в методики параметры являются минимальным набором для осуществления входного контроля порошка перед процессом выращивания;
4) разработана методика проведения металлографических исследований, позволяющая провести оценку структуры выращенных образцов. Рассмотрены основные способы выявления наиболее распространенных дефектов в материале, полученного послойным способом;
5) разработана методика проведения механических исследований;
6) разработана методика исследования остаточных напряжений в образцах выращенных методом селективного лазерного сплавления.
Проведение комплексных исследований точности измерений геометрии деталей в условиях действующего аэрокосмического производства (разработка производственной инструкции для проведения спец. приемки)
В настоящей методике решена задача разработка математической модели для оценки действительных погрешностей измерений основной детали сборочной единицы "подкос", которая является частью самолетного шасси изделия RRJ-95.
Разработка методики исследования, анализа и оптимизации бизнес-процессов аддитивного производства
Предложен алгоритм построения бизнес-процессов, обеспечивающих минимизацию стоимости изготовления изделия, на основе анализа и оптимизации составляющих стоимости изготовления изделия.
Разработана инструкция по оптимизации бизнес-процессов производства с использованием имитационного моделирования в программной среде Tecnomatix Plant Simulation. Построенная в данной системе производственная система повышает прогнозируемость результатов техпроцессов, позволяет определять оптимальные способы производства, учитывать технологические особенности на этапе проектирования изделий, моделировать реальные технологические процессы в виртуальной среде.
Метод имитационного моделирования позволяет оценить время выполнения процесса и время, затрачиваемое на задержки в ходе выполнения процесса. Также метод позволяет оценить количество продукта, получаемого за определенный интервал наблюдения.
Приобретение станочной технологической оснастки для отработки опытных технологических процессов
Приобретена станочная технологическая оснастка для отработки опытных технологических процессов на основании заключенного договора № 73/15 от "29" июня 2015 года с ООО "ИСТ-ВОЛГА" на приобретение станочной технологической оснастки для разработки опытных технологических процессов на сумму 483 815,34 рублей.
Твердосплавные пластины и свёрла закупались за счёт собственных средств ЦКП на основании Приказа №328-О от 26.08.2015 г.
Приобретение концевых фрез
Приобретены концевые фрезы на основании заключенного договор № 74/15 от "29" июня 2015 года с ООО "ИСТ-ВОЛГА" на приобретение концевых фрез на сумму 424 399,84 рублей.
Концевые фрезы закупались за счёт собственных средств ЦКП на основании Приказа №328-О от 26.08.2015 г.
Приобретение твердосплавных пластин и свёрл
Приобретены твердосплавные пластины и свёрла на основании заключенного договора № 75/15 от "29" июня 2015 года с ООО "Производственные решения" на приобретение твердосплавных пластин и свёрл на сумму 483 815,34 рублей.
Твердосплавные пластины и свёрла закупались за счёт собственных средств ЦКП на основании Приказа №328-О от 26.08.2015 г.
Техническое обслуживание 3D-принтера Objet EDEN 350
Техническое обслуживание 3D-принтера Objet EDEN 350 осуществлено за счёт собственных средств ЦКП на основании приказов № 559-О от 08.12.2015 г. и № 646-О от 29.12.2015 г.
2 Основные результаты, полученные в отчётный период
Полученные результаты будут использованы для создания перспективных авиационных двигателей для использования на современных летательных аппаратах и для наземного использования в качестве энергоустановок. Полученные результаты при исследовании процессов горения суррогатных топлив позволит заменить использование керосина в качестве авиационного топлива на альтернативное, более экономически выгодное. Научно-исследовательские работы, проводимые по изучению горения смесевых топлив, позволят разработать подходы снижения уровня выбросов вредных веществ энергетическими установками высотного и наземного применения. Получение новых знаний в области воспламенения и горения традиционных углеводородных, альтернативных, синтетических и перспективных смесевых топлив, построение расширенных кинетических моделей и компьютерных кодов предсказательного уровня необходимо для обеспечения высокоэффективного сжигания таких топлив в камерах сгорания двигателей для воздушного, космического и наземного транспорта при одновременном снижении эмиссии экологически опасных компонентов.
Исследования направлены на повышение международной конкуренто-способности научно-исследовательской деятельности по направлению фундаментальных и прикладных проблем воспламенения и горения традиционных углеводородных, альтернативных, синтетических и перспективных смесевых топлив в рамках главного научного направления – "Аэрокосмическое двигателестроение".
Проводимые исследования базируются на современных методах численного моделирования с применением суперкомпьютерных технологий и современных экспериментальных методов исследования реагирующих потоков с использованием лазерно-оптических методов, методов эмиссионной и масс-спектрометрии и хроматографии.
Одними из перспективных направлений является численное и экспериментальное исследование структуры ламинарного пламени и динамики воспламенения различных газообразных углеводородных топлив с добавками водорода. Выявлена необходимость проводить экспериментальную работу по изучению горения керосина-воздушной смеси с добавками водорода. Это позволит получить уникальные экспериментальные данные, аналогов которым на сегодняшний момент не существует. Полученные результаты будут являться обширной базой для валидации численных расчётов и создадут почву для развития сотрудничества с отечественными и зарубежными ведущими научно-исследовательскими центрами.
Полученные результаты проведённых научно-исследовательских работ нашли применение в создании малоэмиссионного авиационного двигателя, работающего не только на авиационном керосине, но и на газообразном топливе. Снижение эмиссионных характеристик энергетических установок за счёт создания высокоэффективных процессов горения, а также использования в качестве топлива альтернативных видов позволит увеличить фактические объёмы продаж продукции на внутреннем рынке.
Были проведены работы по определению внутренних напряжений в деталях, выраженных путем селективного лазерного спекания на установке SLM 280. Было изготовлено два образца. Один из образцов был подвергнут отжигу для получения исходного состояния материала. На полученных дифрактограмах не выявлено смещений линий, т.е. макронапряжения отсутствуют. Как показало исследование в исходном материале присутствуют растягивающие внутренние микронапряжения, а после обработки на SLM 280 в материале образуются сжимающие микронапряжения.
Было проведено исследование структуры и химического состава деталей, выращенных на установке SLM 280. Была исследована микроструктура образцов. Было выявлено наличие оксидных пленок между зерен спеченного материала.
Проведены экспериментальные исследования технологических процессов литья по выплавляемым моделям в условиях реализации аддитивного производства с целью определения:
Сотрудниками ЦКП подготовлены статьи по тематике проводимых исследований. Полученные результаты научно-исследовательских работ нашли применение при разработке современной авиационной техники на предприятиях индустриальных партнёров. Были заключены договора и соглашения на проведение научно-исследовательских работ с предприятиями, выполнены работы по заключённым договорам и соглашениям.
"Развитие центра коллективного пользования CAM-технологий на основе его дооснащения специальным оборудованием и глубокой междисциплинарной интеграции научных и производственных ресурсов для создания энергоэффективных и экологичных газотурбинных установок"
В рамках федеральной целевой программы "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014 – 2020 годы"
Промежуточный отчет о реализации Программы развития ЦКП на этапе №1, предусмотренных Планом-графиком исполнения обязательств по Соглашению с Минобрнауки России о предоставлении субсидии от "01" августа 2014 г. № 14.593.21.0003
1 Работы, выполненные (выполняемые) в отчетный период
1.1 Работы, выполненные (выполняемые) за счет средств субсидии
Проведены мероприятия по заказу и приобретению технологической установки послойного выращивания деталей авиационной техники методом селективного лазерного спекания (СЛС) с возможностью использования порошковых композиций отечественного производства. Выполнены работы по проведению открытого аукциона в электронной форме на электронной торговой площадке Сбербанк – АСТ. Был объявлен открытый аукцион в электронной форме, извещение №ЭА 67/14, (дата проведения аукциона 20 октября 2014) на поставку "Установка селективного лазерного сплавления металлического порошка". Заключен контракт с ЗАО "Группа компаний "Глобатэк" на поставку установки селективного лазерного сплавления металлического порошка SLM 280HL с лазером 400 Вт в базовой комплектации на сумму 59 980 140 рублей.
Проведены мероприятия по закупке автоматизированной системы сбора данных для подготовки смесевых топлив. Заключен контракт на поставку "Автоматизированная система сбора данных для подготовки смесевых топлив" на сумму 2 500 тыс. руб.
Заключен контракт на поставку "Комплектующие для определения массового расхода газов" на сумму 500 тыс. руб. с фирмой ООО "Сигм плюс инжиниринг" (официальный дилер Bronkhorst High-Tech, Нидерланды). В состав данной поставки входят:
- регулятор расхода газа-пропан;
- регулятор расхода газа-водород;
- регулятор расхода газа-метан;
- источники питания, индикаторы, обратные клапана.
Регуляторы служат для поддержания необходимого расхода газа требуемого значения.
С 23.11.2014 по 29.11.2014 гг. сотрудники ЦКП Сотов А.В. и Вдовин Р.А. проходили стажировку в Германии, г. Франкфурт-на-Майне. Наименование стажировки: стажировка по изучению особенностей эксплуатации 3D машины SLM 280 для выращивания изделий методом селективного лазерного спекания металлопорошковых композиций проводилась в рамках всемирной выставки EuroMold. Целью стажировки является изучение особенностей эксплуатации 3D машины SLM 280 по выращиванию изделий методом селективного лазерного спекания металлопорошковых композиций.
Проведен аналитический обзор в области аддитивного производства элементов аэрокосмической техники нового поколения с улучшенными газодинамическими, энергетическими и экологическими характеристиками.
1.2 Работы (мероприятия), выполненные (выполняемые) за счет внебюджетных средств
Были осуществлены работы по ремонту аудитории, в которой будет находиться установка послойного выращивания деталей методом селективного лазерного спекания. Приобретенное оборудование было введено в эксплуатацию.
С целью выполнения работ по подготовке помещений для технологической установки послойного выращивания деталей авиационной техники методом селективного лазерного спекания (СЛС) был произведен ремонт помещения лаборатории аддитивных технологий. Проведены работы по покраске стен, возведено разделительное ограждение с целью образования двух участков: участок селективного лазерного спекания и участок восстановительного ремонта методом импульсной лазерной наплавки. Проведены работы по монтажу дверного проема и ремонту потолка. Так же проведены работу по подведению коммуникаций для функционирования закупленного оборудования.
Введена в эксплуатацию машина селективного лазерного спекания SLM 280. Все компоненты 3D машины интегрированы в корпус жесткой конструкции. Введена в эксплуатацию станция просеивания PSH-100 (рисунок 23). Станция просеивания оснащена специальным вакуумным очистителем для удаления из камеры построения несплавленного порошка, автоматического просеивания порошка в условиях инертного газа, возврата кондиционного порошка в камеру построения 3D машины. Введен в эксплуатацию генератор азота. Генератор Азота обеспечивает потребность 3D машины при построении изделий из порошков нереактивных материалов, - нержавеющих, инструментальных сталей, кобальт – хрома, инконеля, т.д.
Промышленный вакуумный очиститель производства компании SLM Solutions предназначен для работы со всеми типами существующих порошков (реактивных + нереактивных).
Система подачи / выравнивания слоя порошка 3D машины SLM 280 компании SLM Solutions двунаправленная. Данная система позволяет формировать слой порошка всего за 2 движения: к фронтальной стороне камеры построения и обратно (в отличие от 3D машин других производителей, которым для формирования слоя порошка необходимо 4 движения).
Введена в эксплуатацию система обнаружения возгорания и пожаротушения для SLM 280. Данная система является обязательной при работе с порошками класса D (горючие металлы), - титан, титановые, алюминиевые сплавы, др.
Введено в эксплуатацию устройство для построения изделий небольшого размера при экономии материалов (замена штатной платформы построения на платформу построения меньшего размера).
Разработаны технические регламенты и инструкции по обслуживанию установки селективного лазерного спекания.
Сотрудники ЦКП САМ-технологий активно участвуют в работе научно-практических конференций, проводимых как в стране, так и за рубежом. Практически каждая научная публикация предваряется апробацией научного сообщения на одной из многочисленных конференций по тематике проводимых в ЦКП исследований.
В рамках договора предоставления гранта № 17/14/67/1 – СОФ на осуществление софинансирования по проекту "Развитие центра коллективного пользования CAM-технологий и глубокая междисциплинарная интеграции научных и производственных ресурсов для создания энергоэффективных и экологичных газотурбинных установок" согласно смете расходов по статье "Оплата работ, выполняемых сторонними организациями" были проведены конкурсы запроса котировок на:
1. "Услуги по модернизации интернет-сайта ЦКП (центра коллективного пользования) в целях повышения доступности приборной базы ЦКП для внешних и внутренних пользователей", номер котировки – 31401751488. Победителем в проведении запроса котировок стало ООО "Диджитал Медиа Групп" (факт. адрес: г. Санкт-Петербург, ул. Верейская 23-5) с ценой контракта 98 500,00 руб. (Девяносто восемь тысяч пятьсот) рублей 00 коп. На данный момент согласована организационная структура сайта. Идет процесса заполнения информацией.
Сотрудники ЦКП САМ-технологий подготовлены научные статьи, доклады, презентации, а также буклеты и брошюры с целью непосредственного распространения информации об услугах ЦКП.
2 Основные результаты, полученные в отчётный период
Исследована и отработана технология послойного синтеза методом селективного лазерного спекания мелкодисперсного металлопорошкового материала с использованием лазерной установки HTS-300 Mobile. Разработана экспериментальная установка послойного лазерного спекания, позволяющая регулировать все технологические параметры спекания. В совокупности с разработанной методикой проведения экспериментов они позволили достичь поставленной цели исследования.
Выявлены общие закономерности построения прототипов и параметры лазерной технологической установки, оказывающие наибольшее влияние на качество синтезируемого поверхностного слоя, такие как мощность, частота и скорость сканирования лазерного излучения.
Создан алгоритм методики разработки технологического процесса лазерного спекания мелкодисперсных порошков, позволяющий получать бездефектные образцы.
Изучена структура материала показывающая, что спеченная зона имеет однородную структуру без пустот и раковин, поры и трещины отсутствуют, что указывает на высокую работоспособность наплавленного слоя материала.
Разработана методика оптимизации технологического процесса импульсной лазерной наплавки. Проведены исследования остаточных напряжений на образцах, восстановленных методом импульсной лазерной наплавки с использованием установки HTS-300 Mobile.
Проведены металлографические исследования для оценки качества наплавленного материала на образцах изделий аэрокосмической отрасли.
В ходе выполнения проекта были проведены расчётная отработка перспективной унифицированной камеры сгорания с керамическим экраном жаровой трубы и экспериментальное исследование характеристик керамического материала жаровой трубы. При этом удалось выявить проблемные зоны с точки зрения повышенной температуры поверхности жаровой трубы, их зависимость от толщины теплозащитного покрытия и режима работы двигателя, а также выполнить доводку температурного состояния жаровой трубы до требуемого уровня.
В экспериментальном исследовании эмиссионных характеристик модельной камеры сгорания использовалось горелочное устройство (ГУ), разработанное сотрудниками Научно-образовательного центра газодинамических исследований Самарского университета и изготовленное на оборудовании ЦКП "САМ-технологий".
Изменение угла установки и профиля лопаток завихрителя; изменение размеров цилиндрического насадка; изменение диаметра и количества отверстий, а также угла распыла струйной форсунки позволяет влиять на формирование процессов горения в первичной зоне камеры сгорания (КС), и как следствие, на выходные характеристики КС.
В ходе экспериментального исследования были отработаны методики испытаний жаровых труб с различными видами покрытий в стендовых условиях, а также методики измерений концентраций продуктов сгораний и температурного состояния стенки. Достигнутые результаты позволяют проводить испытания жаровых труб с различными видами материалов покрытий, оценивая при этом ряд характеристик камеры сгорания (эмиссию вредных веществ, ресурс стенки жаровой трубы, температурное поле на выходе и т.д.).В ходе выполнения проекта были проведены расчётная отработка перспектив-ной унифицированной камеры сгорания с керамическим экраном жаровой трубы и экспериментальное исследование характеристик керамического материала жаровой трубы. При этом удалось выявить проблемные зоны с точки зрения повышенной температуры поверхности жаровой трубы, их зависимость от толщины теплозащитного покрытия и режима работы двигателя, а также выполнить доводку температурного состояния жаровой трубы до требуемого уровня. Исследована и отработана технология послойного синтеза методом селективного лазерного спекания мелкодисперсного металлопорошкового материала с использованием лазерной установки HTS-300 Mobile.
Разработана экспериментальная установка послойного лазерного спекания, позволяющая регулировать все технологические параметры спекания. В совокупности с разработанной методикой проведения экспериментов они позволили достичь поставленной цели исследования.
Выявлены общие закономерности построения прототипов и параметры лазерной технологи-ческой установки, оказывающие наибольшее влияние на качество синтезируемого поверхностного слоя, такие как мощность, частота и скорость сканирования лазерного излучения.
Создан алгоритм методики разработки технологического процесса лазерного спекания мелкодисперсных порошков, позволяющий получать бездефектные образцы.
Изучена структура материала показывающая, что спеченная зона имеет однородную структуру без пустот и раковин, поры и трещины отсутствуют, что указывает на высокую работоспособность наплавленного слоя материала.
Разработана методика оптимизации технологического процесса импульсной лазерной наплавки. Проведены исследования остаточных напряжений на образцах, восстановленных методом импульсной лазерной наплавки с использованием установки HTS-300 Mobile. Проведены металлографические исследования для оценки качества наплавленного материала на образцах изделий аэрокосмической отрасли.
Объявлен открытый аукцион в электронной форме, извещение №ЭА 67/14, (дата проведения аукциона 20 октября 2014) по поставке "Установка селективного лазерного сплавления металлического порошка" на сумму 60 580 тыс. руб.
Заключен контракт на поставку "Комплектующие для определения массового расхода газов" на сумму 500 тыс. руб.; контракт на поставку "Автоматизированная система сбора данных для подготовки смесевых топлив" на сумму 2 500 тыс. руб.;
Проведенный анализ научно-технического развития в области разработки и использования биметаллических сплавов и сталей со специальными свойствами, сложившиеся мировые тенденции по технологии производства изделий методом селективного лазерного плавления, а также сырьевые и ресурсные возможности показывают актуальность поставленной задачи по разработке комплекса технологических решений для создания изделий нового поколения на основе технологии лазерного плавления литейных и деформируемых сплавов и сталей со специальными свойствами.
Проведена серия инициативных исследований, связанная с оптимизации рабочих процессов компрессоров под руководством Егорова И.Н.
По результатам НИОКР работ подготовлены статьи:
Analysis of plastic properties of titanium alloys under severe deformation conditions in machining; International Journal of Engineering and Technology (IJET); Vol 6 No 5 Oct-Nov 2014, автор Хаймович А.И. Андрей Владимирович.
Analysis of titanium alloys plastic properties under Severe deformation conditions in machining; ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences VOL.9, NO.10, October 2014; USA, автор Балякин Андрей Владимирович.
Methodology of Rheological Material Properties Phenomenological Modeling at High Speed Cutting by Reverse Analysis, Research Journal of Applied Sciences, Volume: 9, ssue: 11, Page No.: 753-760, 2014, DOI: 10.3923/rjasci.2014.753.760. Автор Балякин А. В., Хаймович А.И., Кондратьев А.И.
Technologies of Laser Radiation Focusators, Research Journal of Applied Sciences, Volume: 9, Issue: 11, Page No.: 834-842. 2014, DOI: 10.3923/rjasci.2014.834.842. Автор Абульханов С.Р.
Elaboration of a casting defects prediction technique via use of computer-aided design Systems, International Journal of Engineering and Technology (IJET), Vol 6 No 5 Oct-Nov 2014. Авторы Вдовин Р.А., Смелов В.Г.
Проведен мониторинг научного направления: аддитивные технологии. развитие теории, методов и средств изготовления и ремонта деталей с использованием аддитивных технологий. Наиболее значимые публикации были переведены и изучены.
Разработана математическая модель взаимодействия лазерного излучения (ЛИ) с порошковыми композициями. В работе проводилось моделирование процессов теплопереноса на основе модели двухфазной зоны в трехмерной пространственной сетке. Физические допущения модели:
- отсутствует конвективное перемешивание в жидкости;
- нет химических реакций;
- теплофизические параметры не зависят от температуры и одинаковы в жидкой и твердой фазах;
- тепловой обмен на границах тела с окружающей средой незначителен;
- скрытая теплота полиморфного а-у превращения вносит несущественный вклад в температурное поле;
- поверхность раздела фаз в рассматриваемой точке аппроксимируется плоскостью;
- частицы порошка имеют кубическую форму.
Исследована и отработана технология послойного синтеза методом селективного лазерного спекания мелкодисперсного металлопорошкового материала.
Разработана экспериментальная установка послойного лазерного спекания, позволяющая регулировать все технологические параметры спекания. В совокупности с разработанной методикой проведения экспериментов они позволили достичь поставленной цели исследования.
Выявлены общие закономерности построения прототипов и параметры лазерной технологической установки, оказывающие наибольшее влияние на качество синтезируемого поверхностного слоя, такие как мощность, частота и скорость сканирования лазерного излучения.
Создан алгоритм методики разработки технологического процесса лазерного спекания мелкодисперсных порошков, позволяющий получать бездефектные образцы.
Изучение структуры материала определило, что спеченная зона имеет однородную структуру без пустот и раковин, поры и трещины отсутствуют, что указывает на высокую работоспособность наплавленного слоя материала.
Проведен анализ оборудования, использующего технологию селективного лазерного спекания металлопорошковых композиций.
Рассмотрена математическая модель процессов тепломассопереноса при селективном лазерном спекании металлических порошков.
Проведены научно-исследовательские, опытно-конструкторские и опытные технологические работы с организациями-пользователями научным оборудованием центра коллективного пользования научным оборудованием с 18 организацией на общую сумму 29673000,00 рублей.
Промежуточный отчет о реализации Программы развития ЦКП на этапе №2, предусмотренных Планом-графиком исполнения обязательств по Соглашению с Минобрнауки России о предоставлении субсидии от "01" августа 2014 г. № 14.593.21.0003
1 Работы, выполненные (выполняемые) в отчетный период
1.1 Работы, выполненные (выполняемые) за счет средств субсидии
Закупка трёхкомпонентного лазерно-доплеровского измерителя скорости и турбулентности в газо-жидкостных потоках 3D-LDA ЛАД-078С
Приобретено и введено в эксплуатацию оборудование: трёхкомпонентный полупроводниковый лазерный доплеровский анемометр с возможностью измерения размеров частиц для диагностики газожидкостных потоков ЛАД-078С-ФДА. Лазерный анемометр предназначен для прецизионных бесконтактных измерений трёх компонент вектора скорости в потоках газа или жидкости. Принцип действия основан на использовании оптического эффекта Доплера.
Закупка 3D-термоанемометра для эталонных измерений скорости и турбулентности потоков
Приобретено и введено в эксплуатацию оборудование: 3D-термоанемометр для эталонных измерений скорости и турбулентности потоков. Оборудование необходимо для проведения научно-исследовательских работ в области газодинамических течений, для проведения лабораторных и практических работ со студентами, магистрантами и аспирантами, изучения газодинамических течений за плохообтекаемым телом.
Стажировка специалистов ЦКП в международном центре повышения квалификации по САМ/CAD – технологиям
Сотрудники ЦКП проходили стажировку в Санкт-Петербургском государственном политехническом университете. Целью данной стажировки было изучение взаимодействия современных металлообрабатывающих систем с технологическими пакетами CAD/CAM/CAPP, автоматизации проектирования технологических процессов. Стажировка проходила в г. Санкт-Петербург, в Научно-технологическом комплексе "Машиностроительные технологии" (НТК "МашТех") СПбГПУ.
1.2 Работы (мероприятия), выполненные (выполняемые) за счет внебюджетных средств
Внебюджетное финансирование работ ЦКП осуществляется на основе государственной программы Самарской области "Создание благоприятных условий для инвестиционной и инновационной деятельности в Самарской области" на 2014 - 2018 годы, подпрограмма "Развитие инновационного территориального аэрокосмического кластера Самарской области" на 2015 – 2018 годы. Внебюджетное финансирование работ в рамках данной программы запланировано на сентябрь 2015 года.
На данный момент были выполнены работы по замене красителей и спец. жидкостей комплекса оборудования для исследования структуры пламени методом PLIF. По результатам работ установлено, что комплекс оборудования для исследования структуры пламени методом PLIF готов для проведения научных исследований. Работы выполнены за счет собственных средств ЦКП CAM-технологий.
Было проведено техническое обслуживание оптической системы фазового доплеровского измерителя параметров потока 3D PDA. Работы выполнены за счет собственных средств ЦКП CAM-технологий.
Была разработана методика выполнения измерений компонентов скорости при помощи учебно-исследовательского комплекса автоматизированных газодинамических исследований LAD-056.
Указанные работы выполнены за счет собственных средств ЦКП CAM-технологий на основании приказа от 31.12.2014 г. №462-О о софинансировании работ по соглашению о предоставлении субсидий № 14.593.21.0003 от "01" августа 2014 г.
2 Основные результаты, полученные в отчётный период
Полученные результаты будут использованы для создания перспективных авиационных двигателей для использования на современных летательных аппаратах и для наземного использования в качестве энергоустановок.
Полученные результаты при исследовании изучения процессов горения суррогатных топлив позволит заменить использование керосина в качестве авиационного топлива на альтернативное, более экономически выгодное.
Научно-исследовательские работы, проводимые по изучению горения смесевых топлив, позволят разработать подходы снижения уровня выбросов вредных веществ энергетическими установками высотного и наземного применения.
Получение новых знаний в области воспламенения и горения традиционных углеводородных, альтернативных, синтетических и перспективных смесевых топлив, построение расширенных кинетических моделей и компьютерных кодов предсказательного уровня для обеспечения высокоэффективного сжигания таких топлив в камерах сгорания двигателей для воздушного, космического и наземного транспорта при одновременном снижении эмиссии экологически опасных компонентов.
Исследования направлены на повышение международной конкуренто-способности научно-исследовательской деятельности по направлению фундаментальных и прикладных проблем воспламенения и горения традиционных углеводородных, альтернативных, синтетических и перспективных смесевых топлив в рамках главного научного направления – "Аэрокосмическое двигателестроение".
Проводимые исследования базируются на современных методах численного моделирования с применением суперкомпьютерных технологий и современных экспериментальных методов исследования реагирующих потоков с использованием лазерно-оптических методов, методов эмиссионной и масс-спектрометрии и хроматографии.
Одними из перспективных направлений является численное и экспериментальное исследование структуры ламинарного пламени и динамики воспламенения различных газообразных углеводородных топлив с добавками водорода. Выявлена необходимость проводить экспериментальную работу по изучению горения керосина-воздушной смеси с добавками водорода. Это позволит получить уникальные экспериментальные данные, аналогов которым на сегодняшний момент не существует. Полученные результаты будут являться обширной базой для валидации численных расчётов и создадут почву для развития сотрудничества с отечественными и зарубежными ведущими научно-исследовательскими центрами.
Полученные результаты научно-исследовательских работ нашли применение при разработке современной авиационной техники на предприятиях индустриальных партнёров. Были заключены договора на проведение научно-исследовательских работ с предприятиями.
Полученные результаты проведённых научно-исследовательских работ нашли применение в создании малоэмиссионного авиационного двигателя, работающего не только на авиационном керосине, но и на газообразном топливе. Снижение эмиссионных характеристик энергетических установок за счёт создания высокоэффективных процессов горения, а также использования в качестве топлива альтернативных видов позволит увеличить фактические объёмы продаж продукции на внутреннем рынке.
Были проведены работы по определению внутренних напряжений в деталях, выраженных путем селективного лазерного спекания на установке SLM 280. Было изготовлено два образца. Один из образцов был подвергнут отжигу для получения исходного состояния материала. На полученных дифрактограмах не выявлено смещений линий, т.е. макронапряжения отсутствуют. Как показало исследование в исходном материале присутствуют растягивающие внутренние микронапряжения, а после обработки на SLM 280 в материале образуются сжимающие микронапряжения.
Исследование структуры и химического состава деталей, выращенных на установке SLM 280. Была исследована микроструктура образцов. Было выявлено наличие оксидных пленок между зерен спеченного материала.
Проведены экспериментальные исследования технологических процессов литья по выплавляемым моделям в условиях реализации аддитивного производства с целью определения:
- морфологии поверхности сплавов и физических свойств отливок;
- усадки (линейной и объемной), а также характера ее поведения (свободная, затрудненная);
- локальных непроливов при литье тонкостенных деталей;
- зернистости отливки и определения неодродности макроструктуры.
1 Работы, выполненные (выполняемые) в отчетный период
1.1 Работы, выполненные (выполняемые) за счет средств субсидии
Закупка комплекта оборудования для автоматизированного комплекса теплотехнических измерений
Приобретено и введено в эксплуатацию оборудование: комплект оборудования для автоматизированного комплекса теплотехнических измерений.
Лазерный анемометр предназначен для прецизионных бесконтактных измерений трёх компонент вектора скорости в потоках газа или жидкости. Принцип действия основан на использовании оптического эффекта Доплера.
Закупка автоматизированной системы смешения и испарения жидкого топлива
Приобретено и введено в эксплуатацию оборудование: автоматизированная система смешения и испарения жидкого топлива. Автоматизированная система смешения и испарения жидкого топлва предназначена для расширения возможности имеющегося экспериментального оборудования Научно-образовательного центра газодинамических исследований (НОЦ ГДИ) при проведении научно-исследовательских работ, направленных на определение скорости распространения пламени жидких (в испарённом виде), газообразных и суррогатных топлив.
Закупка металлического мелкодисперсного порошка для селективного лазерного спекания
Приобретен порошок титановый марки ВТ1-0 в объеме 25 кг и порошок титановый марки ВТ6 в объеме 25 кг. Также приобретен металлический порошок жаропрочного сплава ВВ751П (ХН56КВМТЮБ) в объеме 85 кг.
Закупка фотополимеризующей композиции (ФПК) ИПЛИТ-3
Осуществлена закупка фотополимеризующейся композиции (ФПК) ИПЛИТ-3 в количестве 3 кг.
Закупка комплектующих для системы осушки сжатого воздуха
Осуществлена закупка комплектующих для системы осушки сжатого воздуха (набор сервисный для ТО рефрижераторного осушителя CAD 170).
Закупка баллонов (10л) с калибровочными газами для хроматографического анализа
Осуществлена закупка баллонов (10 л) с калибровочными газами для хроматографического анализа.
Приобретение датчика измерителя мощности
Приобретен датчик измерителя мощности (сенсор РМ3).
Окончательная оплата поставки и ввод в эксплуатацию 3D-термоанемометра для эталонных измерений скорости и турбулентности потоков
Осуществлена окончательная поставка и ввод в эксплуатацию 3D-термоанемометра для эталонных измерений скорости и турбулентности потоков по договору №ОК-02/15 от 12.05.2015 г. с ООО "ПРИМАТЕК".
Данное оборудование необходимо для проведения научно-исследовательских работ в областях газодинамических течений, для проведения лабораторных и практических работ со студентами, магистрантами и аспирантами.
Развитие кадрового потенциала за счёт стажировок специалистов ЦКП в международном центре повышения квалификации по CAE- технологиям
Сотрудники ЦКП Балякин А.В., Евдокимов Д.В., Нигурей А.И., Федоров Д.Г., Швецов А.Н. проходили стажировку на базе предприятия "Би Питрон Самара" по теме: "Разработка промышленных технологий для инновационного машиностроения на основе CAD/CAM/CAE систем". Сотрудники ЦКП Сотов А.В., Агаповичев А.В., Храмова М. И. проходили стажировку в г. Екатеринбург, в компании ООО "ПЛМ Инжиниринг".
Стажировка специалистов ЦКП в международном центре повышения квалификации по информационным технологиям в производстве и управлении
Сотрудник ЦКП Балякин А.В. проходил стажировку на предприятии ООО ПЛМ академия по теме: изучение Business Modeler и улит настройки Teamcenter для автоматизации процессов планирования технологических процессов.
1.2 Работы (мероприятия), выполненные (выполняемые) за счет внебюджетных средств
Проведение технического обслуживания оптической системы фазового доплеровского измерения параметров потока 3D PDA
Было проведено техническое обслуживание оптической системы фазового доплеровского измерителя параметров потока 3D PDA. Работы выполнены за счет собственных средств ЦКП CAM-технологий на основании приказа от 31.12.2014 г. №462-О о софинансировании работ по соглашению о предоставлении субсидий № 14.593.21.0003 от "01" августа 2014 г.
Замена красителей и спец.жидкостей комплекса оборудования для исследования структуры пламени методом PLIF
Проведена замена красителей и спец. жидкостей комплекса оборудования для исследования структуры пламени методом PLIF. Работы выполнены за счет собственных средств ЦКП CAM-технологий на основании приказа от 26.08.2015 г. №328-О о софинансировании работ по соглашению о предоставлении субсидий № 14.593.21.0003 от "01" августа 2014 г.
Разработка методики измерений геометрических параметров хвостовиков лопаток компрессора ГТД
Разработанная методика измерений геометрических параметров хвостовиков лопаток компрессора ГТД реализуется в следующем порядке:
- на первом этапе осуществляется базирование хвостовика лопатки, в ходе которого обеспечивается выстраивание осей детали относительно рабочего пространства КИМ. На этом этапе фиксируются шесть степеней свободы хвостовика;
- на втором этапе выполняется измерение рабочих поверхностей, применительно к которым заданы геометрические параметры;
- на третьем этапе осуществляется синтезирование геометрических элементов в случае необходимости расчета геометрических параметров и вывод размерной информации в протокол;
- на четвертом этапе осуществляется анализ результатов измерений, в ходе которого предварительно выявляются аномальные результаты, похожие на выбросы. По результатам анализа может быть принято решение о повторном измерении ряда поверхностей с целью отсеивания выбросов.
Разработано программное приложение “Виртуальная координатно измерительная машина”. (ВКИМ) предназначен для оценки неопределенностей измерений геометрии сложных поверхностей, определяемых процедурой компенсации радиуса измерительного наконечника. Программное приложение позволяет учитывать влияние отклонения геометрических параметров поверхности детали относительно её номинальной формы.
Разработка технологии получения сложнопрофильных деталей из специальных материалов по их 3D моделям методом лазерного спекания
В ходе данной работе разработана технология получения сложнопрофильных деталей по их 3D моделям на примере изготовления завихрителя 00.03.4133 для предприятия ОАО "Кузнецов" методом селективного лазерного сплавления металлического порошка.
Рассмотренный технологический процесс получения лопаточного завихрителя позволил в десятки раз сократить время изготовления данной детали по сравнению с традиционными способами. Такое сокращение времени произошло за счет отсутствия необходимости изготовления оснастки, а также исключение из ТП таких операций, как сварка, резание и т.п.
Разработка методики проектирования технологических процессов и оптимизации литья по выплавляемым моделям на основе компьютерного моделирования сквозных наследственных остаточных напряжений и анализа пористости в отливках
В результате комплекса научно-технических работ, проведенных совместно с предприятием были разработаны технологические рекомендации по оптимизации технологии получения турбинных лопаток с направленной кристаллизацией для современных авиационных ГТД и стационарных ГТУ.
Анализ условий эксплуатации газотурбинных двигателей показывает, что рабочие лопатки турбин работают при широком изменении соотношения переменных и статических напряжений, что требует изучения влияния этих соотношений на долговечность и деформационные характеристики применяемых жаропрочных материалов.
Разработка теоретических моделей формирования специальных структур при напылении и спекании порошковых материалов, обеспечивающих повышение эксплуатационных характеристик изделий
По результатам проделанной работы были получены следующие результаты:
- разработана теоретическая модель формирования специальных структур при напылении и спекании порошковых материалов;
- полученная теоретическая модель позволит проводить анализ процессов и оценку входных параметров поставленной задачи с возможностью получения функциональных деталей;
- разработана методика изучения морфологии поверхности частиц металлического порошка стали. Рассмотренные в методики параметры являются минимальным набором для осуществления входного контроля порошка перед процессом выращивания;
- разработана методика проведения металлографических исследований, позволяющая провести оценку структуры выращенных образцов. Рассмотрены основные способы выявления наиболее распространенных дефектов в материале, полученного послойным способом;
- разработана методика проведения механических исследований. Результаты испытаний образцов на растяжение показывают, что механические свойства выращенных образцов сопоставимы со свойствами литых образцов;
- разработана методика исследования остаточных напряжений в образцах выращенных методом селективного лазерного сплавления.
Разработка методики изучения морфологии поверхности частиц металлического порошка с целью получения более плотной структуры деталей и повышения их ресурса
По результатам проделанной работы были получены следующие результаты:
1) разработана теоретическая модель формирования специальных структур при напылении и спекании порошковых материалов;
2) полученная теоретическая модель позволит проводить анализ процессов и оценку входных параметров поставленной задачи с возможностью получения функциональных деталей;
3) разработана методика изучения морфологии поверхности частиц металлического порошка стали. Рассмотренные в методики параметры являются минимальным набором для осуществления входного контроля порошка перед процессом выращивания;
4) разработана методика проведения металлографических исследований, позволяющая провести оценку структуры выращенных образцов. Рассмотрены основные способы выявления наиболее распространенных дефектов в материале, полученного послойным способом;
5) разработана методика проведения механических исследований;
6) разработана методика исследования остаточных напряжений в образцах выращенных методом селективного лазерного сплавления.
Проведение комплексных исследований точности измерений геометрии деталей в условиях действующего аэрокосмического производства (разработка производственной инструкции для проведения спец. приемки)
В настоящей методике решена задача разработка математической модели для оценки действительных погрешностей измерений основной детали сборочной единицы "подкос", которая является частью самолетного шасси изделия RRJ-95.
Разработка методики исследования, анализа и оптимизации бизнес-процессов аддитивного производства
Предложен алгоритм построения бизнес-процессов, обеспечивающих минимизацию стоимости изготовления изделия, на основе анализа и оптимизации составляющих стоимости изготовления изделия.
Разработана инструкция по оптимизации бизнес-процессов производства с использованием имитационного моделирования в программной среде Tecnomatix Plant Simulation. Построенная в данной системе производственная система повышает прогнозируемость результатов техпроцессов, позволяет определять оптимальные способы производства, учитывать технологические особенности на этапе проектирования изделий, моделировать реальные технологические процессы в виртуальной среде.
Метод имитационного моделирования позволяет оценить время выполнения процесса и время, затрачиваемое на задержки в ходе выполнения процесса. Также метод позволяет оценить количество продукта, получаемого за определенный интервал наблюдения.
Приобретение станочной технологической оснастки для отработки опытных технологических процессов
Приобретена станочная технологическая оснастка для отработки опытных технологических процессов на основании заключенного договора № 73/15 от "29" июня 2015 года с ООО "ИСТ-ВОЛГА" на приобретение станочной технологической оснастки для разработки опытных технологических процессов на сумму 483 815,34 рублей.
Твердосплавные пластины и свёрла закупались за счёт собственных средств ЦКП на основании Приказа №328-О от 26.08.2015 г.
Приобретение концевых фрез
Приобретены концевые фрезы на основании заключенного договор № 74/15 от "29" июня 2015 года с ООО "ИСТ-ВОЛГА" на приобретение концевых фрез на сумму 424 399,84 рублей.
Концевые фрезы закупались за счёт собственных средств ЦКП на основании Приказа №328-О от 26.08.2015 г.
Приобретение твердосплавных пластин и свёрл
Приобретены твердосплавные пластины и свёрла на основании заключенного договора № 75/15 от "29" июня 2015 года с ООО "Производственные решения" на приобретение твердосплавных пластин и свёрл на сумму 483 815,34 рублей.
Твердосплавные пластины и свёрла закупались за счёт собственных средств ЦКП на основании Приказа №328-О от 26.08.2015 г.
Техническое обслуживание 3D-принтера Objet EDEN 350
Техническое обслуживание 3D-принтера Objet EDEN 350 осуществлено за счёт собственных средств ЦКП на основании приказов № 559-О от 08.12.2015 г. и № 646-О от 29.12.2015 г.
2 Основные результаты, полученные в отчётный период
Полученные результаты будут использованы для создания перспективных авиационных двигателей для использования на современных летательных аппаратах и для наземного использования в качестве энергоустановок. Полученные результаты при исследовании процессов горения суррогатных топлив позволит заменить использование керосина в качестве авиационного топлива на альтернативное, более экономически выгодное. Научно-исследовательские работы, проводимые по изучению горения смесевых топлив, позволят разработать подходы снижения уровня выбросов вредных веществ энергетическими установками высотного и наземного применения. Получение новых знаний в области воспламенения и горения традиционных углеводородных, альтернативных, синтетических и перспективных смесевых топлив, построение расширенных кинетических моделей и компьютерных кодов предсказательного уровня необходимо для обеспечения высокоэффективного сжигания таких топлив в камерах сгорания двигателей для воздушного, космического и наземного транспорта при одновременном снижении эмиссии экологически опасных компонентов.
Исследования направлены на повышение международной конкуренто-способности научно-исследовательской деятельности по направлению фундаментальных и прикладных проблем воспламенения и горения традиционных углеводородных, альтернативных, синтетических и перспективных смесевых топлив в рамках главного научного направления – "Аэрокосмическое двигателестроение".
Проводимые исследования базируются на современных методах численного моделирования с применением суперкомпьютерных технологий и современных экспериментальных методов исследования реагирующих потоков с использованием лазерно-оптических методов, методов эмиссионной и масс-спектрометрии и хроматографии.
Одними из перспективных направлений является численное и экспериментальное исследование структуры ламинарного пламени и динамики воспламенения различных газообразных углеводородных топлив с добавками водорода. Выявлена необходимость проводить экспериментальную работу по изучению горения керосина-воздушной смеси с добавками водорода. Это позволит получить уникальные экспериментальные данные, аналогов которым на сегодняшний момент не существует. Полученные результаты будут являться обширной базой для валидации численных расчётов и создадут почву для развития сотрудничества с отечественными и зарубежными ведущими научно-исследовательскими центрами.
Полученные результаты проведённых научно-исследовательских работ нашли применение в создании малоэмиссионного авиационного двигателя, работающего не только на авиационном керосине, но и на газообразном топливе. Снижение эмиссионных характеристик энергетических установок за счёт создания высокоэффективных процессов горения, а также использования в качестве топлива альтернативных видов позволит увеличить фактические объёмы продаж продукции на внутреннем рынке.
Были проведены работы по определению внутренних напряжений в деталях, выраженных путем селективного лазерного спекания на установке SLM 280. Было изготовлено два образца. Один из образцов был подвергнут отжигу для получения исходного состояния материала. На полученных дифрактограмах не выявлено смещений линий, т.е. макронапряжения отсутствуют. Как показало исследование в исходном материале присутствуют растягивающие внутренние микронапряжения, а после обработки на SLM 280 в материале образуются сжимающие микронапряжения.
Было проведено исследование структуры и химического состава деталей, выращенных на установке SLM 280. Была исследована микроструктура образцов. Было выявлено наличие оксидных пленок между зерен спеченного материала.
Проведены экспериментальные исследования технологических процессов литья по выплавляемым моделям в условиях реализации аддитивного производства с целью определения:
- морфологии поверхности сплавов и физических свойств отливок;
- усадки (линейной и объемной), а также характера ее поведения (свободная, затрудненная);
- локальных непроливов при литье тонкостенных деталей;
- зернистости отливки и определения неодродности макроструктуры.
Сотрудниками ЦКП подготовлены статьи по тематике проводимых исследований. Полученные результаты научно-исследовательских работ нашли применение при разработке современной авиационной техники на предприятиях индустриальных партнёров. Были заключены договора и соглашения на проведение научно-исследовательских работ с предприятиями, выполнены работы по заключённым договорам и соглашениям.
