Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет (МАДИ) » Победы МАДИ в грантовых конкурсах Российского Научного Фонда в 2021 году

Победы МАДИ в грантовых конкурсах Российского Научного Фонда в 2021 году

В апреле 2021 г. коллективом учёных кафедры Технология конструкционных материалов был выигран грант на проведение научного проекта «Разработка гибридных ультразвуковых технологий получения функциональных покрытий».

Руководителем проекта является член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор Приходько В.М. В научный коллектив входят: доктор технических наук Фатюхин Д.С., кандидаты наук Нигметзянов Р.И. и Сундуков С.К., аспиранты Симонов Д.С. и Сухов А.В., студенты Лёвушкина Н.В. и Нечай А.А. В будущем году к выполнению работ по проекту планируется привлечь ещё одного студента МАДИ: Фомушкину С.А.

За первый год выполнения проекта проведено изучение состояния вопроса по технологиям нанесения функциональных покрытий. Анализ классификации функциональных покрытий по различным признакам позволил выявить пути совершенствования технологии получения покрытий за счет совершенствования способов подготовки поверхностей.

Для различных методов получения покрытий общим этапом технологии является подготовка поверхности к нанесению материала покрытия. От качества подготовки напрямую зависят свойства получаемого покрытия. В процессе получения покрытий наиболее распространено применением ультразвуковой обработки для очистки поверхности от загрязнений разного рода. Однако при достаточной интенсивности обработки ультразвук оказывает значительное влияние на геометрические свойства поверхностей изделий. Продолжительное кавитационное воздействие приводит к изменениям шероховатости и субшероховатости поверхности металлов.

Подготовка поверхностей к нанесению покрытий заключается в обеспечении её промышленной чистоты, а также создании геометрии и микрогеометрии, наиболее подходящих для того или иного покрытия. Проведение этих мероприятий предназначено для повышения адгезионных свойств и улучшения смачиваемости поверхности.

Однако кроме удаления загрязнений, эти воздействия приводят к изменению геометрических и физико-механических свойств поверхности изделий. В результате ультразвуковой обработки у поверхностных слоёв материалов изменяется структура, внутренние напряжения, твердость, шероховатость и субшероховатость.

Эти изменения напрямую влияют на подготовку поверхности к нанесению покрытий.

По материалам исследований коллективом подготовлено 5 статей в журналах, индексируемых WoS/Scopus  (одна из которых в журнал первого квартиля Q1) и 6 статей в журналах, рекомендованных ВАК РФ. Подана 1 заявка на изобретение. Материалы научного исследования доложены на Международной научно-технической конференции «Современные направления и перспективы развития технологий обработки и оборудования в машиностроении 2021» (Севастополь 06 – 10 сентября 2021 г.).

Необходимо отметить, что на средства гранта произведена закупка современного оборудования и расходных материалов, улучшающих техническое обеспечение и научный потенциал кафедры. Среди закупок можно выделить высокотехнологичный измерительный прибор КОНТУРОГРАФ модели 220 – прибор для комплексного определения геометрических и микрогеометрических параметров сложнопрофильных деталей.

В июле 2021 года доцентом кафедры «Технология конструкционных материалов» Сундуковым С.К. выигран грант Российского Научного Фонда на проведение инициативных исследований молодыми учеными Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными по теме: «Исследование влияния ультразвуковых колебаний на процессы получения неразъёмных соединений».

В рамках первого года выполнения работ запланированы исследования по применению ультразвуковых колебаний в процессах получения сварных и заклёпочных соединений, в рамках второго года клеевых и прессовых соединений.

На декабрь 2021 года выполнена значительная часть работ от годового плана:

  • Проведён анализ литературных и патентных источников по вопросам повышения эксплуатационных свойств рассматриваемых неразъёмных соединений. В результате анализа выявлены основные направления и возможности применения ультразвуковых колебаний.
  • Полностью завершён цикл теоретических и экспериментальных исследований по сообщению колебаний соединяемым элементам в процессе сварки. Установлено, что введение колебаний в зону сварки изменяет кинетику течения процесса кристаллизации за счёт сообщения системе дополнительной энергии. Снижается вероятность зарождения и дальнейшего роста дендритов от границы сплавления, которая при этом является поверхностью, излучающей колебания. Образованные центры подвергаются действию схлопывающихся и пульсирующих кавитационных пузырьков, что приводит к их диспергированию и значительно замедляет увеличение размеров. В результате сварной шов, полученный по предлагаемой технологии, обладает мелкозернистой структурой с практическим отсутствием дендритной ликвации. Также изменён профиль микротвёрдости, в котором остутствуют резкие перепады значений. При испытании на разрыв полученные с ультразвуком соединения обладают повышенной прочность и пластичностью.
  • Проведена серия экспериментальных исследований по получению заклёпочных соединений с помощью ультразвука. В результате ультразвукового ударного воздействия на алюминиевую заклёпку происходит её равномерная деформация и полное заполнение зазоров, что повышает прочность полученного соединения. Проведённые испытания на срез показали увеличение предела прочности заклёпочного соединения, полученного с ультразвуком.

К настоящему времени на средства гранта произведена закупка тепловизора Testo-868. Данный прибор планируется к применению для расширения исследований по сварке и проведения исследований второго года проекта по ультразвуковому соединению деталей термоотверждаемыми клеями.

На данный момент по тематике гранта подано 2 статьи в журналы, индексируемые WoS/Scopus и 2 статьи в журналы из списка ВАК РФ. К сроку формирования отчёта (15.05.2022г.) будет подана 1 статья WoS/Scopus, 3 статьи из списка ВАК РФ, а также подана 1 заявка на патент.