НИ ИрГТУ и Корпорация «Иркут» запатентовали недорогое качественное сверло для обработки отверстий в смешанных пакетах (титан-композит)

19 февраля 2015 года//Инновации

НИ ИрГТУ и Корпорация «Иркут» получили патент РФ на сверло для обработки отверстий в смешанных пакетах, содержащих металлы и полимерные композиционные материалы. Авторами  разработки являются инженер-конструктор отдела механической обработки Иркутского авиационного завода Евгений Каверзин и старший научный сотрудник лаборатории ИрГТУ «Технологии высокопроизводительной механообработки, формообразования и упрочнения деталей машин» Юрий Иванов. Высокотехнологичный и экономически эффективный инструмент позволит  заводу не  зависеть от зарубежных поставщиков.  Планируется, что подобные конструкции сверл  будут применяться при стыковке крыла из композиционного материала и титанового  центроплана самолета МС – 21.  


Как сообщил Ю. Иванов, который в лаборатории ИрГТУ руководит опытным участком по обработке композиционных материалов для авиационной промышленности, тематика данных исследований является одной из самых актуальных в перечне критических технологий российского авиапрома. Титановые сплавы и композиционные материалы различаются по своим свойствам, поэтому сложно подобрать оптимальный инструмент и режимы резания. Основным методом для сборки композитных обшивок с металлическим каркасом в настоящее время остаются соединение болтами и клепка. При этом очень важным фактором является качество выполнения отверстий под крепежные элементы. Чтобы минимизировать погрешности, композитные панели и элементы каркаса, как правило, сверлят совместно в пакете. 

«На Иркутском авиационном заводе планируется к запуску магистральный самолет МС-21 . В связи с этим создаются новые технологические процессы, используются новые материалы, в том числе,  композиционные. Поэтому появилась необходимость обрабатывать металлические сплавы совместно с композиционными материалами одним и тем же инструментом. Предложения по режущему инструменту на мировом рынке есть, лидером  в этой области является SANDVIK Coromant . Данная компания поставляет  сверла с поликристаллическим алмазом, стоимость которых чрезвычайно высока. Цена одного сверла  для конечного российского потребителя составляет около 60 тыс. рублей. 

Поэтому перед нами стояла задача разработать недорогой отечественный инструмент, который не уступает  по качеству изготавливаемых отверстий. Инженер – конструктор ИАЗ (в настоящее время начальник бюро) Евгений Каверзин проектировал сверла, делал чертежи с учетом  наших исследований по сверлению смешанных пакетов. Сотрудники ИрГТУ давали рекомендации по геометрии режущей части,  режущим углам, конструкции и диаметру. В результате себестоимость  нашего оригинального сверла  с учетом импортной заготовки из твердого сплава, труда рабочего и механической обработки составляет не более 5 тыс. рублей. Стойкость инструмента позволяет просверлить  30 отверстий. Сейчас ведется опытная эксплуатация нового инструмента», - сообщил Ю. Иванов.

Он пояснил, что при сверлении титанового сплава происходит большое выделение тепла. Основное тепловыделение  наблюдается в районе вершины сверла. Окончательный диаметр отверстия образуют спиральные направляющие ленточки инструмента. Особенность нового сверла заключается в том, что  его вершина максимально удалена от ленточек, таким образом, температурное расширение не влияет на диаметр отверстий.

«Титановый сплав и композиционный полимерный материал имеют разные коэффициенты температурного расширения. Если титан нагреть на 100 градусов, он расширится на определенное количество микрон, а  композит при такой же температуре практически не расширится, поскольку его коэффициент температурного расширения близок к нулю.  Наша конструкция  инструмента подразумевает, что ленточка сверла вступает в работу, когда его вершина уже  прекратила  свои действия и перестала выделять тепло. Мы получаем окончательный диаметр отверстий при низкой температуре. Соответственно, влияние разности коэффициентов линейного расширения минимальное, и отверстия получаются более точные. Таким образом, нам легче «попасть» в требуемый технологический допуск», - уточнил  Ю. Иванов.  

Молодой ученый работает над кандидатской диссертацией в области разработки и внедрения прогрессивных технологий обработки смешанных пакетов из полимерных композиционных материалов и титановых сплавов. Руководителем научной работы выступает профессор кафедры оборудования и автоматизации машиностроения Института авиамашиностроение и транспорта ИрГТУ Андрей Пашков.

Отметим, что на ИАЗ совместно с ИрГТУ  выполняется  научно-исследовательская работа по направлению «Технология обработки композиционных материалов в смешанных пакетах» в рамках реализации масштабного проекта  по Постановлению Правительства РФ N 218 (кооперация вузов и предприятий).  Проведенные исследования позволяют  решить проблему выбора режимов резания в зависимости от состава пакета, его толщины, диаметра отверстия, технологического оборудования и других технологических параметров.




Вернуться