Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка технических решений анодно-катодного массопереноса для формирования покрытий с заданными свойствами

Номер контракта: 14.576.21.0035

Руководитель: Беляков Анатолий Васильевич

Должность: Заведующий лабораторией "Защитные покрытия элементов оборудования ТЭС"

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
электроискровое легирование (эил), электроискровые покрытия, анод, катод, анодно-катодный перенос, паровые и газовые турбины, рабочие лопатки, износостойкие сложнолегированные сплавы, износостойкие покрытия, эрозионный, абразивный износ, коррозия, коррозионная стойкость, аппликатор, генератор эил.

Цель проекта:
1. Исследование анодно-катодного массопереноса материалов при вращении анода в процессе электроискрового легирования (ЭИЛ) и создание экспериментальной установки с вращающимся аппликатором для формирования покрытий с заданными свойствами. Задачи: - получение кинетических характеристик анодно-катодного электромассопереноса при вращающемся аноде аппликатора в зависимости от вида электродного материала, скорости вращения, размеров электрода, энергии единичного импульса анодно-катодного разряда; - разработка научно-технических основ формирования защитно-упрочняющих покрытий с заданными эксплуатационными свойствами, направленными на повышение эрозионной, коррозионной и эрозионной стойкости деталей машин, в т.ч. и энергетического оборудования; - разработка теоретических основ для создания экспериментальной установки для формирования электроискровых покрытий с вращающимся анодом аппликатора; - разработка и создание лабораторного стенда для исследования кинетических характеристик анодно-катодного электромассопереноса при вращающемся аноде аппликатора; - разработка экспериментального образца установки с аппликатором с вращающимся анодом.; - оптимизация параметров формирования защитно-упрочняющих электроискровых покрытий на экспериментальной установке (частота вибрации и скорости вращения электрода, характеристики единичного разрядного импульса экспериментальной установки относительно каждого из группы обрабатываемых материалов); - исследование влияния газовой среды (воздуха, аргона, азота) на параметры электромассопереноса материла вращающегося анода (электрода-инструмента) на катод (обрабатываемая деталь); - проведение трибологических исследований на износостойкость покрытий, на эрозионную стойкость и коррозионную стойкость; - проведение механических испытаний (кратковременная прочность, относительное удлинение, относительное сужение), проведение испытаний на прочность сцепления электроискровых покрытий с подложкой; - проведение профилометрических исследований; - проведение исследований по определению химического и фазового состава электроискровых покрытий, полученных на оптимальных параметрах экспериментальной установки. - проведение испытаний установки с вращающимся анодом аппликатора и создание технологического регламента по ее использованию для формирования защитно-упрочняющих электроискровых покрытий с заданными свойствами; - разработка рекомендаций по доводке экспериментальной установки до промышленного образца. 2. Исследование анодно-катодного массопереноса материалов при вращении анода в процессе электроискрового легирования (ЭИЛ) должно обеспечивать: - определение оптимальных характеристик процесса анодно-катодного массопереноса с использованием аппликатора с вращающимся анодом; - создание экспериментального образца установки с аппликатором с вращающимся анодом для формирования защитно-упрочняющих функциональных электроискровых покрытий с заданными свойствами. Научно-технические результаты, полученные в ходе выполнения проекта, должны обеспечивать получение технологического процесса формирования электроискровых защитно-упрочняющих покрытий на металлах и сплавах на уровне зарубежных производителей

Основные планируемые результаты проекта:
1. Перечень научных и научно-технических результатов, подлежащих получению при выполнении ПНИ:
• промежуточные и заключительный отчеты по ПНИ;
• отчет о патентных исследованиях;
• результаты теоретических исследований процесса анодно-катодного массопереноса материалов в процессе электроискрового легирования;
• результаты анализа вариантов возможных решений задачи получения электроискровых покрытий с заданными свойствами и проведение их сравнительной оценки;
• обоснование оптимального варианта решения задачи получения электроискровых покрытий с заданными свойствами;
• эскизная конструкторская документация на лабораторный стенд для изучения процесса анодно-катодного электромассопереноса в составе в составе генератора импульсов и аппликатора с вращающемся анодом;
• лабораторный стенд для изучения процесса анодно-катодного электромассопереноса в составе в составе генератора импульсов и аппликатора с вращающемся анодом;
• программа и методики исследовательских испытаний определения свойств материалов с покрытиями и экспериментального образца установки с аппликатором с вращающимся анодом;
• лабораторная методика формирования покрытий на образцах для проведения эрозионных, адгезионных и трибологических испытаний;
• результаты экспериментальных исследований процесса электромассопереноса с вращающимся анодом;
• эскизная конструкторская документации на экспериментальный образец установки с аппликатором с вращающимся анодом;
• экспериментальный образец установки с аппликатором с вращающимся анодом;
• лабораторная методика формирования покрытий на образцах для проведения эрозионных, адгезионных, коррозионных, механических и трибологических испытаний;
• результаты проведения эрозионных, адгезионных, коррозионных, механических и трибологических испытаний;
• анализ результатов теоретических исследований и результатов исследовательских испытаний экспериментального образца установки для формирования защитно-упрочняющих покрытий с аппликатором с вращающимся анодом;
• оценка полноты решения задачи и достижения поставленных целей ПНИ;
• оценка эффективности полученных результатов в сравнении с современным научно-техническим уровнем;
• рекомендации по возможности использования результатов проведенных ПНИ в реальном секторе экономики;
• проект технического задания на проведение ОКР по теме: «Создание опытного образца установки по формированию защитно-упрочняющих покрытий на основе аппликатора с вращающимся анодом».

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Создание опытного образца установки по формированию защитно-упрочняющих покрытий на основе аппликатора с вращающимся анодом. выполнение проекта позволит обеспечить применение новых материалов покрытий для создания высокоэффективного абразивостойкого, противоэрозионного покрытия для элементов проточной части паровых и газовых турбин, изнашивающихся элементов транспортных систем.
2. Разрабатываемая мобильная установка будет обеспечивать формирование покрытия в инертных и других рабочих газах, обеспечивая повышенную производительность и возможность получения покрытий с заданными свойствами. Образец установки и конструкции аппликаторов будут защищены патентами на изобретения и промышленные образцы. Установка будет обеспечивать возможность использования электромагнитных, электромеханических и пневматических аппликаторов с вибрирующим и вибрирующе-вращающимся анодом.
3. Разработка такого типа установки не имеет аналогов в мире.
4. Исследование процесса анодно катодного электромассопереноса, выявление закономерностей и разработка новых элементов. Создан макет установки. проводится отработка элементов.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Машиностроение (авиационно-космическая промышленность, судостроение, станкостроение, оборонная техника, сельское хозяйство, энергетическое машиностроение, атомная энергетика, железнодорожный и автомобильный транспорт, метро и прочее), ремонт изнашивающихся частей различных отраслей народного хозяйства.
2. Использование установки и технологического процесса широкой номенклатуры покрытий для повышения ресурса и надежности деталей машин, используемых в народном хозяйстве. Изготовление и продажа установок для нужд отдельных отраслей народного хозяйства.
3. Результаты выполняемого проекта будут служить отправной точкой для новых образцов оборудования с автоматизированной системой формирования покрытий с заданными свойствами.
4. В настоящий период времени демонстрация отдельных разработок, выполняемых в рамках проекта, вызывает интерес у различных стран, которые заключают соглашения на сотрудничество в перспективе использования результатов. Демонстрация разрабатываемого макета установки на Московском Международном салоне "Архимед-2015" позволила получить серебряную медаль, демонстрация установки на Международной выставке "Крым Hi-tech-2014" была отмечена получением Гран-при выставки. В 2015 г. на Международном салоне Тесла-Фест-2015 решения, используемые в установке для формирования покрытий обеспечили получение 2-х Золотых медалей. Результаты проводимых исследований периодически докладываются на конференциях, семинарах и симпозиумах, проводимых в Российской Федерации и за рубежом, в том числе и в рамках мероприятий, проводимых Министерством образования и науки Российской Федерации. Результаты проводимых исследований публикуются в различных научных журналах.

Текущие результаты проекта:
Разработаны технические требования к генератору электроискровых импульсов и аппликатору с вращающимся анодом;
Разработана эскизная конструкторская документация на экспериментальный образец установки с аппликатором с вращающимся анодом;
Составлен акт об изготовлении экспериментального образца установки;
Разработана Программа и методики исследовательских испытаний для определения свойств материалов с покрытиями;
Разработана Программа и методики экспериментальных исследований по оценке эрозионных, адгезионных и трибологических характеристик защитно-упрочняемых покрытий.