#детали

В авиационной промышленности всегда стремятся облегчить вес конструкций и самолета в целом, чтобы сэкономить топливо и увеличить скорость и дальность полета. При этом важно сохранить высокие механические характеристики этих деталей. Часто для производства корпусов, отсеков и обшивки воздушного судна используют сэндвич-панели. Они состоят из двух прочных пластин и слоя пористого заполнителя посередине. Разработка и исследование новых структур заполнителя расширяет сферу их применения. Ученые Пермского Политеха разработали уникальную программу для быстрого проектирования оптимальных сэндвич-структур. Она позволяет подбирать параметры заполнителя и производить подготовку таких конструкций к 3D-печати, что экономит время, средства и материалы.

Волоконно-оптические датчики активно используют в мире для определения деформаций на поверхности конструкций, например, при мониторинге зданий, ангаров и мостов. Благодаря научному сообществу скоро будет возможно и внутри изделий контролировать дефектообразование с помощью оптоволокна. Сейчас изучается возможность их внедрения в композиционные материалы. Однако здесь важно учитывать специфику изготовления деталей из композитов и характеристики самих приборов. Сегодня на производстве не оценивают технологические деформации изделий таким способом. Ученые ПНИПУ предлагают внедрять волоконно-оптические датчики внутрь полимерной композиционной конструкции и получать данные о нарушениях, сохраняя при этом все эксплуатационные свойства. Такой способ позволит предсказывать возможное разрушение детали в процессе ее создания.

Литье по выплавляемым моделям — это традиционный способ изготовления деталей со сложными неровными поверхностями. В процессе литья важно полностью воссоздать форму и размер изделия из воска. Для создания внутренних полостей (они защищают детали от перегрева) в восковую модель помещают керамические стержни. Но убрать их уже после отливки сложно и трудоемко. Неполное удаление приводит к снижению эффективности охлаждения детали. Ученые ПНИПУ разработали и запатентовали способ изготовления керамических стержней, имеющих неравномерную прочность по глубине. Уникальная технология позволяет легко удалить материал. С ее помощью элементы нефтебурового оборудования, агрегатов сельского хозяйства, автомобилей и самолетов будут прочнее, а их производство — экономичнее.

Графен — один из самых легких, прочных и тонких материалов, он обладает высокой гибкостью, тепло- и электропроводностью. Благодаря таким свойствам графен способен заменить многие существующие материалы в промышленности, например, он перспективен для производства элементов автомобилей, самолетов и космических кораблей. Однако пока не существует определенной технологии объемной печати изделий из графена. Но ученые ПНИПУ нашли способ создавать изделия 3D-печатью с использованием жидких углеводородов.

Диски, втулки, валы, лопатки и другие части авиадвигателей делают из титановых сплавов. Такие детали получаются прочными и легкими, что позволяет совершенствовать конструкцию самолетов. Но их создание — трудоемкий процесс, высокопрочный сплав тяжело поддается обработке. Например, точение, фрезерование, сверление, протягивание таких деталей значительно влияет на их качество: часто разрушение начинается с поверхности, на которую активно воздействовали инструментами. Ученые ПНИПУ определили наилучшие параметры механической обработки образцов с ультрамелкозернистой структурой, чтобы повысить надежность и эффективность выпуска деталей авиадвигателей.

В России активно развиваются судо- ракето- и авиастроение. Например, только к 2030 году по плану Правительства в парк должно войти не менее 339 новых пассажирских лайнеров типа ТУ-214, Sukhoi Superjet 100 new и МС-21-310, которые должны заменить зарубежные аналоги. Чтобы успеть в срок, необходимо придумывать и применять на практике новые высокотехнологичные методы, а также устройства, которые сокращают время производства без потери качества. Часто одним из этапов строительства самолетов, ракет и судов является сверление отверстий и монтаж заклепок в местах соединения для сопряжения элементов конструкций из разных материалов. Для этого есть специальные станки, но почти все они недостаточно эффективны или сложны в управлении. Ученые Пермского Политеха создали сверлильно-клепальное устройство на электродвигателе. Аппарат прост в эксплуатации, а также имеет больше технологических возможностей по сравнению с аналогами, что ускоряет производство деталей.

Ослабление курса рубля уже привело к подорожанию ряда товаров, в том числе автозапчастей, а также заложило предпосылки к дальнейшему подорожанию автомобилей. Поэтому услуги авторазбора становятся боле востребованными для многих потребителей – владельцев автомобилей, небольших автомастерских, крупных сервисов, ремонтирующих автомобили по страховке. Стоимость б/у запчастей значительно ниже новых цен, в особенности на оригинальные детали хорошего качества. Ученые Пермского Политеха создали веб-приложение для повышения уровня сервиса компаний, выполняющих продажу автозапчастей. Приложение будет отражать ассортимент и количество автозапчастей для разных марок автомобилей, хранить в себе данные поставщиков и клиентов, помогать определять оптимальную стоимость детали, анализировать данные о потребностях в определенных деталях, а также повышать квалификацию начинающих сотрудников автосервиса с применением тренажерно-обучающих компонентов.

К 2030 году, по плану правительства, в авиационный парк должно войти не менее 339 новых пассажирских лайнеров типа ТУ-214, Sukhoi Superjet 100 new и МС-21-310, которые заменят зарубежные аналоги. Чтобы успеть в срок, необходимы огромные денежные вложения, создание дополнительных производственных мощностей и внедрение новых высокотехнологичных решений. Одним из важных процессов во время изготовления деталей из полимерных композиционных материалов, которые используют в изготовлении крыльев самолетов, а также при строительстве ракет и морских судов, является обработка поверхности. Действующие методы часто не дают необходимого качества, из-за чего может возникнуть брак. Некачественные детали могут привести к авиакатастрофе, уменьшению их эксплуатационного ресурса, а также финансовым убыткам, поэтому ведется поиск более совершенных решений. Ученые Пермского Политеха разработали математическую модель, которая позволит выбрать рациональный режущий инструмент и режим обработки и, тем самым, повысить качество деталей.

Аддитивные технологии используются в различных высокотехнологичных областях промышленности. Технология трехмерной наплавки — многообещающа для изготовления крупногабаритных заготовок изделий и позволяет достичь значительной экономической эффективности. Это особенно важно при производстве деталей из конструкционных материалов высокой стоимости, таких как алюминий-магниевые сплавы. Такие сплавы применяются для изготовления деталей ракет и авиационных двигателей. Однако процесс трехмерной электродуговой наплавки проволочных материалов еще не изучен в полной мере, что отображается на качестве производимых изделий. Для алюминий-магниевых сплавов насущными проблемами при трехмерной наплавке является высокая пористость и дефекты геометрии. Для решения проблемы ученые Пермского Политеха предлагают метод ультразвукового воздействия.

Литые детали широко применяют в конструкции самолетов. При небольшом объеме механической обработки из отливок можно изготавливать различные корпусные детали, фитинги, качалки, кронштейны, фланцы, ручки. Ученые Пермского Политеха запатентовали состав для изготовления литейных керамических форм. Более экологичный и технологичный метод позволит улучшить качество продукта и сэкономить средства предприятий.

Долговечность современных газотурбинных двигателей в значительной степени зависит от надежности работы лопаток турбины, поскольку эти детали получают самую большую нагрузку. Лопатки изготавливаются из жаропрочного никелевого сплава. Под воздействием динамических нагрузок и работе в агрессивной среде на поверхности лопаток образуются микротрещины, содержащие оксидные пленки разных металлов. Для ремонта отработанных лопаток необходимо очистить микротрещины и труднодоступные участки поверхности сопловых лопаток от оксидов металлов. Ученые Пермского Политеха провели анализ всех имеющихся способов очистки деталей от трудноудаляемых компонентов — оксидов алюминия, титана и хрома, и нашли более эффективные способы очистки. Технология будет полезна для разрабатываемой технологии ремонта лопаток газотурбинных двигателей.

Согласно данным Росстата, в нашей стране функционируют 42 тысячи мостов. Они должны справляться с огромными нагрузками растущего трафика, температурными перепадами и даже землетрясениями. Поэтому прочность мостовой конструкции имеет первостепенное значение. Обеспечить ее долговечность и износостойкость помогут исследования, проведенные в Пермском Политехе. Благодаря математическому моделированию и серии натурных испытаний, ученые нашли способ сократить трение между опорами и пролетными строениями моста, а значит предотвратить возможные обрушения.

Автоматизация - ключ к росту продуктивности производства. В машиностроении этой цели служат современные станки с числовым программным управлением (ЧПУ). Они позволяют, например, программировать траекторию движения лезвия и автоматически учитывать износ режущей кромки. И все же точность обработки материалов на станке с ЧПУ не всегда соответствует требованиям, поэтому в процесс приходится вводить элементы контроля. Его недостаток ведет к низкому качеству продукции, а избыток – к низкой производительности станка. Чтобы пройти между Сциллой и Харибдой без потерь, ученые Пермского Политеха разработали оптимальный комплекс контрольно-измерительных процедур для изготовления деталей на станках с ЧПУ.

В крупногабаритных конструкциях — строительной технике, автомобилях, самолетах и ракетах, где одна деталь может весить десятки килограмм — прочность соединений критически важна. Однако проводимые перед сборкой изделия испытания сосредоточены на выносливости непосредственно крупных деталей и не учитывают напряжения, возникающие в резьбовом соединении, откуда и начинается разрушение. Ученые Пермского Политеха разработали зажимное устройство для испытательной установки, которое позволяет измерить предельное напряжение в резьбовой канавке. Благодаря такому усовершенствованию можно достоверно и без лишних затрат оценить прочность конструкции.

Сегодня во многих областях промышленности успешно используют металлические детали, полученные с помощью 3D-печати. В частности, послойная проволочная наплавка позволяет получать различные крупногабаритные изделия для авиастроения: обтекатели для двигателей, детали корпуса самолетов и другие части конструкций. Но в них часто встречаются дефекты – в частности, неравномерная структура и пористость. Эти особенности снижают их качество и механические свойства: прочность и стойкость к износу. Ученые Пермского Политеха изучают влияние вибрационных воздействий на процесс проволочной наплавки, который используют при создании металлических изделий. Разработчики создали математическую модель, которая позволит наиболее эффективно и качественно изготовлять новые детали.

Один из ключевых технологических вызовов современности – необходимость кратного снижения временных затрат на всех циклах создания и изготовления продукции. Изготовление крупногабаритных металлических конструкций традиционными методами требует много времени. В то же время гибридные аддитивные технологии – металлическая производительная 3D-печать в сочетании с последующей механообработкой – способны удовлетворить запрос промышленности на скорость получения готовых изделий, однако они зачастую уступают традиционным технологиям в прочности и пластичности получаемых изделий. Ученые Пермского Политеха нашли решение этой проблемы.

Разработка ученых из Перми поможет при выборе оптимального набора параметров при ремонте самых сложных по форме деталей.

Алюминиевые сплавы с магнием, литием и цирконием часто используют в авиационной отрасли и других областях производства. Они обладают уникальными свойствами: низкой плотностью, высокой упругостью и стойкостью к коррозии. Из них изготовляют легкие и тонкие конструкции для летательных аппаратов. Однако в процессе сварки в соединениях могут появляться дефекты в виде пор. Ученые Пермского Политеха нашли способ получения бездефектных тонкостенных сварных соединений из алюминиевых сплавов.

За счет малого веса, высокой устойчивости к коррозии и высоким температурам полимерные композиты значительно превосходят металлические сплавы по механическим свойствам. Сегодня из композиционных материалов создают буквально все подряд: от деталей самолетов и ракет до гоночных автомобилей и водоплавающих средств специального назначения, от бейсбольных бит до гоночных велосипедов. Проблема в том, что полимерный материал не поддается сварке, единственным вариант его скрепления — механическое соединение с использованием крепежных элементов и клея. Для заклепок и небольших крепежных деталей путем сверления изготавливаются отверстия, которые приводят к дефектам изделия. Ученые Пермского Политеха провели сравнительный анализ влияния режущего инструмента на качество получаемых отверстий и нашли способ, который позволяет создавать отверстия с полным отсутствием расслоения материала. Предложенная стратегия сверления обеспечит импортозамещение и получение отверстий высокого качества в различных областях применения полимерных композиционных материалов.

Полимерные композиционные материалы с улучшенными характеристиками сегодня применяют в авиа- и машиностроении, строительстве и недропользовании. С помощью метода намотки можно создавать крупные высокопрочные детали и изделия из оболочек. Но не всегда удается точно спрогнозировать поведение таких конструкций при использовании, а проведение экспериментов требует высоких затрат. Ученые Пермского Политеха создали программный модуль, который улучшит прогнозирование поведения материалов и предотвратит появление дефектов.