Исследование разработчиков из Пермского Политеха позволит повысить прочность металлических изделий более чем на 30 процентов. Укрепить ответственные конструкции поможет комплекс из инструмента и специальной программы, которая подберет оптимальные режимы обработки поверхности. Разработку можно использовать в области машиностроения и авиастроения. Отечественных аналогов комплекса пока нет.

«Основная причина, по которой разрушаются промышленные изделия, – их недостаточная усталостная прочность, то есть материал со временем деформируется под воздействием нагрузок. Чтобы улучшить их характеристики, используют методы химикотермической и механотермической обработки, но это длительный, дорогостоящий и не всегда эффективный процесс. В основе нашей разработки лежит другой способ – накатывание поверхности с помощью шарика или ролика, которые вдавливаются в поверхность детали с определенным усилием», – рассказывает автор разработки, аспирант кафедры динамики и прочности машин Пермского Политеха Алексей Ширяев.

По мнению исследователей, этот метод позволит значительно повысить качество поверхности промышленных изделий. Ученые создали прототип устройства и успешно апробировали его в экспериментальных условиях. Испытания разработчики провели в Центре высокотехнологичных машиностроительных производств на изготовленном в Пермском Политехе инструменте и его зарубежном аналоге – гидростатическом устройстве HG6–9-SL(K). Эксперимент показал, что механические характеристики поверхностного слоя образцов в обоих случаях удалось повысить на 25–33 процентов. При этом стоимость отечественной разработки в два раза ниже зарубежного аналога.

Координатно-измерительная машина для определения глубины смятия образцов после упрочнения / ©Пресс-служба ПНИПУ

«Важное преимущество нашей разработки – более выгодная стоимость изготовления и эксплуатации инструмента и сменных элементов. Средняя цена зарубежного оборудования составляет один миллион рублей. При этом инструмент после 8–10 часов работы требует полной замены накатывающего элемента, в отличие от нашего устройства. Это обеспечивает конкурентоспособность разработки на мировом рынке машиностроения», – поясняет молодой ученый.

Процесс упрочняющего накатывания

По словам исследователей, сейчас подбор оптимальных режимов упрочнения деталей происходит опытным путем. Это увеличивает стоимость готового изделия. В ближайших планах ученых – разработка автоматической системы смазки, специальной оснастки и программного обеспечения. С ее помощью можно обрабатывать сложнопрофильные поверхности на различных типах станков, в том числе с числовым программным управлением. Исследователи также создают базу данных, которая позволит выбрать режим обработки деталей из разных металлов и сплавов и оптимизировать его.

По мнению исследователей, разработку можно будет внедрить машиностроительной сфере, в частности, в авиационном двигателестроении для упрочнения лопаток и валов газотурбинных двигателей, установок и ответственных деталей. К инновационному комплексу уже проявила интерес одна из авиастроительных компаний России.