| | | | |
| | | | | |
 Институт Электрофизики / История   Карта сайта     Language По-русски По-английски

Историческая справка

Нам 20 лет

Нам 25 лет

Награды

Визиты

Нам 20 лет

«Ассистент» повышает прочность
Gavrilov N.V.

Николай Васильевич Гаврилов
доктор технических наук,
заведующий лабораторией пучков частиц

Когда в Свердловске академиком Геннадием Месяцем создавался академический Институт электрофизики разговор тогда шел о том, что у нас, на Урале, - самая мощная промышленность, она нуждается в новых технологиях. Для того чтобы промышленность получила эти новые технологии, и создавался новый институт. И промышленность получила бы эти технологии, если бы не началось сами знаете что. И большая часть того, что должно было шагнуть в заводские цеха, осталось а лабораториях. Но далеко не все.

Многие исследования все-таки дошли до тех, кто в них нуждался, например, работы лаборатории пучков частиц, возглавляемой доктором наук Николаем Гавриловым. Здесь занимаются физикой плазмы. Если более конкретно – плазмой газового разряда.

При определенных условиях между двумя электродами в газе возникает разряд и создается плазма. Она – источник электронов и ионов, эти заряженные частицы из нее можно извлечь, ускорить, то есть придать им дополнительную энергию, и сформировать в пучки с нужными параметрами. Пучок же – это мощное энергетическое воздействие. Под его влиянием меняется структура, состав, уровень внутренних напряжений в приповерхностных слоях веществ. В результате меняются такие механические свойства, как твердость, стойкость к износу, можно также изменить коррозионную стойкость материала в агрессивных средах, - так вкратце объяснил суть работ Николай Васильевич.

В 70-х – 80-х годах прошлого века в большинстве развитых стран выполнялись крупные научные программы национального масштаба, в которых важная роль отводилась ионным пучкам. Одна такая программа была связана с космосом. Создавались ионные источники, которые использовались для коррекции орбиты космических аппаратов, для ориентации спутников в пространстве – это были относительно маломощные ионные источники, но их роль была очень важна – они обеспечивали длительную и надежную работу этих дорогостоящих космических объектов. Второй была программа по использованию мощных ионных пучков для нагрева плазмы в установках термоядерного синтеза. А третье направление – использование ионных пучков в технологиях изменения свойств материалов.

Именно по этому направлению лаборатория в середине 90-х годов работала совместно с американскими учеными. И источник, о котором дальше пойдет речь, сделали по контракту с ними. И это было очень здорово, что они его тогда сделали , потому как для того, чтобы ученым начинать о чем-то говорить с заводом, надо всегда иметь уже готовое «железо». Слова и выкладки на бумаге не всегда убеждают производственников. А «железом» Гаврилову и его коллегам приходится заниматься с момента основания института (1986 г.) по настоящее время. И все равно для ученых и производственников найти друг друга – всегда проблема.

Тем более что удовольствие, которое могли предложить электрофизики, на начальной стадии работы было очень дорогим. Потому что если любую простейшую деталь, которая стоит копейки, поместить в вакуумную камеру, камеру откачать до глубокого вакуума, а потом облучить ионным пучком, может получиться так, что стоимость обработки окажется намного выше стоимости вещи. Таким способом можно обрабатывать только достаточно сложные и дорогие изделия или те, выход из строя которых надолго остановит огромную установку. Для того чтобы сделать экономически целесообразной обработку более простых изделий, таких как, к примеру, металлорежущий инструмент, не только нужен надежный и высокопроизводительный ионный источник, но также требуется создать промышленную установку в целом с высоким уровнем автоматизации всех вспомогательных процессов.

Так что найти того, кому это надо, а главное, - кто может потянуть такую работу – таких у нас в стране очень мало.

Но, как говорят ученые: «Сто контактов – один контракт». И этот контракт был найден.

Советский Союз делал очень хорошую авиатехнику и поставлял ее, в частности вертолеты, во многие страны мира. Они там до сих пор эксплуатируются, а значит - нуждаются в регулярном ремонте и поставке запчастей. Ремонтом вертолетных газотурбинных двигателей занимается Уральский завод гражданской авиации. И, конечно, у него всегда было и есть стремление не только сохранить за собой этот рынок, но даже выдать изделия лучшего качества, чем раньше. Поэтому даже в самые тяжелые времена у завода были контракты; значит, были деньги. А еще прекрасно оценивающий перспективы развития завода генеральный директор Анатолий Падеров и отлично знающий научно-технические проблемы производства зам. генерального директора, доктор Юрий Векслер.

Одна из самых уязвимых частей газотурбинного двигателя – лопатки компрессора, который подает воздух в камеру сгорания. Когда засасывается воздух с частичками пыли или песка, особенно если вертолет стартует с неподготовленной площадки, лопатки быстро изнашиваются. Мне показывали такие лопатки со срезанными уголками. Что сулит вертолету этот срезанный уголок? Резкое падение мощности двигателя, увеличение расходов топлива, появление опасных вибраций.

Как с этим бороться? Чтобы износ был не таким интенсивным, на лопатки наносятся стойкие к абразивному износу высокотвердые покрытия из нитрида титана. Но имеется неприятный нюанс: покрытие обладает одними свойствами, а основа, на которую оно наносится, - совсем другими. Сцепляемость покрытия с основанием – самое больное место такой технологии защиты лопаток от износа. Но проблема снимается, если в процессе нанесения покрытия дополнительно воздействовать на поверхность детали ионным пучком. Только для этого нужен очень хороший ионный источник, обладающий специфическими свойствами. Вот его-то созданием ИЭФ УрО РАН и занимался вместе с заводом, начиная с провального дня науки и промышленности России 1994 года.

«Во-первых, нам пришлось существенно доработать свой источник применительно к заводским условиям, - вспоминает Н. Гаврилов. - Представляете, огромная камера в которой мощными дуговыми генераторами создается плотная плазма, кроме того, там повышенное давление химически активного газа. Нормальный источник в таких условиях не должен работать. Даже в одной из научных статей было написано, что реализовать технологию нанесения покрытий с использованием ионных источников в таких условиях нельзя. А мы это сделали. Шаг за шагом… Заводчане делали технологию, мы - оборудование. Вложения были серьезные, риск с их стороны – огромный. Оказалось – оправданный…».

Для того, чтобы технология была сертифицирована, чтобы получить разрешение на ее использование в авиационной технике, нужно было пройти все испытания, предусмотренные ГОСТами. А это программа многолетняя.

Зато сейчас вот уже второй год все двадцать заводских установок для напыления оснащены ионными источниками. Эта технология называется «ассистируемое ионным пучком нанесение покрытий». Стойкость лопаточек благодаря этому «ассистенту» повысилась от двух до десяти раз, увеличился срок их службы, а значит, - повысилась безопасность полетов, улучшились технические характеристики двигателей.

Кроме ассистирования, ионный пучок можно использовать для модификации материалов и напрямую, когда ионы внедряются в поверхность. Такая технология называется ионной имплантацией. При ее использовании привычные материалы приобретают качественно новые свойства.

Она уже достаточно широко применяется за рубежом для повышения срока службы такого инструмента, как резцы, фрезы, штампы. Не так давно с просьбой помочь повысить срок службы фрез для обработки древесины к электрофизикам обратились сотрудники НИИ деревообработки. Хорошего результата удалось добиться при помощи имплантации в инструментальную сталь ионов азота. Заказчики эти обработанные фрезы испытали и дали заключение о возможности получения примерно пятикратного повышения срока службы.

Изучается и возможность использования ионной имплантации для решения проблемы, возникшей в Научно-исследовательском и конструкторском институте энерготехники (НИКИЭТ, г. Заречный). Проблема эта связана с коррозией металлов, используемых в реакторостроении. Ибо в реакторе такие условия, что никакой материал долго не служит. Сейчас после обработки ионным пучком испытания показывают уменьшение скорости коррозии примерно в полтора раза. Это очень хороший результат.

Источники, созданные в ИЭФ УрО РАН, работают в Америке, Японии, Канаде. Сейчас готовится контракт с Кореей… Но, как и десять лет назад, самым сложным, самым больным вопросом для ученых – причем для всех ученых – остается вопрос реализации своих блестящих идей и разработок на предприятиях нашей страны.

Валентина Чемезова
«Областная газета», 16 мая 2003 г.

Дизайн и программирование N-Studio
© 2003-2018 Институт Электрофизики
беременность, мода, красота, здоровье, диеты, женский журнал, здоровье детей, здоровье ребенка, красота и здоровье, жизнь и здоровье, секреты красоты, воспитание ребенка православное искусство, христианские стихи, книги скачать, православные знакомства, плохие мысли, психологи рождение ребенка,пол ребенка,воспитание ребенка,ребенок дошкольного возраста, дети дошкольного возраста,грудной ребенок,обучение ребенка,родить ребенка,загадки для детей,здоровье ребенка,зачатие ребенка,второй ребенок,определение пола ребенка,будущий ребенок медицина, клиники и больницы, болезни, врач, лечение, доктор, наркология, спид, вич, алкоголизм рождение ребенка,пол ребенка,воспитание ребенка,ребенок дошкольного возраста, дети дошкольного возраста,грудной ребенок,обучение ребенка,родить ребенка,загадки для детей,здоровье ребенка,зачатие ребенка,второй ребенок,определение пола ребенка,будущий ребенок