Наработки молодых инженеров

21 сентября в техническом университете в рамках выигранного гранта Российского фонда фундаментальных исследований состоялась II Всероссийская молодежная научно-практическая школа «Упрочняющие технологии и функциональные покрытия в машиностроении». Молодые ученые КузГТУ, Новосибирского государственного технического университета, Алтайского государственного технического университета им. И. И. Ползунова, Бийского технологического института (филиал) ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова» и других вузов представили свои разработки и поделились опытом. Аспирант ИИТМА Кузбасского государственного технического университета Елена Петрова рассказала об уникальной разработке, которая сможет служить альтернативой заграничным запчастям для экскаватора P&H 4100 XPC. Вместе со своим научным руководителем – кандидатом технических наук, доцентом Виктором Князьковым, а также доктором технических наук, профессором Александром Смирновым и ведущим инженером-технологом АО ХК «СДС-Уголь» Николаем Мелкозерных она работает над деталью американского экскаватора – «пальцем» или, иными словами, осью соединения ковша и стрелы. Задача ученых – сделать деталь такой, чтобы она была эффективна в работе и обеспечивала целый комплекс специальных свойств: устойчивость к ударным нагрузкам при низких температурах, износостойкость поверхности трения и др. Для этого на ось соединения ковша и стрелы наносится специальный слой, который придает высокие механические свойства деталям горнодобывающего оборудования во время его эксплуатации, прежде всего осям, втулкам и т. д. Это те детали, которые несут основную нагрузку в работе, и от их поломки может «встать» все оборудование. Секрет состава специального покрытия ученые пока не раскрывают. В настоящее время работа на этапе исследований. Ученые выявляют особенности формирования зон термического влияния при наплавке на ось дополнительного слоя. После этого пройдут ее испытания. В вузовской лаборатории контроля качества деталей машин на кафедре технологии машиностроения проводится макроанализ, микроанализ, спектральный анализ и измерение микротвердости данной «оси». Инновация исследователей КузГТУ позволит экскаваторам на разрезах Кузбасса работать без помех – в случае поломки соединений ковша и стрелы детали не придется заказывать за рубежом. Их производство можно будет наладить на базе машиностроительных предприятий области. Магистрант кафедры технологии машиностроения Роман Лунин поделился идеями модернизации специального станка для размерного совмещенного обкатывания. Под руководством доктора технических наук профессора Валерия Блюменштейна он разрабатывает специальную конструкцию станка с использованием современной технологии проектирования. – На нынешних машиностроительных предприятиях высоки требования к точности геометрических форм и размеров деталей, а также к производительности их изготовления. Одним из путей решения задачи управления качеством поверхностного слоя является применение комбинированных и совмещенных процессов поверхностного пластического деформирования и, в частности, способа размерного совмещенного обкатывания (РСО), – отмечает Роман. Задача магистранта – сделать конструкцию станка более рациональной и оптимальной. Основные направления совершенствования устройства – перевод чертежей в электронный вид, чтобы сделать их пригодными для промышленного использования, а также применение современной гидравлической системы, что позволит улучшить работоспособность станка. Также Роман уверен, что для обработки различных поверхностей необходимо перевести устройство для размерного совмещенного обкатывания на станки с числовым программным управлением (ЧПУ). В настоящее время проводится проектирование узлов и деталей станка и привязка устройства для РСО к станку с ЧПУ. Это, по мнению автора, повысит точность и качество поверхностного слоя деталей и, в первую очередь, штоков гидроцилиндров горно-шахтного оборудования. С точки зрения организаторов II Всероссийской молодежной научно-практической школы «Упрочняющие технологии и функциональные покрытия в машиностроении», данная работа является инновационной, аналогов в настоящее время задуманному устройству нет. Созданный модернизированный станок планируется встроить в новый технологический процесс изготовления гидравлических пар горношахтного оборудования. Магистрант второго курса Кристина Митрофанова представила исследование «Конечно-элементное моделирование поверхностного пластического деформирования мультирадиусным роликом». Под руководством д-ра техн. наук профессора Валерия Блюменштейна ею проведена модификация поверхностного слоя детали поверхностным пластическим деформированием (ППД) сложнопрофильным инструментом. Это вид отделочно-упрочняющей обработки, при котором не образуется стружка, а происходит упруго-пластическое деформирование поверхностного слоя заготовки. Особенность этого способа обработки – создание большего гидростатического давления в очаге деформации за счет оригинальной конструкции мультирадиусного ролика. Образцы из конструкционной стали обрабатывались мультирадиусным роликом в упругом режиме. По окончании действий выполнялась пробоподготовка, включающая вырезку сегментов, многократное шлифование и полирование, а также запрессовку в эпоксидную смолу. Автором получена высокая сходимость результатов по методу конечных элементов, который широко используется для решения задач механики деформируемого твердого тела, теплообмена, гидродинамики, электродинамики и экспериментально – по распределению микротвердости. Установлено, что данный процесс позволяет получить больший упрочняющий эффект при обеспечении высоких эксплуатационных показателей обрабатываемых деталей. В планах молодого ученого – выполнить тонкие физические исследования с целью установления закономерностей пластического течения металла в процессе обработки. По итогам школы все участники получили сертификаты, а лучшие научные доклады отмечены дипломами. Интерес к работе научной школы проявили сотрудники ряда машиностроительных предприятий, включая ОАО «Кемеровохиммаш», ЗАО «Автосельхозснаб», ООО «Фалар» и другие. Полученные результаты будут предложены им и иным машиностроительным предприятиям в виде пакета методик, инструментов и технологий.