Совместная научно-исследовательская работа НИ ИрГТУ и НИАТ

Сотрудники НИ ИрГТУ проведут научно-исследовательскую работу для Национального института авиационных технологий (НИАТ). Данный институт выиграл конкурс Министерства промышленности и торговли РФ по программе «Поверхность» (Исследование и разработка комплексной системы технологического обеспечения ресурса и надежности силовых металлических деталей планера самолета с применением методов поверхностной обработки, обеспечивающих формирование контролируемой технологической наследственности деталей). Речь идет о разработке ряда технологических процессов и подходов к контролю поверхностного упрочнения авиационных деталей.

В течение 2014-2015 гг. ученые НИ ИрГТУ совместно с НИАТ должны создать отраслевую нормативно-технологическую документацию для предприятий авиационной промышленности, сообщил профессор Андрей Пашков, который является руководителем совместного проекта НИ ИрГТУ и ОАО «Корпорация «Иркут» по созданию высокоэффективных технологий.

Цель программы «Поверхность»: разработка комплексного подхода к формированию технологической наследственности при проектировании процессов поверхностной обработки - дробеударного и виброударного упрочнения, раскатывания, обкатывания, лазерного и ионно-плазменного модифицирования поверхности, обеспечивающих стабильные служебные характеристики обрабатываемых деталей, разработка нормативной технологической документации.

По информации А. Пашкова, у сотрудников университета уже есть опыт решения вопросов в сфере технологического контроля. В частности, два исследования выполнены по заказу Иркутского авиационного завода. Первая работа касается перевода технологий поверхностного упрочнения деталей, которые будут широко применяться при изготовлении самолета МС -21, на уровень требований международных стандартов в части контрольных операций. Второе исследование, проведенное совместно с НИАТ, связано с неразрушающим контролем процесса поверхностного упрочнения силовых болтов, которые используются при стыковке крыла и центроплана.

Особенность программы «Поверхность» обусловлена тем, что ресурс самолёта является важнейшей летно-технической характеристикой, определяемой, главным образом, сопротивлением усталости конструкции. Современный уровень заданного ресурса (60-70 тысяч лётных часов) для пассажирских самолётов требует значительного повышения качества и стабильности основных технологических процессов изготовления силовых деталей планера (механическая обработка, формообразование, поверхностное упрочнение) при обеспечении заданного по критериям усталостных характеристик качества самих деталей. При этом силовые детали планера имеют заданное при проектировании и реализуемое при изготовлении напряжённо-деформируемое состояние (НДС).

Качественные параметры поверхностного слоя (состояние микрорельефа, наследственные остаточные напряжения, механические характеристики) существенно влияют на усталостную долговечность и коррозионную стойкость деталей. Целенаправленное улучшение характеристик поверхностного слоя может проводиться с использованием различных методов обработки (деформационное упрочнение, нанесение вакуумных ионно-плазменных покрытий, лазерного упрочнения, обеспечивающих комплексное воздействие на слой в макро-, микро-, субмикро-и нанодиапазоне) и дает возможность обеспечивать задаваемые служебные характеристики деталей и их стабильность.

Поверхностное упрочнение в настоящее время идет в «запас» и не является средством реального снижения массы конструкции. В то же время на фирме «BOEING» технологии поверхностного упрочнения учитываются при расчете эксплуатационных характеристик деталей и ресурса всего планера самолета, что ведет к уменьшению массы самолета.

Исследования в области применения различных методов поверхностной обработки и их комплексного влияния на прочностные и усталостные характеристики деталей являются крайне актуальными и имеют большое практическое значение для создания современных, обладающих высоким уровнем служебных характеристик изделий авиационной техники. Одним из важных результатов таких исследований является возможность разработки высокопроизводительных технологических процессов поверхностной обработки и реализующего их технологического оборудования нового поколения, обеспечивающих создание высокоресурсных авиационных конструкций.

«Традиционные методы контроля поверхностного упрочнения основаны на изготовлении образцов и измерении деформаций после обработки. В частности, в ИрГТУ создана установка УДИОН-2, предназначенная для определения остаточных напряжений механическим методом (деформации измеряются с помощью тензодатчиков при удалении поверхностных слоев химическим травлением). Получаемые распределения нормальных и касательных остаточных напряжений позволяют рассчитать главные остаточные напряжения и их ориентацию в каждом слое материала.

Научно-исследовательская лаборатория «Исследование технологических остаточных напряжений и деформаций» НИ ИрГТУ под руководством профессора Юрий Замащикова располагает уникальным комплексом оборудования, которое позволяет использовать ряд новых методов контроля поверхностного упрочнения деталей. Это цифровой анализатор шумов Баркгаузена, рентгеновский дифрактометр и микротвердомер. НИАТ поставил перед нами задачу разработать технологические рекомендации по применению данных приборов для контроля упрочнения авиационных деталей. Мы должны создать методику предварительной оценки эталонной детали, для тарировки и калибровки оборудования для неразрушающего определения остаточных напряжений», - сообщил А. Пашков.

Кроме этого, ученым предстоит разработать методики неразрушающего определения остаточных напряжений в силовых деталях планера самолёта с применением резистивного электроконтактного метода. Университет заключил договор с Санкт-Петербургским национальным исследовательским университетом информационных технологий, механики и оптики, который разработает прибор по измерению свойств поверхности на основе ее сопротивления для лаборатории исследования технологических остаточных напряжений и деформаций. Это позволит расширить компетенции в данной сфере и даст возможность оценивать напряжение в немагнитных (алюминиевых) металлах. В настоящее время ученые вуза неразрушающими методами могут получать данные о напряженном состоянии только ферромагнитных металлов.

На первом этапе работы в рамках проекта «Поверхность» будет разработана программа исследований, где ученые уточнят форму образцов, виды и режимы их обработки.  

Ссылка на оригинал статьи