Что такое облегчение деталей двигателя

Облегчение масс

Коленвал, поршень и маховик

Доработка вышеупомянутых деталей требует глубокого вмешательства во внутренний мир мотора. Но эти переделки нужны только для тех моторов, которые будут подвергнуты серьёзной форсировке. В случае с моторами Golf/Jetta/Scirocco это нужно только при подготовки их к соревнованиям. Цель мероприятий – облегчение движущихся деталей мотора (уменьшение веса вращающихся и движущихся возвратно-поступательно масс) и, соответственно, подгонка их веса (все поршни и все шатуны должны весить одинаково), чтобы двигатель смог достичь высоких оборотов с меньшими потерями на трение. При этом нужно добавить, что рациональная обработка может добавить надежности в эксплуатации.

Чтобы коленчатый вал с увеличенным ходом поршня не задевал за стенки картера, нужно обработать стенки (иллюстрация справа).

Облегчение масс

К возвратно-поступательно движущимся деталям относятся поршень, поршневой палец и от 25 до 30% веса шатуна. Сокращение веса этих деталей приведёт к тому, что при высоких числах оборотов уменьшатся силы инерции кривошипно-шатунного механизма, что, в результате, снизит механические потери. В этом случае важно уравнять вес поршней, поршневых пальцев и шатунов, чтобы избежать разных нагрузок на шейки коленвала и, как следствие, колебательных процессов. При этом более тяжёлые детали подгоняют по весу к самым лёгким. Полезно отполировать шатуны. Эта операция существенно повысит предел усталости этих деталей. Но можно обойтись и без неё. Часто, с точки зрения экономии затрат труда, достаточно отполировать двутавровую часть шатунов. При подгонке веса шатунов, нужно отдельно взвешивать верхние и нижние головки, так как они движутся по-разному.

Облегчение вращающихся масс делает мотор более динамичным. После этого он быстрее выходит на большие обороты. Но на ускорение автомобиля это мало влияет. Самые большие вращающиеся массы в моторе сосредоточены в коленчатом валу, маховике и сцеплении. Существенное облегчение коленчатого вала, как правило, не возможно и работа эта очень трудоёмкая. Большие плоды принесёт облегчение маховика и сцепления.

Облегчение маховика нужно, в первую очередь, для уменьшения вращающихся масс.

Коленчатый вал и шатун

Коленвал моторов 1,5 и 1,6 л (827) имеет достаточно скромные размеры, чтобы быть тяжелым. Это же относится и к маленьким моторам, который мы исключили из обсуждения по уже упомянутым причинам. Поэтому коленвалы автомобилей для повседневной езды или для ралли, как правило, не требуют никакой доработки, но все же, укажем на несколько важных различий. Коленчатый вал имеет 5 коренных подшипников и 8 противовесов. Серийные вкладыши, как шатунные, так и коренные, могут использоваться даже на гоночных моторах.

Тщательное уравновешивание и облегчение шатуннов и коленчатого вала – мероприятие достойное того, чтобы рекомендовать его при подготовке гоночных моторов.

Серийные коленчатые валы существуют в трёх вариантах и имеют три важные различия. Коленчатый вал с ходом 80 мм старых моторов 1,5 л имеет диаметр поверхности под сальник 83 мм. У коленчатых валов моторов 1,6 л (также ход 80 мм) этот размер 85 мм.

Коленчатые валы кованые и для большей прочности имеют раскатанные шейки. У нового, короткоходного мотора 1,5 л ход поршня не только сокращен до 73,4 мм, он отличается по методу изготовления. Он литой и, следовательно, не пригоден для форсированных моторов. Но так как 1,5 л моторы мы не принимаем в расчет, то этот вопрос имеет больше академическую природу. Важно лишь, что коленвал 1,6 л легко входит в блок цилиндров короткоходного мотора 1,5 л, так как здесь никаких изменений не было. Эта реконструкция даёт две возможности повысить рабочий объем.

Обработкой можно существенно облегчить шатуны, что необходимо, только для гоночных моторов.

С так называемым «коленчатым валом Крайслер» можно увеличит ход поршня до 86,4 мм и достичь рабочего объема более чем 1700 cm 3 .

Oettinger поставляет коленчатые валы с ходом до 94,5 мм. С подходящими для этого поршнями можно таким образом увеличить рабочий объем почти до 2 л.

Volkswagenwerk разработал для концерна Крайслер мотор на основе 827 с рабочим объемом около 1700 cm 3 . Установка этого, так называемого, «коленчатого вала Крайслер», который имеет ход 86,4 мм, и используется также в дизельном двигателе 1,6 л (запасная часть номер 049 105 101 F), возможна и в обычные двигатели. При этом могут потребоваться небольшие работы по расширению нижней части блока. Применение этого коленчатого вала, конечно, потребует установки других поршней (запасная часть номер 049 107 065 H), поршневой палец которых находится ближе к днищу поршня. Ещё больший ход имеют специальные коленчатые валы Oettinger. Эти кованные из хромомолибденовой стали Molybdenstahl коленчатые валы имеют ход 90,5 мм и 94,5 мм. В сочетании с подходящими поршнями они позволяют получить рабочий объем в первом случае 1796 cm 3 , во втором случае 1972 cm 3 (смотри также таблицу). Больший ход требует, для самой длинноходной версии, не только работы по расширению картера, но и сужения малой шестерни привода масляного насоса и распределителя.

Тюнинг двигателя: цели и виды

1. Основные способы повышения мощности двигателя
2. Самые распространенные виды тюнинга
3. Общие рекомендации по тюнингу двигателя

Тюнинг, или форсирование, двигателя проводится в целях увеличения его эффективной мощности.

Модернизация возможна различными способами:

• Заменой заводских деталей (поршней, шатунов, клапанов) на улучшенные и облегченные
• Установкой новых механизмов (например, турбонаддува, компрессора)
• Улучшением различных систем (топливной, выхлопной и пр.).

Для современных двигателей с электронным блоком управления применяется метод чип-тюнинга. Он позволяет повышать мощность ДВС путем внесения изменений в программу бортового компьютера. В результате чип-тюнинга мощность двигателей без наддува увеличивается на 10 %, с наддувом – на 30-40 %.

Все манипуляции по форсированию двигателя специалисты рекомендуют проводить в оборудованных сервисных центрах, с применением профессионального инструмента и качественных запчастей.

Для каждого конкретного автомобиля существует свой, оптимальный, вариант доработок с учетом всех нюансов. По большому счету, в улучшении параметров нуждаются только двигатели гоночных моделей, в остальных случаях тюнинг не всегда целесообразен и весьма затратен.

Если желание модернизировать автомобиль перевешивает возможные доводы против, следующая информация окажется для вас полезной.

Основные способы повышения мощности двигателя

Автомобильный двигатель выполняет функцию преобразования энергии сгорания топливно-воздушной смеси в механическую. Все процессы происходят в цилиндро-поршневой группе (ЦПГ) за 4 такта:

1. Впуск. Поршень движется вниз, смесь воздуха и бензина попадает в камеру сгорания через впускной клапан.
2. Сжатие. Поршень поднимается, сжимая топливно-воздушную смесь. Как только он достигает верхней точки, срабатывает свеча зажигания, от которой смесь воспламеняется. При этом выделяется большое количество тепла, температура повышается до 2500 °С.
3. Рабочий ход. Под давлением поршень снова перемещается вниз.
4. Выпуск. При достижении поршнем нижней точки хода открывается выпускной клапан, и продукты сгорания выводятся через выхлопную трубу.

Каким образом можно увеличить эффективность процессов, происходящих в двигателе? Существует два основных способа: снижение массы движущихся частей или установка новых, улучшенных элементов, которые позволят повысить количество энергии сгорания.

Первый вариант подразумевает замену стандартных поршней, шатунов, шкивов, клапанов и других деталей двигателя облегченными.

Второй метод предусматривает включение в конструкцию двигателя новых компонентов.

Самые распространенные виды тюнинга

Установка турбокомпрессора или турбонагнетателя

Данные устройства позволяют закачать во впускной коллектор больше воздуха и, тем самым, создать большее давление. Турбонагнетатель отличается от турбокомпрессора отсутствием турболага – промежутка времени от запуска двигателя до достижения им нужного числа оборотов (и увеличения мощности).

Однако при этом нагнетатель отнимает около 30 % мощности двигателя.

Установка прямоточного глушителя

Глушитель без катализатаров, с ровными изгибами или без них позволяет двигателю с турбокомпрессором, вращающему еще и крыльчатку, проще избавляться от выхлопных газов.

Установка специальной головки блока цилиндров

Сегодня представлено множество вариантов головок блока цилиндра для тюнингованных двигателей. Благодаря аналогичным разъемам и патрубкам они устанавливаются так же, как и обычные ГБЦ.

Вместо специальной головки можно приобрести модифицированную, от автопроизводителя. Это обойдется в меньшую сумму, но придаст двигателю новые возможности.

Расточка блока цилиндров

Обычно объем двигателя указывается в литрах (1,8 л., 2 л., 4 л. и т.д.) или кубических сантиметрах (в 1 л 1000 см3). В американских автомобилях используются кубические дюймы.

Увеличению этого показателя способствует процедура расточки цилиндров на специализированном станке. Такая операция позволяет увеличить сечение гильз изнутри при сохранении их правильной геометрии.

Решаясь на расточку, необходимо помнить, что для модернизированных таким образом цилиндров нужны поршни большего диаметра, так как только идеальное совмещение этих деталей обеспечит необходимый уровень компрессии и высокую степень сжатия.

Установка усовершенствованного распределительного вала

Один из самых популярных способов тюнинга двигателя. В отличие от обычных распредвалов, тюнинговые имеют кулачки другой формы – более высокие и широкие. Это позволяют клапанам подниматься выше и находится в открытом состоянии дольше, что способствует подаче большего количества топливно-воздушной смеси.

Существует несколько видов специальных распредвалов:

• Mild Road Cams (для умеренной езды): может быть установлен практически на любом двигателе; улучшает его приемистость и мощность, в некоторых случаях способствует экономии топлива
• Fast Road Cams (для быстрой езды): идеально подходит для скоростных автомобилей; увеличивает мощность ДВС, экономит расход горючего, однако на холостом ходу работает нестабильно
• Competition Cams (спортивные): предназначены для спортивных автомобилей; эффективно повышают мощность двигателя, однако увеличивают расход топлива, обладают неровным холостым ходом и быстро изнашиваются

Спортивные распредвалы практически непригодны для использования в городских условиях, так как их максимальная отдача происходит в области предельных частот вращения двигателя (2000-3000 оборотов).

Тюнинг клапанов двигателя

Клапаны ответственны за циркуляцию воздуха в ДВС. Временем их открытия управляет распределительный вал, а степенью – толкатель.

Наличие острых углов и заусенцев на клапанах препятствует прохождению воздушного потока, поэтому эти элементы должны быть тщательно отполированы. Важно также, чтобы клапаны плотно и без малейших зазоров размещались в посадочных местах.

Увеличить количество поступающего воздуха (а соответственно, и создающейся топливно-воздушной смеси) позволяет расширение впускных отверстий, установка бОльших по размеру клапанов или увеличение их количества (до 16, 20, 24, 32 и т.д.). Последний способ наиболее эффективен, так как при увеличении отверстий и установке больших клапанов скорость воздушного потока на низких оборотах уменьшается, что может негативно отразиться на крутящем моменте.

Установка высококомпрессионных поршней

Такие поршни используются для повышения компрессии в цилиндрах. Они изготавливаются, как правило, из алюминиевого сплава с добавлением кремния. Одно из колец в таких поршнях больше других, а на верхней части имеется выпуклость.

Высококомпрессионные поршни создают большее, по сравнению со стандартными, давление, чем ускоряют процесс сгорания топлива и повышают мощность ДВС. В процессе работы они выдерживают очень большие нагрузки и температуры, поэтому используются в самых современных автомобилях с форсированными двигателями.

Несмотря на высокую износостойкость усовершенствованных поршней им, как и любым другим высоконагруженным деталям, необходима дополнительная защита. С этой задачей прекрасно справляются специальные антифрикционные составы, наносимые на юбки поршней.

MODENGY Для деталей ДВС предотвращает появление задиров на контактирующих поверхностях, защищает детали от негативного влияния экстремально высоких температур, эффективно в условиях «масляного голодания» двигателя.

Покрытие имеет удобную аэрозольную фасовку, отверждается при комнатной температуре за 12 часов.

Перед применением MODENGY для деталей ДВС поверхности обрабатываются Специальным очистителем-активатором, который гарантирует отличную адгезию покрытия и его долговременную устойчивость. Оба средства доступны в одном наборе.

В заводских условиях такое покрытие наносится также на большие поршни.

Уровень компрессии можно увеличить также с помощью шлифовки головки блока цилиндров. При этом прокладка ГБЦ обязательно меняется на специальную, выдерживающую избыточное давление.

Собираясь использовать различные методы повышения компрессии, необходимо помнить, что ее чрезмерные показатели могут привести к детонации и повреждению двигателя. Особенно это актуально для автомобилей с турбонаддувом/

Использование строкер-кита

Многие компании производят уже готовые комплекты для механического тюнинга двигателя (в основном, для американских 8-ми цилиндровых автомобилей). Стандартно они включают поршни, кольца, шатуны, подшипники и коленвал. Использование таких наборов позволяет изменить длину хода поршня, увеличивает крутящий момент и добавляет двигателю 10-15 % объема.

Все детали проходят строжайший контроль качества, имеют больший запас прочности и износостойкости.

Существует несколько базовых вариантов строкер-китов для «низких», «низких-средних» или «средних-высоких» оборотов двигателя.

Установка усовершенствованных элементов топливной системы

Для увеличения мощности двигателя очень важно обеспечить его бОльшим количеством топлива. Это возможно путем доработки топливной системы: установки более мощного насоса, топливной рампы с инжекторами, усовершенствованного топливного регулятора.

Установка дополнительного радиатора

Мощный оттюнингованный двигатель испытывает экстремальные нагрузки и температуры, поэтому требует более совершенной системы охлаждения.

После доработки ДВС крайне желательно заменить основной тосольный радиатор агрегатом большего размера, а также поставить отдельный масляный радиатор.

Установка электрического вентилятора

Стоит отметить, что на современных автомобилях вентиляторы радиатора с механическим приводом практически не используются, их заменяют электрические модели. Система их управления отслеживает температуру двигателя и обеспечивает функционирование механизма охлаждения с помощью бортового компьютера.

Балансировка двигателя – заключительный этап тюнинга

Балансировка двигателя по имеющейся схеме (блюпринтинг) – необходимая при тюнинге ДВС процедура. Она проходит в специально оборудованных мастерских, где проверяется работа распределительного вала, поршней, шатунов, подшипников, маховика. При необходимости настраиваются и изменяются некоторые эксплуатационные параметры деталей.

Общие рекомендации по тюнингу двигателя

• Прежде, чем приступать к доработке двигателя, определитесь с тем, что конкретно вы хотите сделать, иначе велика вероятность лишних затрат
• Перед покупкой тюнинговых запчастей обязательно проконсультируйтесь у специалистов
• В процессе работы, пока двигатель снят, приведите в порядок уплотнительные и крепежные элемент (при необходимости замените прокладки, болты ГБЦ и т.д.)
• Внимательно следите за состоянием двигателя после тюнинга, вовремя меняйте масло

Помните, что в некоторых случаях поставить новый двигатель с лучшими характеристиками целесообразнее, чем дорабатывать старый.

16 способов увеличить мощность двигателя

«Дурь водителя прямо пропорциональна мощности двигателя»

Юмор из Сети

Идею материала подсказала голова неизвестного посетителя, появившаяся в двери. Голова осмотрелась, поздоровалась и изрекла следующее:

— Ребята! А вот как повысить мощность двигателя?

Несколько фраз про степень сжатия и полноту сгорания быстро заставили голову исчезнуть. А у нас в итоге появился вот такой материал. На тот случай, если голова появится снова…

Откуда берется мощность?

Для того чтобы поднять мощность двигателя внутреннего сгорания, есть два пути. Нужно либо заставить топливо работать эффективнее, либо увеличить его потребление. Других путей не существует, поскольку всю свою энергию ДВС черпает исключительно из бензина или дизтоплива. Остается распорядиться энергией сгорания как можно эффективнее.

Снижаем механические потери

Никакой двигатель не выдаст полную мощность, если значительная часть энергии будет уходить на преодоление механических потерь. Избавиться от них полностью невозможно, а вот снизить — реально. Именно с этой целью двигателестроители стали применять облегченные поршни и шатуны, сохраняя их исходную размерность. Такие комплекты для моторов зачастую продаются — тюнингисты этим охотно пользуются. Моторчику становится легче раскручивать массивные детали.

Уменьшаем сопротивление на входе

Без воздуха ДВС мгновенно заглохнет — это понятно. А поскольку добраться до камер сгорания воздуху не очень просто, стоит облегчить ему жизнь. Путей несколько — установить воздушный фильтр нулевого сопротивления, отполировать каналы впускного трубопровода. Сразу отметим, что трубопроводы нынче, в основном, делают из пластика, а потому там много не наполируешь. Да и «нулевик» на входе не подарок. Пусть его сопротивление меньше, чем у штатного фильтра, а потому он не так сильно душит мотор, но это достигается худшей фильтрующей способностью. Иными словами — меньше сопротивление, но больше грязи. Кстати, на двигателях водного транспорта такой проблемы нет…

Повышаем степень сжатия

Чем выше степень сжатия, то есть отношение объема цилиндра к объему камеры сгорания, тем выше его мощность — это азбука. Но просто так степень сжатия не поднять: потребуется механическое вмешательство. Типичные пути — подрезать головку блока цилиндров, применить более тонкую прокладку и т.п.

Увеличиваем рабочий объем

Это еще одна страничка азбуки: чем больше литраж мотора, тем больше от него можно требовать. А увеличить объем можно двумя путями: увеличением хода поршня и диаметра цилиндра.

Наддуваем

Чтобы увеличить количество сгораемого топлива, нужно добавить воздух, а для этого применяют наддув. Способов много — турбокомпрессор, приводные нагнетатели разных типов. Если компрессор на машине уже есть, то его можно попытаться немножко «дожать» — разумеется, в разумных пределах, а то он разнесет все на свете.

Охлаждаем наддувочный воздух

Если воздух, нагретый компрессором, пропустить через интеркулер, то его плотность вырастет, а потому наполнение цилиндров улучшится.

Нагреваем мотор

Чем выше температура ДВС, тем выше его КПД. Понятно, что перегрев — штука опасная, но если поиграть с температурой в небольших пределах (скажем, регулировкой термостата), то можно чего-то добиться. Кстати, той же цели в свое время добивались, отказываясь от приводного вентилятора системы охлаждения в пользу электрического. Тот крутился не постоянно, а только при необходимости, значительно ускоряя прогрев мотора и несколько увеличивая его КПД.

Простейший путь к увеличению мощности — переход на высокооктановый бензин: если, конечно, мотор на него рассчитан. Чем выше октан, тем больше угол опережения зажигания — контроллер введет необходимые поправки, и ваша мощность чуть-чуть подпрыгнет. Любопытно, что большинство представителей нефтехимических компаний сегодня дружно ратуют за безоговорочный переход на 98-й безо всяких «если» — мол, будет только лучше. А если бензин — с улучшенной моющей способностью, то и подавно.

Масло

С маслом все просто. Менее вязкое масло априори сулит меньшее трение, а потому на предельных режимах моторчик сможет выдавить из себя лишнюю лошадиную силу…

Закись азота (NOS)

Закись азота ( N₂O ) при нагревании распадается на кислород и азот. Поэтому во время сгорания топливно-воздушной смеси становится доступным больше кислорода — около 31%, против 21% в обычном воздухе. Это позволяет добавить побольше горючего, выжимая из мотора лишние силы. Кроме того, когда эта закись испаряется, она обеспечивает охлаждение всасываемого воздуха. Плотность растет, кислорода становится больше — и так далее. На практике запаса этой закиси обычно хватает на несколько секунд работы. А ресурс мотора гробится в несколько раз.

Чип-тюнинг

Самое популярное развлечение тюнингистов. Мотор вскрывать не надо, а мощность может вырасти… Обычно увеличивают подачу топлива, добавляя мощность, но ухудшая экологию.

Наращиваем обороты

Разблокировав электронный ограничитель частоты вращения двигателя, обычно можно поднять мощность на самом пике оборотов. Когда-то безнаддувная Хонда выдавала 160 л.с. с 1,6-литрового двигателя. Как? Да просто двигатель крутился почти до 8000 об/мин — почти как на мотоцикле.

Комплектующие

Давно известно, что свечи зажигания, фильтры, высоковольтные провода и прочие комплектующие разных производителей способны выдавать несколько лучшие показатели по сравнению с «серой массой». А если применить всё и сразу? Когда-то мы поставили такой эксперимент на вазовском моторе, заменив все указанные комплектующие на победителей зарулевских экспертиз. Что ж, мощность реально поднялась — до 4–5%! Однако чем выше рейтинг комплектующих, применяемых на конвейере, тем меньшего эффекта можно будет добиться.

Присадки

Присадочники любят обещать сумасшедшие проценты от применения своих снадобий. Зарулевские экспертизы разных лет обычно показывали более скромные результаты — в пределах единиц процентов. А ученые, именующие себя трибологами, всегда утверждали, что применение таких средств нуждается в строго научном подходе. Будем считать, что они правы.

Плюнуть на экологию

Известнейший способ подъема мощности — удалить из автомобиля всевозможные нейтрализаторы, поставить глушитель типа прямоток «самоварная труба», применить извращенный чип-тюнинг, позволяющий увеличить подачу топлива… Рекламировать подобный путь не хотим: просто укажем, что многие нехорошие люди им пользуются.

Омагничиватели и одурачиватели

Способ, дающий огромный прирост мощности — до 50%, а то и более. Во всяком случае, продавцы и производители жонглируют именно такими цифрами. Недостаток тоже известен: на практике ничего такого не получается. Но вера творит чудеса…

Если мы упустили какой-то из приемов увеличения мощности — предложите свой. Удачного пути, независимо от киловаттов и лошадей под капотом!

Драйвер роста: о Центре аддитивных технологий Ростеха

Фото: Александр Уткин

Центр аддитивных технологий Ростеха отмечает трехлетие своей деятельности. Сегодня это крупнейшее в России предприятие, специализирующееся на промышленной 3D-печати полного цикла. Здесь создаются детали для самых масштабных проектов отечественной авиации, таких как двигатели ПД-14, ПД-35, ВК-650В, ВК-1600В, вертолет «Ансат».

К своему дню рождения ЦАТ запускает новые мощности , которые позволят нарастить объем производства в 3,6 раза. В ближайших планах – старт производства первых серийных компонентов для авиадвигателя ПД-14. О работе Центра и преимуществах аддитивного мышления читайте в нашем материале.

Мыслить аддитивно

Аддитивное производство на основе металла – новейшее направление в промышленности, которое сегодня переживает подъем. Это способ создания деталей методом поэтапного добавления материала на основу, также называемый промышленной 3D-печатью. В отличие от традиционного производства, где от заготовки отсекается все лишнее, при 3D-печати изделие, наоборот, постепенно создается из металлического порошка, как бы выращивается.

В основе 3D-печати всегда лежит цифровая модель будущей детали. Ключевое преимущество нового метода – более короткий производственный цикл, который позволяет быстрее выводить готовую продукцию на рынок. Другой важный момент – экономичность и экологичность метода. 3D-принтеры работают с минимумом отходов, позволяя использовать практически столько исходного материала, сколько нужно для производства конкретной детали.

В авиастроении одной из основных характеристик всех комплектующих является их масса. Аддитивное производство позволяет значительно облегчить деталь. А за счет того, что появляется возможность создавать более сложные цельные конструкции, снижается количество отдельных элементов. Соответственно, исключаются многие технологические операции, такие как сварка, сборка. 3D-печать позволяет объединить в одном узле 30-40 элементов без потери функциональности.

При прямом расчете аддитивное производство может показаться дорогостоящим, но нужно учитывать, что 3D-печать дает более широкие возможности. «Аддитивное мышление позволяет создавать конструкции, которые невозможно получить стандартными методами», – утверждает генеральный директор ЦАТ Владислав Кочкуров.

Крупнейший в России

Для масштабного внедрения промышленной 3D-печати на предприятиях Ростеха в 2018 году на площадке ММП им. В.В. Чернышева был создан Центр аддитивных технологий. Организаторами ЦАТ стали холдинги авиационного комплекса Корпорации: ОДК, «Вертолеты России», КРЭТ и «Технодинамика». Центр выступает единым интегратором в области аддитивного производства для предприятий Ростеха.

За три года работы специалистами Центра освоено производство 450 видов деталей. ЦАТ обладает наиболее крупным парком оборудования для 3D-печати в России – 41 единица аддитивного и вспомогательного оборудования. В феврале текущего года Центр прирастет новой техникой, которая позволит на 261% увеличить объемы производства. Кроме того, ЦАТ получил статус сервисной компании полного цикла, что дает возможность организации серийного производства деталей авиадвигателей.

На базе ЦАТ создается распределенная инфраструктура подразделений по работе с аддитивными технологиями на предприятиях Госкорпорации, где инженеры ведут опытные работы, изучают возможности применения 3D-печати на конкретных производствах. Сотрудники ЦАТ проводят обучение по международной программе Additive Minds («Аддитивное мышление»). За два года существования проекта в обучении приняли участие около 100 специалистов. Таким образом, в том числе решается вопрос нехватки кадров в этой еще молодой индустрии.

Как печатают металлом

Центр располагает самым современным оборудованием для промышленной 3D-печати. Здесь применяются две базовые аддитивные технологии: селективного послойного сплавления лазером и прямого лазерного выращивания. Принтеры отличаются габаритами печати и количеством лазеров в рабочей камере. В одном устройстве можно печатать сразу несколько разных деталей.

Технология селективного лазерного сплавления − полная плавка частиц с последующим созданием монолитных моделей − позволяет максимально сократить риски образования микротрещин, вызванных пористостью структур, и повышает качество изделия в сравнении с традиционными литейными процессами. Именно на принтере, работающем по этой технологии, будет запущено первое в ЦАТ серийное производство деталей для авиадвигателя. Здесь будут печататься завихрители фронтового устройства камеры сгорания – важный элемент топливной системы авиадвигателя ПД-14. Примечательно, что эта деталь изначально проектировалась для производства аддитивным методом, традиционными способами ее создать просто невозможно.

Прямое нанесение металла, в отличие от послойного – более быстрый и дешевый процесс, с помощью которого к тому же можно получать изделия больших габаритов. При этом методе деталь выращивается посредством точечного нанесения и сплавления лазером металлического порошка. Прямое нанесение отлично подходит для ремонтных работ, когда нужно нарастить уже существующую деталь: для восстановления геометрии лопаток двигателя, ремонта штампованной или литейной оснастки. Используется лазерное выращивание и для создания биметаллических структур, например когда требуется покрыть дешевый металл более дорогим.

Как уже говорилось, одним из преимуществ аддитивной печати является существенная экономия на материалах. По словам сотрудников ЦАТ, доля вторичного использования исходных материалов в Центре составляет примерно 95%. Перед повторным применением оставшийся после печати металлический порошок пропускается через специальную просеивающую установку. То есть можно говорить о практически безотходном производстве. Для сравнения − при традиционных способах изготовления потери сырья могут составлять до 85%.

Большое внимание уделяется качеству выпускаемых изделий. Во-первых, ЦАТ располагает промышленным сканером для оптической 3D-метрологии, который с помощью оптики сверяет готовую деталь с ее цифровой моделью, выявляя малейшие расхождения. Во-вторых, недавно в Центре открылась собственная лаборатория для различных методов испытаний. В ней образцы изделий проверяются на разрыв, растяжение, сжатие и другие параметры. Кстати, входящий контроль материала тоже максимально жесткий – недоброкачественные исходники могут не только дать брак на выходе, но и испортить дорогостоящее оборудование.

Большие проекты ЦАТ

Центр аддитивных технологий является кооперантом и постоянным партнером компаний Объединенной двигателестроительной корпорации, особенно тесное сотрудничество ведется с ММП им. В.В. Чернышева. Центр производит аддитивным способом детали для новейших модификаций двигателей, что позволяет увеличить надежность моторов и сократить время на их изготовление.

Например, при создании деталей для перспективного вертолетного двигателя ВК-650В с момента получения специалистами Центра финального комплекта конструкторских документов до сборки двигателя для стендовых испытаний прошло меньше четырех месяцев. При традиционных методах изготовления деталей таких сроков достичь невозможно. По проекту около 12% деталей ВК-650В будут выпускаться по аддитивным технологиям. Двигатель разрабатывается с 2019 года и будет использоваться на многоцелевом вертолете Ка-226Т в качестве замены импортных силовых установок.

Еще одна разработка «ОДК-Климов», в которой будут детали, напечатанные в цехах Центра аддитивных технологий, − двигатель ВК-1600В , предназначенный для вертолетов Ка-62. Демонстрационный двигатель уже собран и ожидает стендовых испытаний. Здесь также будет около 10% деталей аддитивного производства, ЦАТ отвечает за элементы компрессорной части. Сертификация двигателя ВК-1600В запланирована в 2023 году.

Для двигателя ПД-35 силами Центра создана опытная партия лопаток холодной части. Это опытный авиационный двигатель-демонстратор ПД-35 разработки «ОДК-Авиадвигатель». Предполагается, что двигатель будет использоваться для установки на перспективные широкофюзеляжные самолеты.

Большим событием Центра аддитивных технологий должен стать запуск в серийное производство завихрителей для двигателя ПД-14. Сейчас на предприятии проходит процесс аттестации технологии производства. Начало производства запланировано на второй квартал 2021 года. Это будет первый серийный проект ЦАТ для авиации.