#детали

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.

Геометрически сложные детали создают с помощью литья по восковым моделям. Но при использовании этого способа не всегда удается обеспечить высокое качество отливки: зачастую на поверхности изделий образуются дефекты. Химики из Пермского Политеха предложили применять технологию, которая позволит избежать возникновения неровностей на деталях. У разработки нет аналогов в мире.

Научная группа Лаборатории легких материалов и конструкций Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого усовершенствовала способ печати титановых изделий методом плавящегося электрода, который до этого использовали для этих целей лишь ограниченно.

Полимерные композиционные материалы сегодня используют в аэрокосмической, авиационной и оборонной промышленности, в создании судов и автомобилей. При обработке на поверхности изделий образуются дефекты, и даже малейшие «несовершенства» могут привести к необратимым последствиям. Ученые Пермского Политеха разрабатывают технологию, которая повысит качество деталей.

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.

Ученые Пермского Политеха и Хуачжунского университета науки и технологии (КНР) создали уникальную технологию, которая позволит предприятиям производить промышленные изделия без дефектов. Лазерная сварка в вакууме позволит повысить качество ответственных конструкций в аэрокосмической и машиностроительной отраслях. Российские и зарубежные ученые реализовали разработку благодаря уникальному проекту международных исследовательских групп (МИГов), который действует в Пермском крае с 2011 года и не имеет аналогов в России.

В промышленности сейчас используют различные конструкционные материалы. Ученые Пермского Политеха создали программный комплекс, который поможет сделать их более прочными и стойкими к разрушению. С помощью разработки специалисты смогут получить наиболее эффективную структуру сталей, сплавов, керамических изделий и горных пород. Это позволит оптимизировать создание новых материалов и сократить расходы на их производство.

Команда инженеров «Робопринт» представила прототип 3D–принтера для печати крупногабаритных объектов. Студенческий коллектив «Робопринта» входит в состав сообщества инновационных проектов Ventum Nova в НИУ «МЭИ». Новое устройство может напечатать неограниченную по размерам деталь. Подобные инновации найдут свое место в авиакосмической отрасли, например, для производства корпусов самолетов, а также в автомобилестроении, судостроении и ветроэнергетике.