Аддитивные технологии в производстве литых заготовок для ракетно-космической техники Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Перспективные материалы и технологии в аэрокосмической отрасли

УДК 621

В. Ш. Резяпов, В. Б. Жуковский ОАО «Красноярский машиностроительный завод», Россия, Красноярск

АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ЛИТЫХ ЗАГОТОВОК ДЛЯ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ТЕХНИКИ

Аддитивные технологии играют особую роль в модернизации литейного производства, они позволяют решать ранее не решаемые задачи, «выращивать» литейные модели и формы, которые невозможно изготовить традиционными способами.

При разработке и создании новой промышленной продукции особое значение имеет скорость создания опытных образцов, которая в свою очередь существенно зависит от технологических возможностей опытного производства. В частности, это касается изготовления литейных деталей, которые часто являются самой трудоемкой и дорогостоящей частью общего проекта. При создании новой продукции, особенно на этапе опытно-конструкторских разработок в опытном производстве, для которого характерны вариантные исследования, необходимость частых изменений конструкции и, как следствие, постоянной коррекции технологической оснастки для изготовления опытных образцов, проблема быстрого изготовления литых деталей становится ключевой. В опытном производстве преимущественными остаются традиционные методы изготовления литейной оснастки вручную или с использованием механообрабатывающего оборудования, или на ЧПУ. Это связано с тем, что на этапе ОКР в условиях неопределенности результата, когда конструкция изделия еще не отработана, не утверждена, для изготовления опытных образцов нецелесообразно создавать «нормальную» технологическую оснастку, как под серийное производство. В этих условиях весьма дорогостоящая продукция - литейная оснастка - оказывается, по сути, разовой, которая в дальнейшей работе над изделием может быть не использована в связи с естественными и существенными изменениями конструкции изделия в ходе ОКР. Поэтому каждая итерация, каждое приближение конструкции детали к окончательной версии требуют зачастую и новой технологической оснастки, поскольку переделка старой оказывается чрезмерно трудоемкой или вообще невозможной. И в этой связи традиционные методы оказываются не только дорогими в плане материальных потерь, но и чрезвычайно затратными по времени, поскольку на изготовление литейной оснастки традиционными методами уходит от трех до девяти месяцев.

Переход на описание изделий в виде компьютерной 3Б-модели - CAD системы, и как следствие, появившиеся вслед за CAD системами аддитивные технологии произвели настоящую революцию в литей-

ном деле, что особенно явно проявилось именно в высокотехнологичных отраслях - авиационной и аэрокосмической области, приборостроении и в ряде других отраслей, где характерным является малосерийное, иногда даже штучное производство. Именно здесь уход от традиционных технологий, применение новых методов получения литейных форм и моделей за счет использования аддитивных технологий дали возможность радикально сократить время на создание новой продукции.

Аддитивные технологии предполагают формирование детали путем последовательного «наращивания» материала слой за слоем. В качестве модельных материалов используются жидкие, порошковые, нитевидные полимеры; литейные воски; листовые материалы - металлопрокат, бумага, ПВХ-пленка; гипсовые композиции; плакированный литейный песок и ряд других. По традиции эти технологии еще часто называют «технологиями быстрого прототипирования».

Этапы создания литой заготовки с использованием технологии быстрого прототипирования следующие:

1) компьютерная 3Б-модель детали;

2) компьютерная 3Б-модель отливки с литниково-питающей системой;

3) моделирование заливки и кристаллизации модели отливки, выявление дефектов литья, подбор оптимальной литниково-питающей системы;

4) изготовление модели отливки с использованием технологии быстрого прототипирования;

5) изготовление керамической формы;

6) заливка формы металлом;

7) механическая обработка литой заготовки;

8) согласование литой заготовки.

В настоящее время на рынке существуют различные системы, производящие модели по различным технологиям и из различных материалов. Особую роль аддитивные технологии играют в модернизации литейного производства, они позволяют решать ранее нерешаемые задачи, «выращивать» литейные модели и формы, которые невозможно изготовить традиционными способами. Существенно сократились сроки изготовления модельной оснастки.

V. Sh. Rezyapov, V. B. Zhukovsky JSC «Krasnoyarsk Machine-Building Plant», Russia, Krasnoyarsk

ADDITIVE TECHNOLOGY IN CASTING BLOCK MANUFACTURE FOR ROCKET - SPACE EQUIPMENT

Additive technologies play a special role in modernization of foundry manufacture, they allow to solve not solved problems, to «grow up» foundry models and forms which can't be made in the traditional ways.

© Резяпов В. Ш., Жуковский В. Б., 2011