Наука и производство

Наука и производство

Специалисты Центра судоремонта «Звездочка» первыми в российском судостроении приступили к опытно-экспериментальным работам на установке лазерного выращивания металлических изделий


Владимир ЛАРИОНОВ
Летом 2020 года на судоверфь «Звездочка» была поставлена опытная установка лазерного выращивания, созданная Институтом лазерных и сварочных технологий Санкт-Петербургского государственного морского технического университета (СПбГМТУ) в рамках федеральной целевой программы (ФЦП) «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы». На предприятии уже побывали съемочные группы городского, регионального и федерального телеканалов. Журналисты интересовались, как работает это устройство, по сути являющееся 3D-принтером. Мы попросили рассказать о новинке людей, непосредственно связанных с внедрением новой установки, предназначенной для прямого лазерного выращивания деталей судового машиностроения.


Александр Сивков,
заместитель генерального директора – начальник ЦПС:

Современные технологии развиваются во всем мире, и «Звездочка» в этом вопросе тоже не отстает. В 2017 году мы выступили индустриальным партнером СПбГМТУ, выделив 60 миллионов рублей на работы по созданию опытной установки. Основным участником проекта стало Министерство науки и высшего образования России, предоставившее университету федеральную субсидию. Это сотрудничество стало новой формой отношений между предприятиями и институтами, обеспечивающей поддержку нашей науки с гарантированным применением научных разработок на производстве. Установка вместе с технологией ее применения стали первым доказательством эффективности такого сотрудничества.

Оборудование было поставлено в ЦПС в прошлом году, и в настоящий момент установка уже запущена, идут опытные работы. Это направление, безусловно, новое не только для нас, но и для всего отечественного судостроения. Каких-то готовых решений в нем пока еще не существует.

Сейчас нашими специалистами проводится апробация различных типов порошков. Мы получаем опытные образцы в виде небольших пластин, которые отдаем в центральную лабораторию предприятия. Они должны пройти комплекс испытаний и исследований, чтобы потом мы смогли сфокусироваться на определенном типе порошка, температуре и остальных технологических режимах при выращивании металлических изделий.

Получив эти результаты, мы приступим к изготовлению технологической оснастки. Сразу перейти на штатные изделия мы не можем, хотя у нас уже есть реальные проработки, даже определен конкретный заказ. Если достигнем необходимых параметров на опытных образцах – будет принято решение по применению изделий на штатных конструкциях. Мы предполагаем использовать их в первую очередь на винто-рулевых колонках и на подруливающих устройствах. В составе этих изделий очень много узлов и систем, где мы, безусловно, найдем применение деталям, произведенным по новой технологии.



Олег Рохин,
главный инженер ЦПС:

Технология прямого лазерного выращивания представляет собой послойное нанесение металла в виде порошка, расплавляемого над выращиваемой поверхностью с помощью сфокусированного источника энергии – лазерного луча. Для реализации этой технологии используется 8-координатная установка лазерного выращивания. Создание изделий сложной формы достигается за счет применения робота-манипулятора и рабочего стола с двухосевым позиционированием. Установка позволяет выращивать изделия диаметром 1300 мм, высотой 500 мм и массой до 250 кг из различных металлов.

Главные достоинства лазерного выращивания на этой установке по сравнению с другими методами аддитивной технологии – это возможность выращивания достаточно крупных деталей и заготовок сложной геометрии, а также широкий спектр применяемых порошковых металлических материалов: легированные и нержавеющие стали, сплавы на основе титана и др.

В традиционном машиностроении детали изготавливают из заготовок (отливки, поковки и прокат). Использование установки прямого лазерного выращивания позволяет значительно уменьшить припуски, что позволит сократить время на окончательную механическую обработку готового изделия и существенно снизить трудоемкость его изготовления. Кроме того, мы сами выращиваем заготовку и можем создать очень сложную форму, которую невозможно выполнить традиционными средствами.

Новая технология позволяет достигнуть и весовой оптимизации. Часто возникает желание облегчить деталь за счет той части, которая «не работает». Такая часть обычно находится внутри детали. С нашим ноу-хау этого можно достичь путем исполнения «внутренностей» детали в виде сетчатой, сотовой структуры или вовсе полыми.

Наконец, аддитивная технология позволяет производить ремонт и восстановление деталей судового машиностроения методом лазерной порошковой наплавки.


Антон Костылев,
инженер по наладке и испытаниям:

Это абсолютно новый и очень интересный процесс. С подобным я никогда раньше не сталкивался. Так как установка экспериментальная, порой возникают сложные вопросы, которые нужно решать оперативно. Все технологические параметры, что нам предоставил разработчик, приблизительные. Их надо уточнять. Но, в отличие от лаборатории, на производстве очень важно делать детали быстро, не допуская брака.

Пока мы проектируем и делаем довольно-таки простые модели путем подбора различных параметров и варьируем их, добиваясь необходимых нам показателей. Затем будем переходить к деталям сложных форм.

Несмотря на роботизацию, человеческий фактор по-прежнему остается на первом плане. То, что делает техника, программируем мы. Соответственно, и конечный результат зависит от наших умов. Написание программ осуществляется двумя способами: или в среде программирования и моделирования, или непосредственно с пульта установки. Пока мы пользуемся пультом, так как это позволяет больше варьировать параметры. Экспериментируем, анализируем результат, вносим изменения в технологические параметры или принимаем их.

На изготовление простых деталей, таких как опытные образцы пластин, уходит полчаса. А над сложными и крупными изделиями машина может непрерывно работать порядка ста часов, то есть более недели. Это абсолютно нормальная практика. Установка к этому готова. Сменяется только оператор, который ведет контроль над процессом. Для непосредственного обслуживания установки достаточно двух специалистов. Мы уже обучаем людей. Помимо оператора, над каждым изделием работают инженеры и программисты. Не могу пока сказать, что мы все можем и все умеем. Пока еще идет процесс освоения нового. Шлифуем, шлифуем и шлифуем навыки.

Фото Марса Биктимирова

Наука и производство
Наука и производство
Наука и производство
Наука и производство
Наука и производство