Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка специализированного нанотвердомера-профилометра и методов контроля физико-механических свойств внутренних поверхностей открытых и глухих каналов для применения в машиностроении и авиакосмической отрасли

Докладчик: Усеинов Алексей Серверович

Должность: Заведующий отделом ФГБНУ ТИСНУМ

Цель проекта:
Целью ПНИ является обеспечение возможности контроля с нанометровым пространственным разрешением наношероховатости, твердости и модуля упругости внутренних поверхностей открытых или глухих каналов в узлах и агрегатах изделий и механизмов, применяемых в машиностроительной и авиакосмической отраслях. Данная цель достигается путем разработки нового типа миниатбрных датчиков, позволяющих проводить регистрацию малых перемещений и нагрузок; новых методик контроля модуля упругости (Юнга), твердости и параметров наношероховатости на внутренних поверхностях, на глубинах, существенно превышающих входной диаметр сквозных или глухих каналов; а также программного обеспечения для управления измерительными процедурами и обработки экспериментальных данных.

Основные планируемые результаты проекта:
Экспериментальный образец специализированного нанотвердомера-профилометра, включая:
- эскизную конструкторскую документацию;
- программное обеспечение для управления измерительными процедурами и обработки экспериментальных данных.
Разрабатываемый экспериментальный образец специализированного нанотвердомера-профилометра должен позволять проводить с нанометровым пространственным разрешением измерение наношероховатости, твердости и модуля упругости (Юнга) поверхности внутри сквозных или глухих каналов диаметром 9 мм и более, на удалении от входного отверстия канала не более 2000 мм.
На базе разрабатываемого экспериментального образца нанотвердомера-профилометра будут разработаны методики контроля модуля упругости (Юнга), твердости и параметров наношероховатости на внутренних поверхностях, на глубинах, существенно превышающих входной диаметр сквозных или глухих каналов, а также размер входных отверстий рабочих полостей и криволинейных каналов
Разработка направлена на миниатюризацию измерительной схемы специализированного нанотвердомера-профилометра до размеров не более 9 мм. Создание новых методик измерения механических свойств будет основано на динамическом вдавливании индентирующего наконечника, что позволит существенно повысить пространственное разрешение при проведении измерений по сравнению с применяемыми лабораторными методиками контроля механических свойств.
В настоящее время данная разработка не имеет аналогов в мире.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
Области применения результатов ПНИ: Транспортное машиностроение (авиа-, авто-, судостроение, системы перекачки нефти и газа и т.д.), контроль параметров металлов, сплавов, модификаторов и лигатур с повышенными конструкционными и функциональными свойствами, материалов с повышенной механической прочностью и химической стойкостью для различных видов транспорта, в том числе для авиационно-космических технологий, судо- и автомобилестроения.
В частности, планируемые результаты могут быть использованы для контроля качества поверхностей в следующих направлениях:
- Детали и узлы изделий в машиностроительной отрасли
- Силовые агрегаты в авиастроительной отрасли
- Агрегаты механизмов в аэро-космической отрасли
Применение создаваемых подходов к измерению механических свойств на глубинах, существенно превышающих входной диаметр сквозных или глухих каналов, а также размер входных отверстий рабочих полостей, позволит существенно усовершенствовать процессы контроля качества создаваемых изделий, что существенно повесит их надежность и, в конечном счете, безопасность при эксплуатации.

Текущие результаты проекта:
- проведен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной и методической литературы, включающей статьи в ведущих российских и зарубежных журналах, монографии и патенты за период с 2004 по 2014 годы;
- проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96;
- проведена сравнительная оценка эффективности возможных направлений исследований;
- выбрано и обосновано направление исследований;
- разработаны варианты возможных технических решений задачи создания экспериментального образца специализированного нанотвердомера-профилометра и проведена их сравнительная оценка;
- изучены основные типы первичных преобразователей, используемых при профилометрии с субмикронным пространственным разрешением и в сканирующей зондовой микроскопии;
- изучены основные типы первичных преобразователей, используемых для задания и измерения силы и глубины индентирования и способ снятия с них информации об измеряемых величинах;
- выбраны технические решения для используемых датчиков контакта острия зонда с исследуемой поверхностью при профилометрии, силы и перемещения при осуществлении инструментального индентирования, а также способа взаимного перемещения поверхности исследуемого объекта и индентора экспериментального образца специализированного нанотвердомера-профилометра, обоснована целесообразность технических решений;
- рассчитаны конструкции основных измерительных узлов разрабатываемого экспериментального образца специализированного нанотвердомера-профилометра;
- проведено аналитическое и численное моделирование основных узлов разработанной конструкции экспериментального образца специализированного нанотвердомера-профилометра;

Работы за счет внебюджетных средств:
- проведено моделирование конструкции датчика в условиях проведения измерений на реальных объектах исследования;
- закуплено оборудование (материалы, комплектующие);