Цилиндрические металлоизделия, такие как трубы, прутки, проволока, широко применяются в различных отраслях – нефтегазовом оборудовании, военной и аэрокосмической технике, авиадвигателестроении. Например, в атомной энергетике сердце реактора практически полностью состоит из таких деталей – оболочки тепловыделяющих элементов, в оборонной промышленности – стволы высокоточных современных орудий, в том числе передвижных мобильных орудийных установок, элементы конструкций авиационной техники.

Качество таких изделий зависит не только от физико-механических свойств и от геометрии предмета, но и от технологии изготовления. Важнейшей характеристикой при производстве деталей является деформативность – способность материала без разрушений принимать необходимую форму под давлением. Ученые Пермского Политеха объединили в единое целое все факторы, влияющие на распределение давления при производстве цилиндрических деталей из металлических прутков, и обнаружили новый способ определения параметра деформативности материала. Технология избавит от проведения дополнительных ресурсозатратных экспериментальных исследований.

На технологию уже получен патент. Постановка задачи и исследовательская работа проводились совместно с отраслевыми предприятиями. В ближайшее время запланированы реализация и апробация работы в условиях производства. Разработка выполнена в рамках Программы академического стратегического лидерства «Приоритет 2030».

Прутковые цилиндрические изделия изготавливаются с применением методов пластического деформирования – обработкой металлов давлением, в основном волочением и прессованием. Известные сегодня способы исследования поведения металлов в условиях пластических деформаций являются разрушающими и малоинформативными, их применение приводит к потере работоспособности детали, а полученные данные не отражают влияния многих параметров технологического процесса.

Предложенная политехниками методика заключается в деформации не всего изделия в целом, а прутков и проволочных изделий в поверхностном слое получаемого изделия.

— В качестве эксперимента был вырезан цилиндрический образец, затем проводилась его последовательная обточка с измерением окружной и осевой деформации по внешнему радиусу. По замеренным деформациям с помощью специальных формул рассчитываются радиальные, окружные и осевые остаточные напряжения, — сообщает доцент кафедры динамики и прочности машин кандидат технических наук Татьяна Мельникова.

— Предлагаемые нами подходы позволяют сделать технологический процесс производства оптимальным, минимизировать энергозатраты, увеличить надежность и долговечность получаемых деталей, что является необходимым при изготовлении прецизионных ответственных высокоточных деталей, — рассказала кандидат технических наук, доцент кафедры динамики и прочности машин Елена Кузнецова.

Варьируя полученными параметрами, можно решать широкий круг задач производства – изготавливать разные по диаметру цилиндрические детали для авиации, изменять технологические характеристики материала, решать задачи для новых материалов с повышенными эксплуатационными свойствами.

 

Информация и фото предоставлены пресс-службой Пермского Политеха