Новое поколение термообработки металла

№96 (5900) от 11 декабря 2020

В Рязани создают новые способы улучшения свойств сплавов для промышленного применения

В XXI веке условия развития реального сектора экономики требуют особого подхода к обновлению технологий. Инженерия и цифровизация дают многое, но в последнее время стала явно ощущаться нехватка новых материалов. Они требуются для того, чтобы осуществить давно задуманные промышленные проекты. Необходимые расчеты машин будущего, которые способны серьезно в очередной раз изменить мир и сделать привычные процессы еще более эффективными, уже имеются. Но воплотить их в реальности мешает отсутствие сплавов, которые пока не существуют. К счастью, здесь хорошо помогает теория. Она наглядно показывает, в каком перспективном направлении может развиваться металлургия, химия полимеров и прочие направления прикладной науки. Большое количество научных групп по всему миру ищут рецепты новых составов таких материалов, которые позволят осуществить давние или самые свежие мечты инженеров. Одна из таких групп работает в Рязани, в филиале Московского политехнического университета, а руководит ею старший преподаватель кафедры «Механико-технологические дисциплины», ответственная за проектную деятельность Анастасия Посалина. С ней мы и беседуем о том, какие открытия в ближайшее время могут родиться в стенах вуза и выйти за его пределы, прославив Рязань не только в научном, но и в промышленном мире.

Р.В. – Расскажите, какими конкретно исследовательскими программами вы занимаетесь и что можно ждать на выходе?

А.П. – Мы с моими научными группами занимаемся разно­образной проектной деятельностью. В частности, сейчас развивается интересная тема с разработкой деформационного упрочнения двухфазных сталей. Это очень важно для технологического прогресса на предприятиях машиностроения. Если не слишком сильно углубляться в детали, то мы стараемся создать стальные сплавы с уникальными механическими свойствами за счет получения металла с заданной структурой. Феррито-мартенситные стали обладают повышенной прочностью за счет мартенсита и повышенной пластичностью за счет феррита. Как показывает практика, материалы с такими различающимися свойствами обладают комплексом положительных свойств, который не достигается ни при каких других способах упрочнения. Термически упрочненные металлы отличаются и оригинальными свойствами при сопротивлении разрушениям. Впервые идея создания металлических материалов нового поколения появилась в Японии. Тогда рассматривалась возможность применения всего этого в автомобильной промышленности, с возможно прорывными последствиями для нее. Но затем эта технология стала распространяться на другие направления производства. В ближайшем будущем в первую очередь такие стали будут применяться в крепежных изделиях. Из них хорошо изготавливать метизы, которые потом будут закреплять особо ответственные технологические узлы.

Р.В. – Как вы разрабатываете новые структуры сталей?

А.П. – Мы получаем уникальную структуру при помощи сложной термообработки. Сначала экспериментальный состав нагреваем в печи, затем с заданными параметрами охлаждаем в специальном растворе. Все необходимые установки есть непосредственно в рязанском политехе. Такие работы проводятся совместно со студентами, которые постигают основы закалки и отпуска металлов, так что получается система работы с полным погружением подрастающего поколения не просто в практическое образование, а в науку. Изыскания проводятся по заказу ряда рязанских предприятий, которым важно как можно быстрее взять на вооружение сплавы и их структуры с новыми характеристиками. Это необходимо для уверенной конкуренции. Вот сейчас еще одной очень актуальной темой является повышение стойкости штамповочного инструмента. Она нужна там, где этот инструмент нагревается до температур более 1000 градусов Цельсия. Разумеется, в таком режиме идет быстрый износ инструмента. Наши разработки смогут повысить износостойкость в несколько раз. В настоящее время мы разработали теоретические основы проекта и находимся в начале пути практических исследований.

Р.В. – Сколько людей работает над проектами под вашим руководством?

А.П. – По каждому конкретному направлению исследований работают несколько человек. Иногда задачи, связанные с определенными изысканиями, разбиваются на отдельные части, и над каждой работает своя группа. В исследованиях участвуют не только аспиранты и магистры, но и студенты-бакалавры. Если брать такие сложные и ответственные темы, как двухфазные стали, а это передний край прикладного материаловедения, над ними работают авторские коллективы, состоящие из профессорско-преподавательского состава института и промышленных предприятий. Новые стали для крепежа мы разрабатываем уже более трех лет. А если говорить об изучении новых характеристик структурных составляющих материалов, то в этой теме мы работаем уже около десяти лет. К сожалению, работа ведется не так активно, поскольку не все предприятия готовы заниматься продолжительными совместными научными исследованиями.

Р.В. – Какие есть в активе ваших научных групп статьи и публикации?

А.П. – Есть серия публикаций по сплавам, которые уже подготовлены к изданию. А из вышедшего можно назвать статьи по закалке крупногабаритных зубчатых колес. С этого я начинала свою научную деятельность. Очень ценно, что эта технология была применена на одном из машиностроительных предприятий, где требовалось повысить характеристики ответственных узлов в механизмах. Так вот там удалось термическое упрочнение зубчатых колес весом по 4 тонны каждая. Мы создали специальную технологию с самоотпуском металла. Еще есть ряд статей по нашей общей проектной деятельности, к примеру, по методам термообработки металлов в полимерах или маслах. Есть и нехарактерные проекты, которыми мы тоже активно занимаемся со студентами в рамках дисциплины «Проектная деятельность». Например, мы создали развивающие столы для детских домов, это полностью оригинальная разработка. Их подарили Рязанскому дому ребенка. Студентка Вероника Рябинкина вплотную занялась поиском и разработкой такого устройства. Задача требовала не только творческого подхода, но и знания поведения детей, их потребностей, а также того, что позволит им быстрее развиваться.

Р.В. – Какие рязанские предприятия помогают вам в создании новых технологий?

А.П. – В этом году к нам в плане конструкторской деятельности подключилось АО «РКБ «Глобус». В учебной деятельности нас очень хорошо поддерживают ОАО «Тяжпрессмаш», АО «ГРПЗ», ООО ЗВК «Бервел», которые проявляют активность и заинтересованность в том, чтобы в Рязани рождались новые практико-ориентированные технологии. Часть новых идей и решений идет в высокотехнологичную область, одному из предприятий предложно создать аналог суперизоляционного материала «Старлайт». Некоторое время назад в Британии получена пластическая масса из 20 полимеров, которая может выдерживать колоссальные температуры. В ходе проведения лабораторных испытаний он даже смог выдержать жар ядерного взрыва. Материал при всем этом обладает хорошей пластичностью. Новые технологии материаловедения манят вперед, и мы со студентами и аспирантами рязанского политеха, моими коллегами надеемся на внедрение разрабатываемых передовых технологических процессов и материалов на машиностроительных предприятиях России.

Михаил Скрипников