Порошок прочнее стали, или Почему белорусская техника не боится экстремальных вызовов?

05.05.2023

Ученые — уникальные люди. Своими глубокими знаниями предмета они могут найти ответ на вызов сегодняшнего дня. Но одновременно их пытливый ум пытается проникнуть далеко за временной горизонт. Сегодня они мыслят масштабами завтрашнего и даже послезавтрашнего дня. И не предугадывают будущее, а его создают. На основе гуманистических принципов и стремления к всеобщему процветанию. Год 2023-й объявлен в Беларуси Годом мира и созидания, что является фактически символом науки.

Заморозка западных поставок ряда комплектующих для предприятий отечественного машиностроения, вопреки ожиданиям, шока у наших производителей не вызвала. Кооперация с наукой позволила не только заместить отдельные импортные детали и узлы отечественными разработками, но и улучшить их характеристики. В частности, благодаря научным находкам специалистов Института порошковой металлургии имени академика О. В. Романа в режиме реального времени решаются сложнейшие производственные задачи. Речь не только о технологической независимости, но по отдельным направлениям — и о технологическом лидерстве. Из уникально подобранных учеными компонентов изготавливаются материалы, обеспечивающие работу белорусской техники в самых экстремальных условиях эксплуатации. Современные изделия из порошка по своим физико-механическим свойствам не уступают аналогам, произведенным из конструкционных сталей. А по некоторым параметрам и превосходят их. А все потому, что их пекут по особым научно выверенным рецептам.

Тест на износостойкость

Сегодня ученым приходится работать буквально в экстренном режиме. Взамен замороженных поставок ряда европейских комплектующих специалисты института оперативно предлагают промышленности свои фирменные решения. Отказ чешского производителя в поставке ОАО «МТЗ» фрикционных дисков для узлов трения автотракторной техники мог бы стать серьезной проблемой для предприятия. Однако технологии, имевшиеся на вооружении у специалистов Института порошковой металлургии, позволили не только организовать собственное производство нужных деталей, но и улучшить их характеристики, повысив ресурс и износостойкость.

Спеченные фрикционные материалы занимают в порошковой металлургии особое место. Отработка технологии изготовления фрикционных изделий — кропотливый процесс, в котором нужно учесть широчайший спектр факторов, прежде всего — скорость нагрева, выдержки и охлаждения каждого из порошковых ингредиентов. А их в одном составе бывает до десяти наименований. У ученых это получилось. И в итоге из уникально подобранных компонентов удалось спечь материалы, обеспечивающие бесперебойную работу белорусской техники в любых сложных условиях.

Граммы сберегут миллионы

Сегодня, когда конструкторы машиностроительных предприятий в прямом смысле слова выгадывают граммы, совершенствование материалов и технологий изготовления деталей и узлов будущей техники — вопрос стратегический. Решение одной узкой задачи способно принести колоссальные прибыли, уверяет генеральный директор государственного научно-производственного объединения порошковой металлургии — директор Института порошковой металлургии имени академика О. В. Романа, академик, доктор технических наук, профессор, лауреат Государственной премии Республики Беларусь, заслуженный деятель науки Республики Беларусь Александр Ильющенко:

— Традиционно основные потребители продукции, произведенной по технологиям порошковой металлургии, — предприятия машиностроительного комплекса. Речь идет о серьезных объемах — сотнях тысяч и даже миллионах порошковых изделий, из которых собираются узлы тракторов, карьерных самосвалов, автобусов и другой техники. Учитывая масштабы производства, за счет оптимизации массы отдельных деталей можно добиться существенной экономии издержек — сырья, оборудования, энергоресурсов, а также улучшения эксплуатацион­ных характеристик машин.

К примеру, в автомобильном двигателе около 18–20 килограммов порошковых деталей. Если вес каждой из них снизить хотя бы на 50–100 граммов, мы сэкономим колоссальное количество металла. И топлива в процессе эксплуатации техника будет потреблять тоже меньше. А вот динамика движения, напротив, улучшится. Подобная модернизация возможна за счет технологий, разработанных на базе фундаментальных исследований сотрудников нашего института. Мы постоянно в поиске новых комбинаций компонентов порошковых материалов и способов их изготовления. За счет этого рабочий ресурс у наших дисков в разы выше, нежели у отдельных зарубежных аналогов.

Что не спекут, то напечатают

В ближайшей перспективе ученые намерены сконцентрировать усилия на наиболее актуальных задачах, стоящих перед отечественными производителями. В первую очередь речь идет о технологической независимости, а по некоторым направлениям — и о технологическом лидерстве. Широчайшие перспективы Александр Ильющенко видит в развитии технологии производства изделий из карбидокремниевой керамики. Изделия на основе карбида кремния востребованы в разных отраслях промышленности. Благодаря редким свойствам материала эти детали столь выносливы, что с успехом противостоят любой агрессивной среде.я

Для охлаждения узлов радиоэлектронных устройств специалисты института создали высокоэффективные тепловые трубы-камеры толщиной всего 0,2 миллиметра — в два раза тоньше, чем у зарубежных аналогов. Они отводят тепло от процессоров в микроэлектронных изделиях. Разработкой уже заинтересовались китайские производители. По мере развития высокотехнологичных производств в нашей стране новинку непременно возьмут на вооружение и отечественные предприятия.

Одну из ведущих ролей в развитии порошковой металлургии играют аддитивные технологии. На сегодняшний день возможности 3D-печати востребованы в аэрокосмической промышленности, в производстве деталей авиационных двигателей и их компонентов, для изготовления медицинских имплантатов и инструментов, ювелирных изделий, систем охлаждения микроэлектроники. Также незаменима 3D-печать на стадии разработки и проектирования новой сложной детали или узла. По словам Александра Ильющенко, уже есть первые результаты по выращиванию комплектующих для небольших газотурбинных двигателей весом до нескольких килограммов.

Развивать аддитивные технологии белорусские ученые планируют вместе с российскими коллегами. Проект союзной программы «Аддитивность-СГ», в работе над которой участвовал Институт порошковой металлургии, в данный момент находится на согласовании у российской стороны. Проект предусматривает разработку и создание научными центрами двух стран не только материалов, но и оборудования для 3D-печати. А это уже совсем другой уровень технологической оснащенности.