Научная статья на тему 'ЛАЗЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАРДИНАЛЬНОГО ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ОТВЕТСТВЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ В РЕЖИМЕ ДИАГНОСТИКИ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РЕАЛЬНОМ МАСШТАБЕ ВРЕМЕНИ'

ЛАЗЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАРДИНАЛЬНОГО ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ОТВЕТСТВЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ В РЕЖИМЕ ДИАГНОСТИКИ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РЕАЛЬНОМ МАСШТАБЕ ВРЕМЕНИ Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

CC BY
70
6
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЛАЗЕРНЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС / ЛАЗЕРНОЕ ТЕРМОУПРОЧНЕНИЕ / ДИАГНОСТИКА В РЕАЛЬНОМ МАСШТАБЕ ВРЕМЕНИ / ДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ / LASER TECHNOLOGICAL COMPLEX / LASER THERMOSTRENGTHENING / LASER DIAGNOSTICS IN A REAL-TIME SCALE / DYNAMIC PROCESSES

Аннотация научной статьи по прочим технологиям, автор научной работы — Аракелян Сергей Мартиросович, Евстюнин Григорий Анатольевич, Абрамов Дмитрий Владимирович, Скрябин Игорь Олегович

Предлагаются технологии с использованием автоматизированного лазерного технологического комплекса термоупрочнения в производстве наиболее важных/ответственных деталей машиностроения в едином технологическом процессе с их разработкой, диагностикой, тестированием и дальнейшим усовершенствованием производственного цикла по результатам проведенных испытаний на базе уникальных технологий лазерного термоупрочнения 3D-изделий. Он не имеет мировых аналогов и будет способствовать решению задачи импортозамещения при разработке и производстве наукоемкой продукции на основе НИОКТР-достижений по этим технологиям. Эти решения, безусловно, имеют двойное назначение и могут также быть использованы при производстве изделий разного предназначения, в т.ч. в интересах национальной безопасности. Данный проект позволяет обеспечить развитие новейших технологий в наукоемких отраслях, включая вопросы обеспечение национальной безопасности, в формате требований Президента РФ от 15 мая 2014 года и положений программы импортозамещения в сфере ОПК, на путях кооперации деятельности отечественных научных школ, внедрения достижений НИОКР/НИОКТР и НИР на интеграционных принципах с профильным бизнес-сообществом. Речь идет о партнерстве РАН, высшей школы, высокотехнологичных секторов промышленности, в т.ч. с необходимым кадровым обеспечением для работы на данном уникальном лазерном технологическим комплексе. Это соответствует нынешним приоритетам России в построении инновационной экономики на инвестиционных принципах и отвечает вызовам мировой высокотехнологичной индустрии.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по прочим технологиям , автор научной работы — Аракелян Сергей Мартиросович, Евстюнин Григорий Анатольевич, Абрамов Дмитрий Владимирович, Скрябин Игорь Олегович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

LaSEr tEChNOLOGy FOr raDiCaLLy iMPrOVE thE WEar rESiStaNCE OF CritiCaL PartS iN MEChaNiCaL ENGiNEEriNG MODES iN rEGiME OF DiaGNOStiCS OF DyNaMiC PrOCESSES iN a rEaL tiME SCaLE

Available technology using automated laser technological complex in the production of the most important / critical engineering components in a single process with their development, diagnosis, testing and further improvement of the production cycle as a result of tests carried out on the basis of the unique technology of laser thermal hardening 3D-products. There are no analogues in the world and will contribute to solving the problem of import substitution in the design and manufacture of high-tech products based on r&D-advances to these technologies. These results, of course, will have both a civil and defence purpose and can also be used in the manufacture of products for various applications, including the interests of national security. This project addresses issues of the modern technologies development in hitech, including the problems of national security, in the rF President requirement format on May 15, 2014 and the program of import substitution in the field of defense industry in the ways of co-operation activities of national scientific schools, the applications of the achievements of r&D and research on the principles of integration with business community. it is a partnership of the raS, high school, high-tech industrial sectors, including with the necessary staffing to work on this unique laser technological complex. This is consistent with the current priorities of russia in the construction of an innovative economy on investment principles and meet the challenges of the global economy.

Текст научной работы на тему «ЛАЗЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАРДИНАЛЬНОГО ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ОТВЕТСТВЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ В РЕЖИМЕ ДИАГНОСТИКИ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РЕАЛЬНОМ МАСШТАБЕ ВРЕМЕНИ»

ЛАЗЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАРДИНАЛЬНОГО ПОВЫШЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКОСТИ ОТВЕТСТВЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ МАШИНОСТРОЕНИЯ В РЕЖИМЕ ДИАГНОСТИКИ ДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В РЕАЛЬНОМ

МАСШТАБЕ ВРЕМЕНИ

Аракелян Сергей Мартиросович

доктор физико-математических наук, профессор кафедры физики и

прикладной математики, Владимирский государственный университет Евстюнин Григорий Анатольевич кандидат экономических наук, заведующий базовой кафедры «Лазерная поверхностная обработка материалов: устройства и технологии» ООО «Новые технологии лазерного термоупрочнения» Абрамов Дмитрий Владимирович Кандидат физико-математических наук, доцент, Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых

Скрябин Игорь Олегович аспирант кафедры физики и прикладной математики, Владимирский государственный университет LASER TECHNOLOGY FOR RADICALLY IMPROVE THE WEAR RESISTANCE OF CRITICAL PARTS IN MECHANICAL ENGINEERING MODES IN REGIME OF DIAGNOSTICS OF DYNAMIC PROCESSES IN A REAL TIME SCALE Arakelian S.M., doctor of physics and mathematics, professor, Vladimir State University Evstyunin G.A., Candidate of Economic Sciences, LLC «New laser technology thermostrengthening» AbramovD.V., Condidate of physics and mathematics, docent, Vladimir State University Skryabin I.O., Postgraduate of the Department of Physics and Applied Mathematics, Vladimir State University

АННОТАЦИЯ

Предлагаются технологии с использованием автоматизированного лазерного технологического комплекса термоупрочнения в производстве наиболее важных/ответственных деталей машиностроения в едином технологическом процессе с их разработкой, диагностикой, тестированием и дальнейшим усовершенствованием производственного цикла по результатам проведенных испытаний на базе уникальных технологий лазерного термоупрочнения SD-изделий. Он не имеет мировых аналогов и будет способствовать решению задачи импортозамещения при разработке и производстве наукоемкой продукции на основе НИОКТР-достижений по этим технологиям. Эти решения, безусловно, имеют двойное назначение и могут также быть использованы при производстве изделий разного предназначения, в т.ч. в интересах национальной безопасности. Данный проект позволяет обеспечить развитие новейших технологий в наукоемких отраслях, включая вопросы обеспечение национальной безопасности, в формате требований Президента РФ от 15 мая 2014 года и положений программы импортозамещения в сфере ОПК, на путях кооперации деятельности отечественных научных школ, внедрения достижений НИОКР/НИОКТР и НИР на интеграционных принципах с профильным бизнес-сообществом. Речь идет о партнерстве РАН, высшей школы, высокотехнологичных секторов промышленности, в т.ч. с необходимым кадровым обеспечением для работы на данном уникальном лазерном технологическим комплексе. Это соответствует нынешним приоритетам России в построении инновационной экономики на инвестиционных принципах и отвечает вызовам мировой высокотехнологичной индустрии.

ABSTRACT

Available technology using automated laser technological complex in the production of the most important / critical engineering components in a single process with their development, diagnosis, testing and further improvement of the production cycle as a result of tests carried out on the basis of the unique technology of laser thermal hardening 3D-products. There are no analogues in the world and will contribute to solving the problem of import substitution in the design and manufacture of high-tech products based on R&D-advances to these technologies. These results, of course, will have both a civil and defence purpose and can also be used in the manufacture of products for various applications, including the interests of national security. This project addresses issues of the modern technologies development in HiTech, including the problems of national security, in the RF President requirement format on May 15, 2014 and the program of import substitution in the field of defense industry in the ways of co-operation activities of national scientific schools, the applications of the achievements of R&D and research on the principles of integration with business community. It is a partnership of the RAS, high school, high-tech industrial sectors, including with the necessary staffing to work on this unique laser technological complex. This is consistent with the current priorities of Russia in the construction of an innovative economy on investment principles and meet the challenges of the global economy.

Ключевые слова: лазерный технологический комплекс, лазерное термоупрочнение, диагностика в реальном масштабе времени, динамические процессы.

Keywords: laser technological complex, laser thermostrengthening, laser diagnostics in a real-time scale, dynamic processes.

Введение

Высокотехнологичные сектора промышленности, которые являются основой экономической системы, в т.ч. национальной безопасности, России и реализации ее геополитических стратегий, должны учитывать особенности современного периода развития наукоемких технологий и ОПК (как в нашей стране, так и за рубежом), когда происходит быстрый рост, в первую очередь, гражданских (в т.ч. массового спроса) отраслей, которые только затем используются в системах вооружения (до 80-ых годов прошлого века ситуация была обратной). При этом вовлечение в военную тематику успешных и известных (часто, - монопольных) гражданских фирм (по сути, - производящих массовую гражданскую продукцию широкого назначения для потребителя низкой профессиональной квалификации) является общемировой тенденцией сегодняшнего дня.

В этом аспекте можно рассматривать комплексный проект по созданию высокотехнологичного производства, выполняемый в 2014-2016 гг. Владимирским государственным университетом им. Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых (ВлГУ) с его бизнес-партнером ООО «Новые технологии лазерного термоупрочнения» («НТЛП») по тематике

«Разработка новых высокоэффективных технологий кардинального повышения износостойкости ответственных деталей машиностроения на основе не имеющего мировых аналогов роботизированного универсального интеллектуального лазерного комплекса с диагностикой процессов упрочнения в реальном масштабе времени».

Он является проектом, победившим в конкурсе по Постановлению Правительства России 9 апреля 2010 года N 218 «О мерах государственной поддержки развития кооперации российских высших учебных заведений и организаций, реализующих комплексные проекты по созданию высокотехнологичного производства» [1].

Данное Постановление является принципиальным документом для успешных предприятий высокотехнологичных секторов промышленности, который дает хорошую возможность развития наукоемкого производства на конкурентном поле современной мировой экономики.

Действительно, первые 3 года в рамках проекта дается на проведение НИОКТР (вуз/институт РАН - в интересах и с привлечением индустриального партнера), а в последующие 5 лет должна быть выполнена коммерциализация этих разработок с выпуском конкурентной конечной продукции самим бизнес-партнером.

Однако, основная проблема России в реализации данных планов связана с недостаточным влиянием экономики на те задачи, которые ставит научный сектор - наука и бизнес выступают с претензиями друг к другу: ученые говорят, что бизнес не восприимчив к инновациям; бизнес утверждает, что разработки ученых мало относятся к реальной жизни [2]. При этом при общей доле наукоемкой продукции на мировом рынке в 2 триллиона 300 миллиардов долларов, вклад России составляет менее 1%. В сравнении - США, Япония и Германия совместно контролируют 70% рынка (по сравнению с 2000 годом действующие затраты на исследования и разработки увеличились в этих

странах в 3 раза) [3]. Хотя в соответствии с «майскими» указами Президента в России необходимо увеличить долю научных разработок в экономике до 1.77% ВВП [4], но существующая практика основывается на реалиях, когда наука дает столько результатов, сколько бизнес воспринимает, т.е. это взаимодействие в основном зависит от состояния экономики.

Выход из данной ситуации может быть связан с двумя факторами. Во-первых, в этой 1%-ой доле России надо найти приоритетные сферы, где наша страна может быть конкурентной и лидером в сравнении с мировыми достижениями. Например, фотоника, лазерная тематика, нано-технологии - это как раз из такого перечня приоритетных направлений. Во-вторых, необходимо развивать/восстанавливать отраслевую/корпоративная науку, действующую в интересах высокотехнологичного бизнеса, но на базе фундаментальных знаний.

В развитых странах на это уходит 50-60 % от финансирования всей науки. В России государство определяет приоритеты, в т.ч. для бизнеса, через адресные механизмы финансирования, когда необходимо, чтобы комплексные проекты, поддержанные бюджетным финансированием в паритете с внебюджетным софинансированием на инвестиционных принципах, через 5 лет окупались (в 5-10 раз!) в условиях коммерциализации соответствующей продукции. В России необходимо добиться, чтобы хотя бы для проведения НИОКР 30% финансирования обеспечивал бизнес, а 70% - государство. При этом за счет господдержки будет развиваться и инфраструктура инноваций. Этим целям и служит Постановление Правительства РФ №218 [1].

Однако, при этом требуется решать ряд нелегких административно-правовых проблем, ключевыми из которых являются:

(1) разработка модели государственно-частного партнерства и взаимодействия бюджетов разных уровней;

(2) встраивание импортозамещения в экспортные процедуры;

(3) обеспечение экспертного и правового ландшафта инновационной деятельности, в т.ч. в части, касающейся взаимодействия университетов с бизнес-сообществом; лучший формат для этого - работа в рамках №217-ФЗ [5].

Для Владимирской области (в отсутствие ископаемых ресурсов - нефти, газа, алмазов и т.д.), но при наличии интеллектуального потенциала и высокотехнологичных секторов промышленности, включая ОПК, стоит задача разработки новых (а не только улучшающих) технологий и освоения перспективных ниш рынка, а также определения приоритетов развития экономики (в федерально-региональном аспекте) с нацеленностью на конечную продукцию, конкурентоспособную на мирового рынке.

Данный совместный проект ВлГУ и ООО «НТЛТ» соответствует приоритету гибкой динамики непрерывного развития с возрастающим компонентом НИОКТР в выпускаемой продукции, в частности, реализуемого в рамках «Дорожной карты» по развитию фотоники в РФ на период до 2018г. [6].

1. Современное состояние дел в рассматриваемой технологической области

В 80х-90х годах прошлого века созданием лазерных комплексов для термоупрочнения различных деталей занималось ВНИИ ЭТО (электротермическое оборудование), которое производило технологические СО2-лазеры, в том числе и для термоупрочнения (см. напр. [7]). Была создана специальная организация МНТК (Межотраслевой научно-технический комплекс), которая должна была сформировать производственную кооперацию заводов и НИИ для производства и внедрения лазерных технологических комплексов. С 1992 по 2006 год правопреемником ВНИИ ЭТО стал НПЦ «Лазертерм». За эти годы было создано и внедрено около 50 опытных промышленных образцов. После ликвидации данного НПЦ практически эта деятельность прекратилась.

В настоящее время компания ООО «Новые технологии лазерного термоупрочнения» (г. Владимир) [8] занимаются созданием нового поколения универсальных комплексов для лазерного термоупрочнения разногабаритных ответственных деталей машиностроения. Основные направления деятельности состоят в конструировании и производстве автоматизированных лазерных комплексов, разработке технологий, а также в оказании услуг как по собственно лазерному термоупрочнению, так и по наплавке и легированию соответствующих материалов.

Предприятие является авторитетным в России производителем специализированных лазерных технологических комплексов для термоупрочнения на базе СО2-лазе-ра. В 2011 году компания была признана инновационной; менее чем за год был сконструирован и создан специализированный лазерный комплекс АЛТКУ-3 (нынешняя его модификация - АЛТКУ-5 создана в 2015 г.). В 2012 году с этим комплексом компания заняла 1-ое место на международной выставке «Фотоника» в разделе «Лучшее лазерное промышленное оборудование». К настоящему времени проведена сертификация оборудования, заключено соглашение с администрацией Владимирской области, Международной организацией «Лазерная ассоциация» о сотрудничестве; подписан также договор с Владимирским государственным университетом о сотрудничестве и подготовке кадров. Благодаря этой деятельности, получен ряд сертификационных документов по лучшим решениям в наукоемком производстве, в частности Дипломы 1-ой степени по итогам конкурсов на лучшую отечественную разработку в области лазерной аппаратуры

и лазерно-оптических технологий - «Лауреат международной научно-технической организации», которую представляет Лазерная ассоциация РФ, в 2012, 2015 и 2016 гг., а также грамота Федерального Собрания РФ и Комитета по промышленности Госдумы РФ «за профессионализм и большой вклад в разработку и внедрение в производство уникальных отечественных лазерных промышленных комплексов и технологий двойного назначения» (2015 г.). Сама компания является участником Инновационного центра «Сколково».

В современной России производством промышленных лазерных комплексов занимаются несколько предприятий, в основном, как уже отмечалось, в секторе лазерной резки и сварки. Сфера производства комплексов для лазерного термоупрочнения в России и за рубежом находится еще в начальной стадии. Среди российских компаний необходимо отметить ИПЛИТ РАН и ЗАО «Технолазер» (г. Шатура), которые производят многоканальные СО2-лазе-ры для термоупрочнения, а в последнее время - в т.ч. и по заказам инициаторов данного проекта. За рубежом конкурентом данного направления является компании Trumpf (Германия), COHERENT (США) и Laserline (Германия), которые наряду с СО2-лазерами выпускают также и мощные диодные источники лазерного излучения, в том числе используемые для лазерного термоупрочнения (но они не производят собственно автоматизированных лазерных технологических комплексов). В России выпуск диодных лазерных источников освоен компанией ООО «Инжект» (г. Саратов), НТО «ИРЭ-Полюс» (г. Фрязино) - она же производит и волоконные лазерные источники, и др., но автоматизацией и роботизированностью процесса, тем более целенаправленно для лазерного термоупрочнения, они не занимаются (ср. с [13]).

В линейке технологических лазерных комплексов изделия с полупроводниковыми источниками накачки, которые используются в данном проекте, представляются наиболее перспективными. Их характеристики и преимущества, в т.ч. кратко - экономический эффект проекта, представлены ниже.

Полученные с помощью автоматизированного лазерного технологического комплекса АЛТКУ-5 результаты по улучшению механических характеристик ряда материалов представлены в Таблице 1.

Таблица 1.

Улучшение характеристик материала после лазерного термоупрочнения (для разных материалов)

Материал Твердость исходная Твердость после упрочнения Глубина слоя (мм)

6Х4М3ФСЛ 20-24 HRC 60-62 HRC ~0.8-1.0

Сталь 20 15-18 HRC 37-42 HRC ~1.2-1.5

Материал достоверно неизвестен 18-24 HRC 46-50 HRC ~0.5-0.8

Сталь 35 14-16 HRC 38-40 HRC ~0.8-1.0

Сталь 45 32-38 HRC 59-63 HRC ~0.8-1.0

Сталь 45 л 14-16 HRC 57-61 HRC 0.9

Сталь Х12МФ 18-22 HRC 46-52 HRC ~0.8-1.2

Чугун ХФ 18-22 HRC 58-62 HRC ~0.8-1.2

Сталь 45Х Сталь 40Х 18-24 HRC 60-62 HRC —1.1-1.2

Сталь 9Х 20-24 HRC 60-66 HRC 1

Низколегированный чугун 15-18 HRC 56-60 HRC —0.4-0.5

Низколегированный чугун 15-18 HRC 54-58 HRC —0.8-1.0

Титан ВТ6 15-18 HRC 57-61 HRC —0.2

Сталь У10А 16-18 HRC 60-65 HRC — 1.1-1.2

Сталь У10 22-26 HRC 65-67 HRC 1

Сталь У 8 23-27 HRC 60-64 HRC 1

Сталь 40Х13 Сталь 40Х13 18-24 HRC 18-24 HRC 51-58 HRC 40-48 HRC —0.8-1.1

Сталь 40ХН2МА 22-26 HRC 55 HRC — 1.0-1.2

Сталь 0ХН3М 24-26 HRC 55 HRC — 1.5

Сталь 25ХГТ 20-22 HRC 53-55 HRC — 1.15-1.2

Сталь 6Х6В3МФС 58-62 HRC —0.5-0.6

07Х3ГНМЮА 27-30 HRC 66 HRC — 1.2

38ХН3МФА 36-40 HRC 60-64 HRC — 1.55

38Х2Н2МА 24-27 HRC 55-58 HRC 1.1

20Х2Н4А 25-27 HRC 43-46 HRC 1.1

45ХН2МФА 25-27 HRC 55-62 HRC 1.8

12Х2НВФА 27-30 HRC 40-46 HRC 0.7

5ХНМ 18-21 HRC 60-62 HRC 1.1

СЧЛ 34-38 HRC 63-68 HRC 0.9

ЭИ 17-20 HRC 57-61 HRC 1

Р18 27-30 HRC 68-72 HRC 1

38 ХС 22 HRC 56-60 HRC 1.4

2. Базовые оптические характеристики лазерного технологического комплекса для улучшения эксплуатационных свойств различных материалов

Уникальность предлагаемых новых технологий термоупрочнения материалов связана с использованием автоматизированного роботизированного многоканального лазерного комплекса, неотъемлемой частью которых является мониторинг многих динамических технологических процессов в реальном масштабе времени (ср. с [9-11]), с последующими для обработанных материалов, во-первых, диагностикой (в т.ч. рентгеноструктурные измерения, электронная микроскопия, зондовая микроскопия) и,

во-вторых, тестированием на требуемые функциональные и конструкционные характеристики (см. напр. [12]). Это дает возможность их дальнейшего улучшения при модификации использованного технологического процесса по результатам проведенного анализа/испытаний подверженных лазерному воздействию образцов. Данное изделие в целом не имеет мировых аналогов (как у нас в стране, так и за рубежом) в едином исполнении в виде одного автономного комплекса.

В состав лазерного технологического комплекса входят перечисленные ниже базовые элементы с соответствующими характеристиками.

1. Лазер:

- номинальная выходная мощность излучения, 5,0 кВт

- пределы регулирования выходной мощности, 0,3-5.3 кВт

- нестабильность мощности на верхнем пределе регулирования, < ± 2,0 %

- различие (разброс) мощности выходного излучения между отдельными излучателями, не более 5%

- расходимость излучения 15 угл. град.

- расход воды (без оборотного водоснабжения), не более 5,0 м3/час

- потребляемая мощность, лазера 20 кВт, холодильной машины 15 кВт

2. Оптическая головка (двух типов):

а) в оптической головке для поверхностной обработки материалов предусмотрены следующие узлы:

- наличие фокусатора для изменения геометрии пятна (круг, квадрат, прямоугольник, полоска и т.д.); диаметр лазерного пятна в зоне обработки, например, для круга 12-20 мм;

- наличие системы, позволяющей изменять фокусное расстояние в пределах 100-500 мм с точностью до 1 мм.;

- наличие датчика, фиксирующего неполадки в волокне, при обнаружении которых сразу посылается сигнал на отключение неисправного волокна;

б) оптическая головка для обработки внутрицилин-дрических поверхностей позволяет производить:

- обработку внутрицилиндрических на глубину не менее 1500 мм;

- диаметр обрабатываемых цилиндрических поверхностей от 50 мм и более;

- диаметр пятна в зоне обработки 8-20 мм;

3. Многоволоконная система передачи лазерного излучения осуществляет:

- передачу излучения по группе из 40 волокон от 40 диодных лазерных источников;

- длина волокна - не менее 6 м, пропускная способность каждого волокна - в пределах 130 - 150 Вт.

4. Система мониторинга включает ряд оборудования для визуализации лазерно-индуцированных процессов (лазерный монитор), обеспечивающий:

- возможность визуализации области лазерной обработки при наличии сильного теплового излучения;

- пространственное разрешение: порядка 10 мкм;

- временное разрешение системы регистрации: не хуже 1 мс;

- длина волны зондирующего излучения: 510 нм;

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

- коэффициент усиления рассеянного от визуализируемой поверхности излучения ~104.

5. Высокотемпературный микропирометр обеспечивает:

- диапазон контролируемых температур: от 2000 °С до 5000 "С ;

- временное разрешение: не хуже 0,5 мс.

Таким образом, данный лазерный технологический комплекс является оригинальным как по функциональным возможностям, так и по достигнутым параметрам лазерного излучения, используемым для термоупрочнения различных материалов непосредственно в 3Б-изделии.

3. Перспективы использования в производстве

Предлагается использование данного лазерного технологического комплекса термоупрочнения по следующим направлениям: в системе железнодорожного транспорта; в металлургии; в машиностроении и станкостроении; в сфере нефтегазодобычи и геологоразведки; в инструментальном производстве; в моторостроении; в сфере производства, ремонта и эксплуатации дорожно-строительной техники; в стеклотарной отрасли; в производстве газотурбинных двигателей; в сфере производства, ремонта и эксплуатации сельскохозяйственной техники; в оборонной промышленности; в сфере производства подшипников. Важно, что в этих областях его возможности уже частично апробированы и показали хорошие результаты (как пример, см. Таблица 1.).

Оснащение производства данным лазерным технологическим комплексом для термоупрочнения ответственных деталей машиностроения должно обеспечивать следующие принципиальные конкурентные преимущества.

1. По критерию «цена-качество» - достижение радикального (в 2-5 раз) повышения износостойкости обработанных изделий с упрочненным на глубину до 0.8^2 мм поверхностного слоя различных материалов с затратами на упрочнение, в среднем не превышающими 15^20% стоимости изделия, что эквивалентно для конечного потребителя приобретению соответственно 2-5 новых изделий и/или их ответственных компонент (деталей).

2. Проведение упрочнения поверхностей окончательно изготовленных в чертежный размер деталей со сложным 3Б-профилем без оплавления материала, без ухудшения шероховатости поверхности с исключением необходимости последующих доводочных операций.

3. Отсутствие проблемы прочности связи (адгезии) упрочненного слоя с основной массой детали, поскольку изменяется только структурно-фазовое состояние поверхности изделий и не возникает контакт различных материалов в изделии.

4. Оперативность выполнения работ за счет упрочнения локальных областей по соответствующей автоматизированной программе только на быстроизнашивающихся поверхностях без воздействия на всю деталь в целом и без каких-либо последующих доработок.

5. Возможность упрочнения поверхностей деталей разных габаритов, разной сложности, разных толщин одним лазерным технологическим комплексом без использования дополнительных операций с дорогостоящим оборудованием (печи, ванны, камеры и т.д.).

6. Возможность замены дорогостоящих материалов более дешевыми и доступными с обеспечением необходимых эксплуатационных (функциональных и конструкционных) свойств поверхностей из таких материалов за счет лазерного термоупрочнения.

7. Возможность повышения твердости и износостойкости поверхностей, предварительно восстановленных ремонтной наплавкой с использованием наплавочного материала невысокой твердости, для решения существующей серьезной проблемы снижения стоимости механической обработки высокотвердого поверхностного слоя исходного материала, используемого для дальнейшего из-

готовления изделий.

Все это позволяет экономически обосновано определить эффективность проекта, когда практические аналоги дорогостоящих деталей получаются по стоимости несравненно дешевле после лазерной термообработки имеющихся деталей с помощью разработанного комплекса в сравнении с приобретением новых деталей.

Заключение

Данный проект решает вопросы развития новейших технологий в наукоемких отраслях, включая вопросы обеспечение национальной безопасности, в формате требований Президента РФ от 15 мая 2014 года и положений программы импортозамещения в сфере ОПК, на путях кооперации деятельности отечественных научных школ, внедрения достижений НИОКР/НИОКТР и НИР на интеграционных принципах с профильным бизнес-сообществом. Речь идет о партнерстве РАН, высшей школы, высокотехнологичных секторов промышленности, в т.ч. с необходимым кадровым обеспечением для работы на данном уникальном лазерном технологическим комплексе. Это соответствует нынешним приоритетам России в построении инновационной экономики на инвестиционных принципах и вызовам мировой высокотехнологичной индустрии.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Постановление Правительства России 9 апреля 2010 года N 218 «О мерах государственной поддержки развития кооперации российских высших учебных заведений и организаций, реализующих комплексные проекты по созданию высокотехнологичного производства», http:// p218.ru/ .

2. Материалы конференции: «Перспективы финансирования науки и инноваций в текущих экономических условиях» при поддержке Министерства образования и науки РФ (16.10.2015 г.). Выступление Г.Шепелева, заместителя начальника Управления Президента Российской Федерации по научно-образовательной политике (http://www.nanonewsnet.ru/news/2015/v-moskve-obsudili-perspektivy-finansirovaniya-nauki-innovatsii-v-tekushchikh-ekonomicheski).

3. Материалы конференции: «Перспективы финансирования науки и инноваций в текущих экономических условиях» при поддержке Министерства образования и науки РФ (16.10.2015 г.). Выступление М.Попова, директора Департамента управления программами и конкурсных процедур Министерства образования и науки РФ (http://www.nanonewsnet.ru/news/2015/v-moskve-obsudili-perspektivy-finansirovaniya-nauki-innovatsii-v-tekushchikh-ekonomicheski).

4. Материалы конференции: «Перспективы финансирования науки и инноваций в текущих экономических условиях» при поддержке Министерства образования и науки РФ (16.10.2015 г.). Выступление Л.Духаниной, председателя Комиссии по развитию науки и образования Общественной палаты РФ (http://www.nanonewsnet.ru/ news/2015/v-moskve-obsudili-perspektivy-finansirovaniya-nauki-innovatsii-v-tekushchikh-ekonomicheski).

5. Федеральный закон от 02.08.2009 N 217-ФЗ (ред. от 29.12.2012) «О внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации по вопросам создания бюджетными научными и образовательными учреждениями хозяйственных обществ в целях практического применения (внедрения) результатов интеллектуальной деятельности» (http://www.consultant.ru/document/ cons_doc_LAW_90201/).

6. Распоряжение Правительства Российской федерации № 1305-р от 24 июля 2013г.(http://government.ru/ media/files/41d47df26b496588f061.pdf ).

7. Григорьянц А. Г., Шиганов И. Н., Мисюров А. И. Технологические процессы лазерной обработки. - М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2006, 663 с.

8. ООО «Новые технологии лазерного термоупрочнения» [Электронный ресурс]. - Режим доступа:

http://lhit.ru/index.php/component/content/category/8-stranitsy

9. Оптические системы с усилителями яркости. // Под. ред. Беспалова В.И. Горький, ИПФАН СССР, 1988, 172с.

10. Оптические системы с усилителями яркости. // Труды Физического института им. П.Н. Лебедева, 1991, 206. М.:Наука, 150с.

11. Батенин В.М., Бойченко А.М., Бучанов В.В., Ка-зарян М.А., Климовский И.И., Молодых Э.И. Лазеры на самоограниченных переходах атомов металлов - 2. В 2 т. Том 1. // Под. ред. В.М. Батенина. - М.: «Физматлит» - 2009, 544с.;

Батенин В.М., Бохан П.А., Бучанов В.В., Евтушенко Г.С., Казарян М.А., Карпухин В.Т., Климовский И.И., Маликов М.М. Лазеры на самоограниченных переходах атомов металлов - 2. В 2 т. Том 2. // Под. ред. В.М.Батенина. - М.: «Физматлит» - 2011, 616с.

12. Аракелян С.М., Кучерик А.О., Прокошев В.Г. и др. Введение в фемтонанофотонику: фундаментальные основы и лазерные методы управляемого получения и диагностики наноструктурированных материалов // под общ. ред. С.М. Аракеляна. - М.: Логос, 2015. - 744с.

13. Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Зуев И.В., Кокора А.Н. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: Справочник. М.: Машиностроение. 1985. 496 с.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.