Создание производства высокотехнологичного крупногабаритного оборудования интеллектуальной адаптивной сварки трением с перемешиванием для авиакосмической и транспортной отраслей РФ

В отчете представлены результаты исследований, выполненных по Договору между Федеральным государственным бюджетным образовательным учреждением высшего образования «Новосибирский государственный технический университет» и Закрытым акционерным обществом «Чебоксарское предприятие «Сеспель» от 20 сентября 2019 г. № 17/13 с дополнительным соглашением от 22 ноября 2019 г. № 1 на тему «Создание производства высокотехнологичного крупногабаритного оборудования интеллектуальной адаптивной сварки трением с перемешиванием (ИАСТП) для авиакосмической и транспортной отраслей РФ». Целью выполнения комплексного проекта являются создание комплекса оборудования интеллектуальной адаптивной сварки трением с перемешиванием (ИАСТП) и технология интеллектуальной адаптивной сварки трением с перемешиванием алюминиевых и титановых сплавов. Разрабатываемый комплекс оборудования ИАСТП предназначен для получения неразъемных соединений крупногабаритных конструкций из титановых и алюминиевых сплавов и для подготовки кромок. Разрабатываемая технология интеллектуальной адаптивной сварки (ТП1) предназначена для получения неразъемных соединений крупногабаритных конструкций из титановых и алюминиевых сплавов. В ходе выполнения комплексного проекта должны быть созданы комплекс оборудования интеллектуальной адаптивной сварки трением с перемешиванием (ИАСТП) и технология интеллектуальной адаптивной сварки трением с перемешиванием алюминиевых и титановых сплавов. Разрабатываемый комплекс оборудования ИАСТП состоит из рабочего стола для перемещения заготовок и технологической оснастки, шпиндельных узлов для высокоскоростного фрезерования кромок и ИАСТП, несущей стойки (станины), системы управления, пульта управления, суппорта для размещения и перемещения шпиндельных узлов, системы перемещения суппорта, системы охлаждения в направлении, поперечном основному направлению сварки, системы удаления стружки при высокоскоростном фрезеровании, системы неразрушающего контроля. Комплекс оборудования ИАСТП предназначен для выполнения следующих функций: сварка продольных, кольцевых и круговых стыков крупногабаритных деталей с возможностью изменения режимов в любой точке траектории от min до max значения; фрезерование торцов и наружных поверхностей свариваемых кромок со скоростью подачи от 0 до 1000 мм/мин и скоростью вращения от 0 до 3000 об/мин; обработка грата после сварки, обеспечивает автоматический мониторинг, регистрацию и хранение параметров режимов сварки, визуальное наблюдение за стыком с помощью камер, контроль заглубления инструмента, контроль температуры, усилий сварки и адаптацию режимов ИАСТП. Технологический процесс ТП1 способен обеспечить получение неразъемных соединений деталей плоской, цилиндрической, конической формы из алюминиевых сплавов толщиной от 2 до 35 мм, а также их титановых сплавов толщиной от 2 до 5 мм. Производительность для ИАСТП неразъемных соединений из алюминиевых сплавов толщиной 2 мм — не менее 0,5 м/мин, толщиной 35 мм – не менее 10 мм/мин, производительность для ИАСТП неразъемных соединений из титановых сплавов толщиной 2 мм — не менее 0,5 м/мин, удельное потребление энергии для ИАСТП неразъемных соединений из алюминиевых сплавов толщиной 2 мм — не более 0,4 кВт∙ч/м, толщиной 35 мм – не более 100 кВт∙ч/м, удельное потребление энергии для ИАСТП неразъемных соединений из алюминиевых сплавов — не более 5 кВт∙ч/м. Разрабатываемый технологический процесс ТП1 обеспечивает получение неразрывных соединений, имеющих временное сопротивление разрыву ИАСТП-соединения при температуре 20 °С – не менее значения 0,9 от временного сопротивления основного металла по стандарту или техническим условиям на конкретную марку материала. На 4 и 5 этапах проекта (2019-2020 гг.) были выполнены следующие работы: Проведены предварительные испытания комплекса оборудования ИАСТП (в части испытаний сварных соединений алюминиевых сплавов толщиной 35 мм) и технологии ИАСТП алюминиевых и титановых сплавов (в части испытаний сварных соединений алюминиевых сплавов толщиной 35 мм). Проведена корректировка рабочей конструкторской документации комплекса оборудования ИАСТП по результатам изготовления опытного образца и предварительных испытаний. Выполнена корректировка рабочей документации технологии ИАСТП алюминиевых и титановых сплавов по результатам предварительных испытаний. Выполнена доработка комплекса оборудования ИАСТП по результатам предварительных испытаний и корректировки рабочей конструкторской документации. Проведены приемочные испытания комплекса оборудования ИАСТП и технологии ИАСТП алюминиевых и титановых сплавов. Выполнена корректировка рабочей конструкторской документации комплекса оборудования ИАСТП и технологии ИАСТП алюминиевых и титановых сплавов по результатам приемочных испытаний. Проведены дополнительные патентные исследования.