Ученые Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого с помощью
технологии электродугового выращивания изготовили крыльчатку — колесо центробежного
компрессора.

Это элемент проточной части устройства, который предназначен для
перемещения воздушных масс, газовых смесей или жидкостей. Ранее никто в мире не использовал
аддитивные технологии для производства таких крупных изделий, подчеркивают специалисты.
При этом новый способ позволяет в разы быстрее и дешевле изготавливать детали по
сравнению с традиционными подходами. Крыльчатка успешно прошла стендовые испытания.
Исследование проведено при поддержке Программы развития Санкт-Петербургского
политехнического университета Петра Великого на 2025–2036 годы в рамках реализации
программы «Приоритет-2030» (нацпроект «Молодежь и дети»).

Новый подход к производству колес центробежных компрессоров – крыльчаток предложили
ученые СПбПУ. Крыльчатки – это целый класс изделий, которые могут быть частью
центробежного компрессора, перекачивающего агрегата или насоса. Такие устройства
необходимы для многих отраслей промышленности, но особенно актуальны в энергетической
сфере – для перемещения газа по магистральным газопроводам. Традиционный способ
изготовления крыльчаток – это механическая обработка металлических заготовок, однако это
достаточно затратный процесс и с точки зрения стоимости материалов, и с точки зрения времени
на работу.

В Политехе предложили использовать для изготовления крыльчатки электродуговое выращивание
из металлической проволоки, которая плавится за счет энергии горения электрической дуги. В
процессе плавления металл переносится слой за слоем, формируя заготовку изделия. На его
прочность влияют выверенное сочетание скорости движения при выращивании, а также скорость
подачи проволоки, мощность дуги, состав металла проволоки и т.д.

«При традиционном способе изготовления масса заготовки в семь раз больше массы конечной
детали. Инженеры механически обрабатывают металл подобно художнику, который
вытачивает скульптуру из куска мрамора. При этом большая часть металла (86% от массы
изначальной заготовки) превращается в стружку, это долгий и дорогой процесс. Наша же
технология позволяет получить заготовку детали всего на 15% превышающую по массе конечное
изделие, т.е. коэффициент использования материала (КИМ) составляет 0,86. При традиционном
способе КИМ — 0,14. Мы значительно экономим дорогостоящий материал, а вместе с тем мы в
разы ускоряем процесс изготовления крыльчатки», — отметил кандидат технических наук,
заведующий Лабораторией легких материалов и конструкций Института машиностроения,
материалов и транспорта СПбПУ Олег Панченко.

Изготовленный в лаборатории Политеха образец успешно прошел серию стендовых испытаний,
условия которых были аналогичны эксплуатационным. Крыльчатку раскручивали до 18 тысяч
оборотов в минуту. После испытаний инженеры отсканировали крыльчатку и сравнили с
трехмерной моделью, с помощью которой готовили программу для печати. Анализ не показал
отличий в снимках, а значит, геометрия детали не нарушилась. Ранее в мире не использовали
электродуговое выращивание для изготовления подобных крупных изделий.

Разработанная в Политехе технология может быть использована для изготовления крыльчаток на
существующих российских производственных линиях и не потребует их значительной
перестройки, отмечают специалисты.

Исследование проведено при поддержке Программы развития Санкт-Петербургского
политехнического университета Петра Великого на 2025–2036 годы в рамках реализации
программы «Приоритет-2030» (нацпроект «Молодежь и дети»).