В Днепропетровском Национальном горном университете созданы ремонто-смазочные наноматериалы, уже применяемые некоторыми компаниями ГМК Украины.

Кафедра технологии горного машиностроения (ТГМ) – одно из старейших и ведущих научно-образовательных подразделений НГУ. В последние годы ее научные разработки идут по трем основным направлениям: высокоэнергетическая обработка материалов, иначе «сварка взрывом»; использование «геомодификаторов трения» в металлургическом и горнодобывающем оборудовании; разработка АСУ проектирования литейных процессов для ГМК Украины. В частности, вместе с НПФ «Маскарт» и фирмой «ДнепроТехРемонт» кафедра ТГМ ищет, создает и внедряет специальные ремонтно-смазочные наноматериалы. Они улучшают работоспособность и повышают ресурсы агрегатов ГМК при повышенных износе и трении.

Мы вводим в работающие машины отрасли оригинальные инновационные «геомодификаторы трения», которые при взаимодействии с металлами их деталей приводят к частичному или полному преодолению трибологического барьера. Причем, эти модификаторы – сверхмелкодисперсный порошок из украинских природных минералов на наноуровне, – рассказывает многолетний глава кафедры, проф., д.т.н., Заслуженный деятель науки и техники Украины, академик Нью-Йоркской Академии наук Ростислав Петрович Дидык. – Основой наших наносмазок является минерал серпентин, который сначала случайно открыли при бурении сверхглубоких скважин на Кольском полуострове. Раньше мы покупали его у россиян, но на просьбы специалистов ТГМ найти такой камень в Украине отозвался проректор НГУ, проф. Юрий Хоменко. Он достаточно быстро в соседней Запорожской области этот камень отыскал. Потом «ДнепроТехРемонт», наш давний и эффективный научно-деловой партнер, научилась его обогащать и получать тонкодисперсный порошок-«геомодификатор», добавляемый в узлы с высокими режимами износа и трения».

Эффект от его использования весьма замечателен: поверхность почти полностью восстанавливает свои параметры, происходит ревитализация – регенерация истертых плоскостей деталей машин. Это наглядно показано на примере обработки поворотных шестеренок гигантского шагающего экскаватора на Марганецком ГОКе. Новая «каменная смазка» стала предметом детальных и глубоких НИОКР с точки зрения «металлофизических явлений».

Ученые кафедры ТГМ подтвердили, что в процессах восстановления металлоструктуры с применением новых смазок в полной мере проявляется наноэффект. Запатентованные разработки кафедры сейчас также успешно внедрены на меткомбинате «Арселор Миттал Кривой Рог». Тут оригинальным геомодификатором обработали шейки валков прокатных станов МС и ПС. Это видоизменило их рабочую поверхность, а также вдвое увеличило рабочий ресурс этого уникального оборудования. Эти тяжелые валки сейчас прокатывают большие партии самой главной криворожской металлопродукции – арматуры. После серии успешных испытаний в горячих цехах АМКР и ряда публикаций во всеукраинских научно-технических изданиях к разработкам проявили большой интерес руководители ОАО «Коминмет». А на «Днепропетровском трубном заводе» и «Интерпайп-НТЗ» применение новых «каменных смазок» уже закреплено в технологических регламентах.

Новые композиции «Мегафорс» и «Керамойл» получили необычную рекламу на ежегодной интернациональной промышленной выставке «Машпром-2009» в Днепропетровске. В качестве одного из экспонатов там был представлен обычный двигатель внутреннего сгорания, работавший… без масла.

Работал движок очень даже нормально, а потому, что в нем были практически применены нанотехнологии от днепропетровских ученых и производственников», – рассказывает руководитель компании «Маскарт» Григорий Яковлевич Мищенко.

Известно, что основные традиционные технологии и процессы реновации поверхностей трения трудоемки и энергоемки, нуждаются в спецоборудовании и квалифицированном персонале, возможны только при централизованном использовании. Однако сейчас у большинства ремонтных заводов не имеется необходимой техоснастки для проведения качественного ТО техники и, тем более, восстановления поверхностей трения. Ремонт здесь, в основном, проводится заменой изношенных деталей на новые, которые в большинстве случаев изготовлены без соблюдения новых технологий. Созданные же в Днепропетровске геомодификаторы трения представляют собой особые добавки в смазочные материалы – суспензии, состоящие из минерального состава слоистых силикатов, фуллеренов, поверхностно активных веществ (ПАВ) и катализаторов. Использование фуллеренов относит композиции к нанотехнологической продукции. При этом, обработка механизмов с добавлением геомодификатора в смазки производится одноразово. Для поддержания работоспособности восстановленных агрегатов и механизмов не требуется дополнительное внесение наносостава при очередной замене смазки.

При воздействии композиции на трущихся поверхностях образуется органо-металлокерамическое покрытие толщиной до 0,1 мм. Образованное покрытие образует с материалами, в составе которых есть диоксид железа, единую кристаллическую решетку и одинаковый коэффициент линейного расширения. Кроме того, наличие фуллеренов в структуре образованного слоя производит демпфирование ударных нагрузок и повышает его износостойкость.

Фирмой «Маскарт» разработана специальная инструкция по применению геомодификатора при производстве горячедеформированных труб в условиях ОАО «Днепропетровский трубный завод». Зубчатая муфта МЗ-3 промвала редукторов переукладывателя станка № 2 АЛБТС-1 участка отделки гладких труб ТПЦ-5 ОАО «Интерпайп-НТЗ» увеличили срок службы в 4,3 раза. В 2010 году компания планирует выпустить на рынок новую продукцию – «Керамойл». По словам Григория Мищенко, эта нанокомпозиция может быть использована для «ремонта без ремонта», например как на открытых разработках-карьерах, так и под землей, где условия просто не позволяют производить разборку и сборку оборудования. Стендовые испытания «Керамойла» показали, что восстановление деталей происходит даже в два раза быстрее, чем с «Мегафорсом», – всего за 4–6 часов. При этом, качество их обработки остается таким же высоким. Немаловажно и то, что практически все компоненты «каменных смазок» – отечественного производства.

Владимир Отрощенко