Фгуп ммпп «Салют»

Скачать 81.64 Kb.

Название	Фгуп ммпп «Салют»
Тип	Документы

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Документы

ПРИМЕНЕНИЕ СИСТЕМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ПРОЦЕССОВ в опытном производстве литых заготовок ДЕТАЛЕЙ ГТД

Петрунина С.В., Монастырский В.П.

ФГУП ММПП «Салют»

В современном литейном производстве, где разнообразие и сложность вопросов, связанных с проектированием и производством качественных отливок заданной точности очень велики, становится все более актуальным применение систем автоматизации процесса проектирования и моделирования литейных процессов. Это обеспечивает разработку оптимальной и наиболее экономичной технологии изготовления отливок.

В настоящее время на ФГУП ММПП «Салют» создан специальный отдел САПР ЛП, входящий в состав литейно-производственного комплекса. В эксплуатации отдела находятся две системы компьютерного моделирования литейных процессов - это СКМ ЛП «Полигон», разработанная в Центральном научно-исследовательском институте материалов (ЦНИИМ, г.С.-Петербург) и система ProCAST (USA).

Эти системы позволяют на основе моделирования тепловых условий затвердевания отливки оценить качество литниково-питающей системы (ЛПС) и температурно-временные параметры процессов литья не на реальной отливке, а на ее компьютерной модели.

При помощи СКМ ЛП «Полигон» и ProCAST можно моделировать следующие литейные процессы:

нагрев формы под заливку;
тепловые процессы при затвердевании;
образование усадочных раковин и макропористости;
образование микропористости;
гидродинамические процессы при заливке;
формирование и расчет любых «критериев качества» для прогноза

структуры и механических свойств.

Моделирование ведется на базе метода конечных элементов (МКЭ), который позволяет использовать наиболее адекватные физические и геометрические модели (ГМ).

На основании опыта литейного производства ММПП «Салют» можно выделить две задачи, решение которых требует применения программного обеспечения:

Первая задача – совершенствование технологии и повышение выхода годных отливок в серийном производстве – требует углубленного учета реальных условий получения отливок с целью выявления причин возникновения дефектов и правильного определения способов их устранения.

Вторая задача – разработка литниково - питающей системы (ЛПС) для получения единичных литых заготовок опытных изделий в сжатые сроки без изготовления оснастки. В этом случае ведется расчет ЛПС для стандартных температурно-временных параметров процесса и разрабатывается электронная модель блока отливок для изготовления модельного блока на установках быстрого прототипирования. На ММПП «Салют» введены в эксплуатацию две таких установки: ThermoJet и SLA -7000.

В серийном производстве проведение анализа с использованием моделирования в ряде случаев позволило получать качественные отливки и выработать рекомендации по снижению уровня брака по усадочным дефектам. В качестве примера можно привести моделирование технологического процесса рабочей лопатки 4 ступени силовой турбины наземной установки МЭС-60 (рис.1).

Рис.1
Процесс моделирования состоит из нескольких этапов:

На первом этапе в CAD-системе (мы используем Unigraphics) строится трехмерная электронная модель отливки, на которую наносятся припуски и создается литниково-питающая система.
Построение сетки для электронной модели отливки.
Генерация конечно-элементной сетки в программе Altair HyperMesh 3D.
Подготовка геометрической модели в генераторе сетки MeshCAST (модуль системы ProCAST): это построение оболочки для модели и создание 3D конечно-элементной сетки модели.
Файл, содержащий 3D конечно-элементную сетку модели, из генератора сетки MeshCAST импортируется в САМ ЛП «Полигон».
В системе «Полигон» уже моделируется нагрев формы, тепловые процессы при затвердевании и образование макро- и микропористости в отливке. Все файлы с результатами расчетов можно визуально наблюдать в каждый расчетный момент времени.

Проведенный расчет показывает, что мы получим отливку с минимальным количеством усадочных дефектов. Как видно, замок, и перо лопатки получились чистыми, только в нижней части пера лопатки имеется пористость до 0,1% (рис.2).

Рис.2
В опытном производстве проведение анализа с использованием моделирования позволило получать первые экземпляры опытных отливок в короткие сроки.

Как было указано выше, на ММПП «Салют» для получения первых партий опытных отливок используются две установки быстрого изготовления прототипов: ThermoJet и SLA-7000 фирмы 3D Systems (рис.3).

Рис.3
Установки предназначены для получения восковых (ThermoJet) и фотополимерных (SLA-7000) моделей отливок и модельных блоков любой сложности без использования оснастки. Изготовленные модели могут быть использованы как:

- выжигаемые, для непосредственной формировки детали при разовом литье, когда необходимо оценить геометрию (конструкцию) на макете и правильность выбора технологических факторов (усадка, методика литья и прочее);

- мастер-модель для использования ее при быстром изготовлении сравнительно недорогой силиконовой прессформы, позволяющей в вакууме сформировать 50-60 штук, необходимых для изготовления малых партий деталей. Это позволяет изготовить в короткие сроки один - два комплекта для соответствующего испытания и отработки конструкции для серии.

Исходными данными для изготовления прототипов на таких установках являются трехмерные электронные модели, созданные в CAD – системе. На ММПП «Салют» в качестве базовой принята CAD – система UNIGRAHPICS.

Для примера на рис.4 показана керамическая огнеупорная оболочка, изготовленная по фотополимерной модели без использования оснастки.

Рис.4
Анализ литейного процесса для детали - «Сегмент» был проведен с целью выработки рекомендации для снижения дефектов усадочного происхождения (рис.5).

Рис.5
Деталь изготавливают литьем по выплавляемым моделям из нержавеющей стали 10Х18Н9Б-Л. Конструкция ЛПС, предложенная специалистами литейного цеха на основании практического опыта, не обеспечила получение плотной и качественной отливки. Кроме того, литниково-питающая система при затвердевании деформировала отливку.

Вычислительный эксперимент в системе «ProCAST», воспроизводящий условия реального процесса заливки литейного блока в цехе, дал аналогичные результаты: наличие макро- и микропористости в отливке, в некоторых местах не проливы.

Моделирование гидродинамики заполнения формы расплавом показало, что заполнение формы металлом идет не так, как предполагалось. Автор предполагал, что металл будет одновременно заполнять фланцы и центральную часть отливки («трубы»). Выяснилось, что металл, прежде всего, заполняет стенки «труб» и только, после того, как это становится невозможным из-за кристаллизации металла, металл начинает поступать в питатели, ведущие к фланцам (рис.6).

Рис.6
Результаты этого расчета позволили внести изменения не только в ЛПС, но и в конструкцию отливки, улучшающие процесс заполнения формы, сохраняя при этом, то полезное, что было в прежней литниковой системе. Новая ЛПС доставляет расплав к нижнему фланцу, что улучшает условия заполнения отливки, обеспечивает подвод металла к тем местам, где наблюдались не проливы.

Усилено питание мест формирования усадочной пористости. Для этого изменена форма прибылей на фланцах и подведено питание к проблемным зонам отливки (рис.7).

Рис.7
В качестве еще одного примера возьмем рабочее колесо паровой турбины МЭС-60. Материал, из которого изготавливалась отливка, ЧС88. Специалистами в литейном цехе была разработана технология изготовления отливки, которая не дала положительных результатов. Отливка была поражена пористостью (рис.8).

Рис.8
Для определения причин образования усадочных дефектов в системе «Полигон» был промоделирован процесс литья с конструкцией литейного блока и технологическими параметрами, используемыми в производстве. Результаты расчетов также показали, что в самой отливке имеется пористость от 1 до 2 %.

Анализ моделирования показал, что из-за широкого интервала кристаллизации в основном вся отливка находится в двухфазном состоянии, включая прибыль. Поэтому прибыль уже не может питать отливку. Чтобы отливка смогла закристаллизоваться раньше прибыли, нужно было прибыль отделить от отливки. Было принято решение сделать прибыль «на ножке». А внутри в полость отливки установить стержень. При такой конструкции ЛПС жидкая фаза скапливается в шарообразной прибыли, что обеспечивает питание отливки. В итоге мы смогли получить качественную и плотную отливку (рис.9).

Рис.9
Для меньшего расхода металла, основываясь на данной технологии, была разработана конструкция ЛПС на три отливки. Это позволило снизить расход металла примерно на 135кг. Прогноз пористости, рассчитанный для 3-х местного литейного блока, показывает, что мы получаем плотную отливку (рис.10).

Рис.10
СТРУКТУРА ОТДЕЛА САПР ЛП.

В структуру отдела САПР ЛП входят два бюро: конструкторское и технологическое.

Конструкторское бюро выполняет следующие задачи:

разработка 3D-моделей отливок для участка быстрого прототипирования;
разработка 3D-моделей деталей по чертежам;
подготовка моделей для проведения расчетов.

В обязанности технологического бюро входит:

разработка конструкции ЛПС;
проведение расчетов и подготовка рекомендаций;
согласование с литейными цехами технического задания на проведение расчетов.
проработка чертежа отливки и согласование его с цехами.
отработка технологического процесса (участие в сборке модельного блока – эталона, присутствие на заливке первых блоков, оценка качества полученной отливки).
авторский надзор за технологическим процессом при изготовлении первого комплекта.
ведение базы данных по теплофизическим характеристикам материалов, литейному оборудованию.

Взаимодействие отдела САПР ЛП с литейным производством ФГУП ММПП «Салют» регламентируется производственной инструкцией, определяющей обязанности и порядок запуска в производство деталей опытных изделий (рис.11).

Рис.11

В отдел САПР ЛП поступает задание на моделирование ЛПС отливки.
По электронной модели детали, которая берется в конструкторском бюро, разрабатывается электронная модель отливки.
Технологическим бюро литейного цеха в отдел САПР ЛП выдаются технические указания на отливку для моделирования (припуски на механическую обработку, свой вариант ЛПС) и условия заливки (температура металла, температура формы, марка сплава, способ заливки, условия охлаждения формы и т.п.).
На основании технического задания в отделе САПР ЛП разрабатывается электронная модель ЛПС и конструкция литейного блока. Проводится моделирование процесса заливки металла в литейный блок и его кристаллизации в системах «Полигон» и ProCAST. Делается прогноз возможных усадочных дефектов в отливках и, если необходимо, меняется конструкция литейного блока и температурно-временные параметры процесса.
После получения положительного результата электронная модель литейного блока передается на участок быстрого прототипирования, где на установке SLA-7000 или ThermoJet выращивается модель литейного блока. Модель передается в литейный цех для изготовления керамической оболочки или используется в качестве мастер-модели для изготовления временной прессформы.
После изготовления керамической формы и заливки, полученная деталь подвергается необходимым контрольным операциям. По результатам контроля отливки делается заключение о качестве отливки, принимается решение о пригодности опробованной технологии литья и выдается заказ на изготовлении постоянной оснастки.

Проработка ЛПС с помощью систем «Полигон» и ProCAST в несколько раз сокращает время и затраты на отработку технологии литых заготовок для деталей опытных изделий поскольку позволяет резко сократить число опытных плавок.

Данные системы показали свою высокую эффективность. Прогноз макро- и микропористости в отливках, практически всегда подтверждался результатами заливки.

С помощью СКМ ЛП «Полигон» и ProCAST разработана конструкция ЛПС для литья деталей силовой турбины МЭС-60 и изделия ГТД-1000. Система применялась при конструировании ЛПС ряда деталей изделия «99». К настоящему моменту разработаны ЛПС и даны рекомендации по параметрам технологического процесса более чем для 120 опытных деталей.

	Акционерное общество «Научно-производственный центр газотурбостроения...		Именуемое в дальнейшем «Покупатель», в лице исполнительного директора... «Салют» (оао «нпп «Салют»), именуемое в дальнейшем «Покупатель», в лице исполнительного директора Бушуева Александра Николаевича,...
	Именуемое в дальнейшем «Покупатель», в лице исполнительного директора... «Салют» (оао «нпп «Салют»), именуемое в дальнейшем «Покупатель», в лице исполнительного директора Бушуева Александра Николаевича,...		В дальнейшем «Покупатель», в лице исполнительного директора Бушуева... «Салют» (оао «нпп «Салют»), именуемое в дальнейшем «Покупатель», в лице исполнительного директора Бушуева Александра Николаевича,...
	3. Технические характеристики Тележка (кузов 1000х800х350) к мотоблокам "нева" мб-2,мб-1, «салют», «агро», «ока»		Документация об открытом аукционе в электронной форме Спортивного комплекса стадиона «Салют», расположенного по адресу: Московская область, г. Долгопрудный, пересечение ул. Лётная и ул....
	Техническое задание Фгуп цниимаш от «30» марта 2012 г. №104 «Об утверждении Положения о закупке фгуп цниимаш на поставку товаров, выполнение работ, оказания...		Документация Положением о закупках фгуп гцсс, утвержденным приказом фгуп гцсс от 30. 03. 2012 №69 (далее – Положение о закупках фгуп гцсс), а...
	«утверждаю» «утверждаю» Зам исполнительного директора по финансам Наименование закупки: поставка преобразователя давления аир-20 для нужд ОАО «нпп «Салют»		Документация об открытом аукционе в электронной форме на право заключения... Фгуп «Охрана» мвд россии, утвержденным приказом фгуп «Охрана» мвд россии от 01. 07. 2015 №221. Организатор аукциона в электронной...
	Строительные нормы и правила российской федерации гидротехнические сооружения Оао "Ленгидропроект", ОАО "нииэс", нтц "Энергонадзора", ООО "Гидроспецпроект", ОАО "Институт Теплоэлектропроект", ОАО "Ленморниипроект",...		1. общие сведения об открытом аукционе в электронной форме Фгуп «Охрана» Росгвардии, утвержденным приказом фгуп «Охрана» Росгвардии от 02. 12. 2016 №675. Организатор аукциона в электронной...
	1. общие сведения об открытом аукционе в электронной форме Фгуп «Охрана» Росгвардии, утвержденным приказом фгуп «Охрана» Росгвардии от 02. 12. 2016 №675. Организатор аукциона в электронной...		1. общие сведения об открытом аукционе в электронной форме Фгуп «Охрана» Росгвардии, утвержденным приказом фгуп «Охрана» Росгвардии от 02. 12. 2016 №675. Организатор аукциона в электронной...
	Фгуп «кжд» от «10» 11 2016 года №707 Реестровый номер закупки т-55/16 Должность: экономист оп «Симферопольское локомотивное депо» фгуп «Крымская железная дорога»		Недвижимости Федеральное бюро технической инвентаризации» (фгуп «Ростехинвентаризация...

Фгуп ммпп «Салют»

ФГУП ММПП «Салют»

Похожие: