Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка и исследование процессов (технологий) получения стальных конструкционных наноматериалов и изделий из них

Докладчик: Шаврин Олег Иванович

Должность: заведующий кафедрой, Заведующий кафедрой "Производство машин и механизмов"

Цель проекта:
1 Получение значимых научных результатов, раскрывающих закономерности термодеформационного формирования наноструктур в конструкционных сталях (калиброванных сталях, проволоке) в процессе их производства. 2 Получение научных результатов, раскрывающих закономерности влияния наноструктур на характеристики конструктивной прочности сталей в различных условиях эксплуатации. 3 Разработка технологий мирового уровня производства высокопрочных конструкционных сталей со сформированной наноструктурой, обеспечивающих экспортный потенциал. Обеспечение увеличения долговечности деталей изделий машиностроения не менее чем в 10 раз, снижение их материалоемкости на 20-30 %. 4 Разработка технологий, использующих закономерности термодеформационного формирования наноразмерной структуры в процессе изготовления базовых деталей изделий машиностроения.

Основные планируемые результаты проекта:
1 Принципы построения эффективных комплексных технологических методов повышения конструктивной прочности конструкционных сталей и деталей изделий машиностроения за счет формирования в сталях наноразмерной структуры.
2 Технологическая и математическая модели термодеформационного процесса формирования наноразмерной структуры в конструкционных сталях и изготовленных из них деталях изделий машиностроения.
3 Закономерности влияния технологических параметров термодеформационной обработки на формирование наноразмерной структуры в конструкционных сталях.
4 Закономерности влияния наноразмерной структуры на прочностные и эксплуатационные характеристики конструкционных сталей и деталей изделий машиностроения в различных условиях нагружения.
5 Эскизная технологическая документация на получение калиброванной стали со сформиро-ванной наноразмерной структурой.
6 Экспериментальные образцы калиброванной стали со сформированной наноразмерной структурой.
7 Эскизная технологическая документация на получение стальной проволоки со сформирован-ной наноразмерной структурой.
8 Экспериментальные образцы стальной проволоки со сформированной наноразмерной струк-турой.
9 Эскизная конструкторская документация на экспериментальные образцы деталей изделий машиностроения: винтовых цилиндрических пружин, валков станов холодной прокатки, пальцев траков гусениц, труб.
10 Эскизная технологическая документация для изготовления экспериментальных образцов деталей изделий машиностроения (винтовых цилиндрических пружин, валков станов холодной прокатки, пальцев траков гусениц, труб) из проволоки и калиброванной стали со сформированной наноразмерной структурой.
11 Экспериментальные образцы деталей изделий машиностроения: винтовых цилиндрических пружин, валков станов холодной прокатки, пальцев траков гусениц, труб.
12 Эскизная конструкторская документация на макет экспериментального оборудования для исследования технологии термодеформационного формирования наноразмерной структуры в проволо-ке.
13 Эскизная конструкторская документация на макет экспериментального оборудования для исследования технологии термодеформационного формирования наноразмерной структуры в калибро-ванной стали.
14 Макет экспериментального оборудования для исследования технологии термодеформаци-онного формирования наноразмерной структуры в проволоке.
15 Макет экспериментального оборудования для исследования технологии термодеформаци-онного формирования наноразмерной структуры в калиброванной стали.
16 Эскизная конструкторская документация на макеты экспериментального измерительно-испытательного оборудования для исследования эксплуатационных характеристик экспериментальных образцов деталей изделий машиностроения (винтовых цилиндрических пружин, валков станов холодной прокатки, пальцев траков гусениц, труб), изготовленных из проволоки и калиброванной стали со сформированной наноразмерной структурой.
17 Макеты экспериментального измерительно-испытательного оборудования для исследования эксплуатационных характеристик экспериментальных образцов деталей изделий машиностроения (винтовых цилиндрических пружин, валков станов холодной прокатки, пальцев траков гусениц, труб), изготовленных из проволоки и калиброванной стали со сформированной наноразмерной структурой.
18 Эскизная конструкторская документация на лабораторные образцы устройств для нагрева проволоки.
19 Эскизная конструкторская документация на лабораторные образцы устройств для нагрева прутков.
20 Лабораторные образцы устройств для нагрева проволоки.
21 Лабораторные образцы устройств для нагрева прутков.
22 Научные основы технологий производства отдельных видов металлургической продукции (проволоки, калиброванной стали) и деталей изделий машиностроения с термодеформационным формированием наноразмерной структуры.
23 Классификатор высоконагруженных деталей изделий машиностроения, повышение эксплуатационных характеристик которых возможно термодеформационной обработкой, формирующей наноразмерную структуру.
24 Проект предварительного национального стандарта на проволоку со сформированной наноразмерной структурой.
25 Проект предварительного национального стандарта на калиброванную сталь со сформированной наноразмерной структурой.
26 Проект технического задания на выполнение ОКР и ОТР по теме "Создание производства высокопрочной проволоки со сформированной наноразмерной структурой".
27 Проект технического задания на выполнение ОКР и ОТР по теме "Создание производства высокопрочной калиброванной стали со сформированной наноразмерной структурой".


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Исследования процессов формирования наноразмерной структуры в конструкционных сталях будут положены в основу технологий производства высокопрочных, с повышенным ресурсом работоспособности базовых, высоконагруженных деталей изделий машиностроения. Недостаточная конструктивная прочность таких деталей вынуждает конструкторов увеличивать габариты и, соответственно, массу деталей. Часто, в виду недостаточной долговечности деталей, производители комплектуют поставляемые изделия запасными частями. Например, в стрелковом оружии комплектация оружия несколькими запасными пружинами производится часто.

Использование результатов работы возможно в производстве следующей продукции.
Это:
1. Оборонная техника.
1.1. Стволы артиллерийских систем с прочностью 1400 МПа и выше.
1.2. Стволы стрелкового оружия с повышенной на 20-30% износостойкостью.
1.3. Детали ходовой части транспортных машин - пальцы траков, катки с пониженной на 20-30% массой и повышенной долговечностью в 10 раз и выше.
1.4. Винтовые цилиндрические пружины с пониженной на 30-40% массой и повышенной более чем в 1-20 раз долговечностью (для оборонной техники, оружия, автомобилей, сельскохозяйственной техники, железнодорожного транспорта, амортизационных устройств в строительстве).
1.5. Различные колеса (в том числе железнодорожные и прочие) испытывающие высокие контактные нагрузки в целях повышения износостойкости до 10 раз.

2. Общегражданского назначения.
2.1. Валки станов холодной прокатки листов и ленты в черной и цветной металлургической промышленности с повышением износостойкости до 5 раз.
2.2. Коленчатые и распределительные валы дизельных двигателей, цилиндрические детали типа штоков, штанг гидромеханизмов с повышенной износостойкостью до 5 раз.
2.3. Металлургическая продукция - высокопрочные прутки, проволока с повышенной на 20-30% статической прочностью для изготовления деталей с увеличенной в десятки раз эксплуатационной долговечностью.
2.4. Детали с крупногабаритными плоскими поверхностями с целью уменьшения в десятки раз износа.
2.5. Стальные канаты различного назначения с увеличенным сроком службы не менее чем в 5 раз.
2.6. Кордовая проволока для автомобильных шин с увеличенной в 2-5 раз долговечностью при усталостном изгибе.
2.7. Арматурная сталь с увеличенной на 20-30% прочностью.
2.8. Пружины различного типа и назначения с повышенной до 10 раз долговечностью.

Перечень продукции, в производстве которой могут быть использованы результаты исследования, говорят о масштабности практического применения результатов работы. Они будут использоваться и в отдельных отраслях (металлургии, машиностроении) и в межотраслевом направлении. Например, высокопрочная стальная проволока с наноразмерной структурой продукт металлургической отрасли, а пружины, канаты из нее по уровню качества новый вид продукции уже в машиностроении. Арматурная сталь продукция металлургическая, новый вид железобетонных конструкций пониженной массы - строительная.

Планируемые к получению результаты дадут толчек к формированию и созданию новых технологических решений для производств изделий машиностроения с повышенным ресурсом работоспособности, уменьшенной массой. Будут созданы предпосылки для объемного импортозамещения, развития экспорта продукции. Технологии и производства будут соответствовать концепции и современным представлениям о шестом технологическом укладе развития мировой экономики.

Текущие результаты проекта:
В соответствии с п.п. 1.5 План-графика исполнения обязательств начаты работы по разработке
эскизной конструкторской документации на макеты экспериментального оборудования:
- для исследования технологии термодеформационного формирования наноразмерной структуры
в проволоке;
- для исследования технологии термодеформационного формирования наноразмерной структуры
в калиброванной стали.
Подготовлены технические задания для проведения аукционов на выполнение работ по п/п 1.2, 1.4
План-графика выполнения обязательств.

Индустриальным партнером выполнены работы по подготовке площадей для проведения
технологических исследований, обеспечивающих работу экспериментального оборудования:
- электрообеспечение;
- подвод охлаждения компонентов экспериментального оборудования и образцов в
технологическом процессе;
- подвод сжатого воздуха;
- обеспечение требований пожаробезопасности.

В соответствии с п/п 1.7 План-графика выполнения обязательств в течении отчетного периода
получены коммерческие предложения на поставку оборудования индукционного
нагрева для изготовления лабораторных образцов устройств нагрева проволоки и прутков от
организаций РФ в объеме 10. Это позволило организовать аукционы на изготовление и поставку
оборудования индукционного нагрева с использованием площадки Сбербанк-АСТ.
Индустриальный партнер провел работы по подготовке площадей для проведения
технологических исследований, обеспечивающих работу экспериментального оборудования.