Разработка и исследование технологии управляемого формирования наноразмерной субструктуры в деталях машин специзделий

Проект №ПСР/М2/Н2.4/ШОИ

Характер исследований:

прикладное исследование

Ф.И.О. научного руководителя, уч. ст., уч. зв.:

Шаврин Олег Иванович, д.т.н., профессор

Структурное подразделение, в котором выполняется проект:

факультет Машиностроительный, кафедра - Производство машин и механизмов.

 

Сроки выполнения НИР: начало 3.09.окончание 31.12.12 .

Ключевые слова и словосочетания, характеризующие тематику НИР и ожидаемые результаты (продукцию): высокотемпературная термомеханическаяобработка (ВТМО);наноразмерная субструктура; ответственные детали; долговечность;надежность;пружина;релаксационнаястойкость; технология, оборудование.

Плановый объём средств на проведение НИР: из средств субсидии 1900000 (один миллион девятьсот тысяч рублей), софинансирование 1900000 (один миллион девятьсот тысяч рублей),  (3 800 000 (три миллиона восемьсот тысяч рублей)

Аннотация  проекта

Основные задачи, стоящие перед производителями пружин – увеличить срок службы при одновременном росте уровня рабочих напряжений, уменьшить расход металла, повысить качество изделий и снизить себестоимость и брак в производстве.

Перечисленные задачи все мировые производители решают, используя одну и ту же технологию горячей навивки с закалкой пружин с навивочного нагрева. Увеличения эксплуатационных характеристик добиваются за счет применения легированных сталей. Зарубежные производители используют сложнолегированные стали, к тому же подвергаемые переплавам. Такой подход к решению проблемы продолжается десятки лет и без особого успеха.

Работающие сегодня и создаваемые вновь производства пружин горячей навивки имеют один принципиальный недостаток – нерегламентированная закалка с навивочного нагрева, которая приводит к пониженному, и, главное, не постоянному по длине пружины уровню прочностных характеристик. Это приводит даже в ходе производства к нарушению геометрических размеров пружины, необходимости использования ручных операций (растяжка просевших при заневоливании витков) для обеспечения соответствия пружины чертежу. Но эта процедура только делает брак скрытым, и в эксплуатации неравномерность свойств по длине пружины сразу сказывается, вызывая соударения витков, жесткий удар при эксплуатационном сжатии, и преждевременную поломку.

Разрабатываемые технологии обеспечат высокий, одинаковый уровень прочностных характеристик по всем виткам пружины. Это проверено двадцатью годами производства пружин различного назначения. В течении 16 лет производились пружины подвески автомобилей «Ока». На ОАО «КАМАЗ» существует система ежеквартального определения качества поставляемых комплектующих. В части пружин подвески поставщиками были также ОАО «Белорецкий завод рессор и пружин» и завод пружин в г. Кинешма. База испытаний пружины – 200.000 циклов. Пружины указанных  поставщиков разрушались через 90-100 тыс. циклов, в тоже время пружины, произведенные с использование  технологии термодеформационного упрочнения, снимались с испытаний без нареканий.

Работы по повышению надежности пружин ведутся на ряде предприятий РФ: НПК «Уралвагонзавод» г. Нижний Тагил, ЗАО «Белорецкий завод рессор и пружин», ЗАО «Вагонмаш» и др.

Направление этих работ ­– совершенствование отдельных операций принципиально одинаковой технологии – горячей навивки пружины с последующей ее закалкой целиком через время, определенное конструкцией используемых технологических устройств. Это время у каждого производителя зависит от конструкции закалочного устройства. На  НПК «Уралвагонзавод» в поджатом с торцов состоянии, в гнездах, вращающегося в масляной ванне барабана. У других производителей пружины на транспортере проходят продольно через масляную ванну, где осуществляется закалка.

ЗАО «Белорецкий завод рессор и пружин» пытается улучшить качество пружин, при одинаковой с другими производителями технологии горячей навивки, за счет стабилизации технологических параметров технологии. Этот подход может, частично, улучшить некоторые качественные показатели пружин (например, колебание геометрических размеров), без принципиального повышения их эксплуатационных характеристик.

Предлагаемая работа позволит определить направления  разрешения проблемы существенного повышения надежности упругих элементов стрелково-пушечного оружия и, как следствие, повышение боевой эффективности. Создание в последующем массового производства пружин с повышенными эксплуатационными характеристиками, использующими отечественную малозатратную технологию, соответствует приоритетному направлению развития науки и техники РФ «Производственные технологии».

В производстве пружин по предлагаемой технологии могут использоваться простые, без сложного легирования, пружинные стали.

В результате проведенных исследований будут:

- получены новые научные закономерности формирования наносубструктур и повышенных прочностных свойств стали и сплавов при термодеформационных процессах;

- разработаны новые прогрессивные технологические схемы упрочняющей обработки, уточнены параметры процессов для существующих технологий;

- разработанный информационно-программный комплекс позволит разработать новые прогрессивные технологии изготовления деталей с управляемым формированием наносубструктур в процессах термопластического формообразования. Продукция изготовленная с использованием разработанных технологий будет отличаться значительным повышением надежности и долговечности, возможно существенное снижение массы и повышение эксплуатационных нагрузок.

Показатели

Плановые значения по годам

 

2012

Количество планируемых к защите диссертаций, подготовленных в рамках реализации проекта, всего            ед

 

   на соискание ученой степени кандидата наук

 

   на соискание ученой степени доктора наук     

 

Количество публикаций                    в том числе:

7

Монографии, ед.

 

учебники и учебные пособия, ед.

 

статьи в российских научных журналах из списка ВАК              ед.

2

статьи в рецензируемых зарубежных журналах, ед.

1

другие статьи, тезисы докладов конференций, ед.

3

Количество заявок на получение охранных документов на результаты интеллектуальной деятельности, полученных в рамках реализации проекта           ед.

1

Объем привлеченного софинансирования (руб. / % от средств субсидии)

1 900 000/100%

Обновлено 23.11.2012 15:24