Ротационная обработка на ФГУП "ММПП "Салют" применяется при выполнении таких технологических операций, как изотермическая раскатка заготовок дисков газотурбинных двигателей (ГТД) из титановых сплавов, вытяжка оболочек из листовых заготовок на станке PNC 111 фирмы Leifeld (Германия), а также вытяжка трубчатых заготовок на модернизированных токарных станках.

Изотермическая раскатка позволяет получать высококачественные заготовки дисков ГТД. Существует небольшое количество методов получения таких заготовок. Основным способом пока остается штамповка на молотах и прессах, не обеспечивающая эффективного использования металла. Изотермическая штамповка позволяет увеличить коэффициент использования материала и точность изготовления дисков, однако требует применения энергоемкого оборудования и металлоемкого штампового инструмента для каждого типоразмера диска, а также дорогих и энергоемких блоков нагрева.

Применение методов локального формообразования в изотермических условиях с использованием эффекта сверхпластичности существенно расширяет технологические возможности процесса, в том числе за счет резкого снижения мощности оборудования и повышения экономичности. Сущность метода заключается в том, что нагретую заготовку в виде шайбы со специально подготовленной структурой деформируют в изотермических условиях одной или двумя парами рабочих роликов, установленных диаметрально противоположно и перемещающихся по эквидистантным траекториям. Раскатку осуществляют на автоматизированной линии АЛРД-800. Заготовка с подготовленной структурой устанавливается в нагревательное устройство (печь) на раскатом стане. Затем ей придается холостое вращательное движение и роликами осуществляется указанное формообразование в предварительно нагретой печи. На стане АЛРД-800 заготовку можно устанавливать в предварительно нагретую печь с помощью манипулятора. После предварительного нагрева заготовки раскатные ролики вводятся в печь и устанавливаются в исходную позицию. Опрессовка заготовки и окончательный подвод роликов в исходную позицию производятся по завершении прогрева инструмента и выравнивания температуры в печи. Процесс раскатки осуществляется одновременным или раздельным перемещением роликов в поперечном и продольном направлениях. После окончательного формообразования заготовки ролики выводятся за пределы заготовки диска, а она сама удаляется манипулятором.

Металлографические и механические испытания показали высокое качество заготовок дисков, получаемых при помощи изотермической раскатки.

Большую группу деталей в ГТД составляют полые тонкостенные изделия цилиндрической, конической форм и их комбинаций из никелевых и титановых сплавов, которые целесообразно изготавливать ротационной вытяжкой из листовых заготовок. С этой целью предприятием был приобретен высококлассный станок PNC 111.

В течение последних двух лет Центральной научно-технологической лабораторией предприятия был проведен ряд научно-исследовательских работ, посвященных проблеме изготовления методом ротационной вытяжки.

Существующая технология малопроизводительна. На поверхности деталей часто образуются дефекты.

В качестве альтернативы была предложена ротационная вытяжка, при которой принудительное вращение сообщается одному из инструментов (оправке), в то время как деформирующий инструмент перемещается относительно вращающейся оправки. Для ротационной вытяжки используется разнообразное оборудование: от простейших давильников до сложных многороликовых станков с ЧПУ. В результате конструкторского поиска были спроектированы опытный и промышленный образцы трехроликовой раскатной головки, размещаемые на типовых токарных станках.

По направлению движения деформирующего инструмента различают прямой и обратный процессы ротационной вытяжки.

Традиционно при изготовлении деталей с отношением длины к диаметру более 5...6 для обеспечения устойчивости используется прямой процесс.

Технологический процесс вытяжки включает следующие операции. В трубную заготовку устанавливалась смазанная оправка, после чего заготовка вместе с оправкой вставлялась в разрезную цангу, служащую для предохранения наружной поверхности заготовки и обеспечивающую равномерный зажим заготовки и оправки в шпинделе. Для смазки оправок использовалось машинное масло типа И-40А, в очаг деформации в течение процесса подавалась охлаждающая жидкость. В ходе экспериментов были получены детали необходимого размера с высоким качеством наружной поверхности, найдены оптимальные технологические режимы и разработаны графики, позволяющие производить расчет длины заготовки в зависимости от требуемой степени обжима и конечной длины детали.

В настоящее время ведется подготовка к внедрению разработанного технологического процесса в серийное производство.

Результаты данной работы могут быть использованы в различных отраслях машиностроения.

Внедрение ротационных процессов обработки металлов на ФГУП "ММПП "Салют" позволило существенно сократить расход жаропрочных дорогостоящих материалов, уменьшить трудоемкость изготовления большинства осесимметричных деталей в среднем в 3...5 раз, снизить себестоимость двигателей (из технологической цепочки устранены дорогостоящие штампы), повысить надежность двигателей (в связи с уменьшением количества сварных швов) и улучшить механические характеристики материала изделий.