Сотрудники ИрГТУ успешно завершили первый этап исследований по программе «Поверхность» для Национального института авиационных технологий (НИАТ), который выиграл конкурс Министерства промышленности и торговли РФ по программе «Поверхность». Результатом сотрудничества НИАТ и ИрГТУ в течение 2014-2015 гг. должна стать отраслевая нормативно-технологическая документация для предприятий авиационной промышленности России по применению методов и приборного оборудования по измерению технологических остаточных напряжений. Данные напряжения возникают при изготовлении силовых деталей планера самолета из стали, алюминиевых и титановых сплавов. Созданные технологические рекомендации будут применяться на авиационных заводах страны.
НИАТ заинтересован в партнерстве с ИрГТУ, так как университетская лаборатория «Исследование технологических остаточных напряжений и деформаций» (научный руководитель профессор Юрий Замащиков) оснащена уникальным комплексом оборудования, которое позволяет использовать ряд современных методов контроля поверхностного упрочнения деталей. Это цифровой анализатор шумов Баркгаузена, рентгеновский дифрактометр, микротвердомер и установка для измерения остаточных напряжений механическим методом, разработанная в ИрГТУ совместно с Иркутским авиационным заводом.
Как отметил научный сотрудник, аспирант Павел Смольков, в лаборатории исследуются как традиционные способы измерения остаточных напряжений, применение которых сопровождается, как правило, значительными трудозатратами, так и другие методы, адаптированные в большей степени для использования в условиях производства, позволяющие оперативно получить результаты и решить «судьбу» детали, ее степень пригодности для эксплуатации. Сертификационную роль в исследованиях играет разработанная учеными университета установка УДИОН-2, измеряющая деформации образцов с помощью тензодатчиков при удалении поверхностных слоев химическим или электрохимическим способами. Эта первичная информация позволяет рассчитать распределения нормальных и касательных остаточных напряжений по глубине поверхностного слоя, а также распределения главных остаточных напряжений и их ориентации в каждом слое материала.
«Известно, что качественные параметры поверхностного слоя детали (состояние микрорельефа, наследственные и приобретенные остаточные напряжения, механические характеристики) существенно влияют на ресурс, сопротивление усталости, коррозионную стойкость авиационных деталей. Данные параметры, так или иначе, зависят от того, какое состояние было в поверхностном слое детали до ее изготовления и какие изменения внесены в дальнейшем при фрезеровании, точении или ином виде обработки.
Если на основании наших измерений выясняется, что в поверхностном слое детали сформировались нежелательные по направлению или по величине остаточные напряжения, то мы можем скорректировать процесс ее изготовления – изменить режимы механической или термической обработки. При этом другие параметры поверхностного слоя не должны изменяться в отрицательную сторону.
Следует отметить, что результаты исследований в области остаточных напряжений широко применяются такими авиастроительными корпорациями, как Boeing и Airbus, и сейчас приобретают всю большую популярность в российском авиастроении», - пояснил П. Смольков.
Национальный институт авиационных технологий интересуют определенные виды обработки детали – фрезерование, точение и дробеударная обработка. Сотрудники ИрГТУ проводят эксперименты на образцах алюминиевых сплавов, предоставленных НИАТ, и на образцах, изготавливаемых в вузе.
«Цель первого этапа нашей работы – провести обзор мирового опыта по методам и средствам измерения и контроля технологических остаточных напряжений в металлических материалах, а также анализ по типовым распределениям остаточных напряжений при механической и упрочняющей обработке. Подготовлены протоколы измерений и создан научно-технический отчет.
Перед нами стояла и еще одна цель – разработать методики измерения остаточных напряжений с применением разрушающих и неразрушающих методов. Мы отработали данные технологии на своем оборудовании. На основании на накопленного опыта по измерению остаточных напряжений в поверхностном слое образцов был разработан алгоритм действий оператора для проведения технически грамотного эксперимента, начиная с его планирования и заканчивая формированием протоколов измерений», - сообщил П. Смольков.
Все задачи, поставленные НИАТ перед ИрГТУ, выполнены в полном объеме. Над проектом работают семь сотрудников университета. Руководителем проекта выступает профессор Андрей Пашков, научным руководителем данной темы является профессор Юрий Замащиков, технический руководитель лаборатории – доцент Елена Николаева. Также в проекте заняты научные сотрудники Павел Смольков, Константин Толстихин, Александр Тихонов и Дмитрий Протасов.
Второй этап программы «Поверхность» в 2015 году будет направлен на исследования образцов из сталей и титановых сплавов, которые также широко используются в авиастроительной отрасли.
