Научная статья на тему 'СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСЛОВИЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РЕСТАВРАЦИОННЫХ РАБОТ ЗА СЧЕТ РАЗРАБОТКИ ТЕХНИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ'

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСЛОВИЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РЕСТАВРАЦИОННЫХ РАБОТ ЗА СЧЕТ РАЗРАБОТКИ ТЕХНИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
5
1
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
реставрация / строительство / травматизм / несчастные случаи / профессиональные риски / охрана труда / факторы производственной среды / restoration / construction / injuries / accidents / professional risks / labor protection / factors of the production environment

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Худякова Вера Михайловна, Матюшева Надежда Владимировна, Войнаш Сергей Александрович, Сабитов Линар Салихзанович, Ореховская Александра Александровна

Реставрация каменных зданий процесс очень сложный. Сохранение исторического наследия, реконструкция и реставрация исторических зданий, их приспособление для полноценного функционирования в современных условиях крайне важная задача не только для Санкт-Петербурга, но и для городов всего мира. Для разработки проекта реставрации необходимо выполнение комплекса научно-исследовательских и изыскательских работ по выявлению фактического технического состояния здания и мероприятий по его восстановлению. В процессе реставрации приходится сталкиваться с самыми неожиданными проблемами, заниматься восстановлением деталей из давно забытых материалов или изготовленным по давно забытым технологиям. Во время проведения научно-исследовательских работ по обследованию памятника архитектуры требуется не только определить техническое состояние конструкций здания, но и выявить состав отдельных материалов, примененных при строительстве, для разработки точных методик и технологий восстановления элементов конструкций при последующей реставрации. Важным фактором повышения производительности труда, и качества строительства является широкое внедрение комплексной механизации. Анализируя причины и обстоятельства, повлекших несчастные случаи при выдавливании потолка во время реставрационных работ, основной целью работы является улучшение условий и технологии проведения работ и трудовых операций при реставрации старых зданий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Худякова Вера Михайловна, Матюшева Надежда Владимировна, Войнаш Сергей Александрович, Сабитов Линар Салихзанович, Ореховская Александра Александровна

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

IMPROVEMENT OF OCCUPATIONAL SAFETY CONDITIONS DURING RESTORATION WORK THROUGH THE DEVELOPMENT OF TECHNICAL MEASURES

Restoration of stone buildings is a very complex process. Preservation of historical heritage, reconstruction and restoration of historical buildings, their adaptation for full functioning in modern conditions is an extremely important task not only for St. Petersburg, but also for cities around the world. To develop a restoration project, it is necessary to carry out a set of research and survey works to identify the actual technical condition of the building and measures for its restoration. In the process of restoration, one has to face the most unexpected problems, to restore parts from long-forgotten materials or manufactured using long-forgotten technologies. During the research work on the inspection of an architectural monument, it is necessary not only to determine the technical condition of the building structures, but also to identify the composition of individual materials used in construction, to develop precise methods and technologies for restoring structural elements during subsequent restoration. An important factor in increasing labor productivity and the quality of construction is the widespread introduction of complex mechanization. By analyzing the causes and circumstances that led to accidents when the ceiling was squeezed out during restoration work, the main goal of the work is to improve the conditions and technology of work and labor operations during the restoration of old buildings.

Текст научной работы на тему «СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСЛОВИЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РЕСТАВРАЦИОННЫХ РАБОТ ЗА СЧЕТ РАЗРАБОТКИ ТЕХНИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ»

УДК 331.46

DOI: 10.24412/2071-6168-2024-7-267-268

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УСЛОВИЙ БЕЗОПАСНОСТИ ТРУДА ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РЕСТАВРАЦИОННЫХ РАБОТ ЗА СЧЕТ РАЗРАБОТКИ ТЕХНИЧЕСКИХ МЕРОПРИЯТИЙ

В.М. Худякова, Н.В. Матюшева, С.А. Войнаш, Л.С. Сабитов, А.А. Ореховская, Р.Р. Загидуллин

Реставрация каменных зданий - процесс очень сложный. Сохранение исторического наследия, реконструкция и реставрация исторических зданий, их приспособление для полноценного функционирования в современных условиях крайне важная задача не только для Санкт-Петербурга, но и для городов всего мира. Для разработки проекта реставрации необходимо выполнение комплекса научно-исследовательских и изыскательских работ по выявлению фактического технического состояния здания и мероприятий по его восстановлению. В процессе реставрации приходится сталкиваться с самыми неожиданными проблемами, заниматься восстановлением деталей из давно забытых материалов или изготовленным по давно забытым технологиям. Во время проведения научно-исследовательских работ по обследованию памятника архитектуры требуется не только определить техническое состояние конструкций здания, но и выявить состав отдельных материалов, примененных при строительстве, для разработки точных методик и технологий восстановления элементов конструкций при последующей реставрации. Важным фактором повышения производительности труда, и качества строительства является широкое внедрение комплексной механизации. Анализируя причины и обстоятельства, повлекших несчастные случаи при выдавливании потолка во время реставрационных работ, основной целью работы является улучшение условий и технологии проведения работ и трудовых операций при реставрации старых зданий.

Ключевые слова: реставрация, строительство, травматизм, несчастные случаи, профессиональные риски, охрана труда, факторы производственной среды.

Требования техники безопасности при монтаже сборных строительных конструкций регламентируются СНиП 12-04-2002 «Безопасность труда в строительстве». Кроме безусловного соблюдения правил безопасности эксплуатации строительных машин и механизмов, проведения инструктажа с рабочими по технике безопасности -вводного, производственного, повторного и внепланового, организации специального обучения для рабочих, выполняющих работы повышенной опасности - машинисты СДМ, такелажники и др., особое внимание должно быть обращено на выполнение следующих требований.

Установление границ опасных зон, в пределах которых возможно падение предметов, определяются в зависимости от высоты строящегося объекта по данным СНиП, а также границ опасной зоны вблизи движущихся частей машин, величина которых определяется паспортом машины или расстоянием 5 м.

В процессе монтажа конструкций монтажники должны находится на ранее установленных и надежно закрепленных конструкциях. При перемещении конструкций расстояние между ними и ранее установленными конструкциями должно быть не менее 1 м по горизонтали и 0,5 м - по вертикали.

При выполнении сборочных операций проверять совмещение отверстий разрешается только с использованием специального инструмента.

Навесные или приставные лестницы должны быть оборудованы устройствами для закрепления предохранительного пояса или ограждены металлическими дугами с вертикальными связями и надежно прикреплены к конструкции.

На участке, где ведутся монтажные работы, не допускается выполнение других видов работ и нахождение посторонних лиц.

При реставрации старинных зданий, обязательным условием является то, что в процессе работ не должны быть демонтированы материалы, из которых построено здание.

С точки зрения безопасности не рационально ремонтировать потолок которому 200 лет. От безвыходного положения пришлось придумывать своё инновационное приспособление, что бы привести потолок в подвальных помещениях в первоначальный вид [1-3].

Материалы и методы исследования. Анализируя показатель травматизма можно заметить, что меньше всего люди травмируются в первый год работы и после 10 лет работы. Это объясняется тем, что в первый год работник активно изучает процесс работы, редко пренебрегает правилами техники безопасности. В период от 1 года до 10 работник слишком уверен в своих силах и часто допускает ошибки, которые приводят к травмам, а после 10 лет работы имеет достаточно опыта что бы практически полностью исключить ошибки при выполнении своей работы, а соответственно и избежать травм.

Больше всего травм получают работники со стажем работы в возрасте от 20 до 30 лет. Это объясняется амбициями в период молодости, а также малым стажем работы на должности.

Для выявления факторов, наиболее значимых при формировании уровня травматизма, были рассмотрены и сопоставлены различные показатели функционирования участка, где проводятся работы по реставрации потолка. Например, сопоставление динамики численности персонала и уровня травматизма показывает, что между данными показателями нет строгой зависимости, то есть рост численности персонала что не влияет на увеличение количества травм.

В строительстве вредные производственные факторы подразделяются на физические, химические и психофизиологические. При реставрации зданий на работника воздействуют следующие вредные и опасные производственные факторы:

Физические:

- температура, влажность, подвижность и скорость перемещения воздуха, и тепловое облучение (от совокупности этих факторов зависит теплообмен человека - (переохлаждение, перегрев);

- неионизирующие электромагнитные поля и излучения: (Электростатические поля, постоянные магнитные поля, электрические и магнитные поля промышленной частоты (50Гц), электромагнитные излучения радиочастотного диапазона;

- производственный шум, ультра- и инфразвук;

- вибрация общая и локальная;

- аэрозоли - взвешенные частицы пыли (воздействует в основном на легкие человека);

- освещение естественное (либо его отсутствие, либо его недостаток) и искусственное (недостаточная освещенность, блеклость прямая или отраженная, пульсация освещенность);

- аэроионы - электрически заряженные частицы воздуха.

Работники, которые подвержены воздействию этих факторов могут получить обморожения, артрит, нарушение работы слуховых, обонятельных и зрительных органов и другие болезни.

Химические факторы делятся по характеру воздействия на:

- раздражающие;

- канцерогенные;

- токсичные.

К химическим факторам относятся все вещества в любом агрегатном состоянии, вызывающие негативное действие при контакте с органами человека.

Наиболее сильно воздействию химических веществ подвержены грузчики, мойщики строительной техники, маляры.

Психофизиологические факторы, влияющие на условия труда - величина динамической, физической и статической нагрузок, темп работы, рабочая поза, напряженность внимания, монотонность, нервно-эмоциональное напряжение, физический и эстетический дискомфорт. Регламентированное сочетание умственной и физической нагрузок оказывает значительное влияние на понижение утомляемости рабочих [4].

Отдел охраны труда должен регулярно проводить работы по совершенствованию и улучшению условий и охраны труда на предприятии, закупать современные средства индивидуальной защиты, различные инструменты и приспособления, которые упрощают технологический процесс исключая ручной труд, а, следовательно, понижают травматизм и аварии.

Результаты исследования и их обсуждение. При реставрации старинных зданий, обязательным условием является то, что в процессе работ не должны быть демонтированы материалы, из которых построено здание.

С точки зрения безопасности не рационально ремонтировать потолок которому 200 лет. От безвыходного положения компании ЗАО «Балтстрой» пришлось придумывать своё инновационное приспособление, что бы привести потолок в подвальных помещениях в первоначальный вид, рис.1.

Рис. 1. Приспособление для выравнивания проседаний потолка, используемое до разработки

Данное приспособление сделано из вышки-туры фирмы Ramirent Строители модернизировали конструкцию туры путём сварки подвижных деталей, увеличив таким образом неподвижность конструкции. Конструкция состоит из 4 стоек квадратной формы. Обвязки из поперечин, раскосов, механического винтового подъёмника по одному на каждую стойку.

Что бы выставить высоту под потолок, строителям пришлось делать нагромождение из двутавров, так как высота секции туры не соответствует нужным размерам. В самой верхней точке конструкции из деревянной фанеры вырезаны полукруглые элементы, с радиусом, заданным в проектной документации по реставрации.

Технология выравнивания проседаний потолка при реставрации:

- Площадка под потолком в подвальном помещении должна быть полностью очищена от мусора и не нужных сооружений. В качестве конструктивной части дипломного проекта предлагается разработка устройства для выравнивания проседаний потолков в подвалах зданий реставрируемого помещения.

- Перед выдавливанием проседаний потолка, строители готовят специальную смесь из бетона. На потолке с шагом 30 см буром делаются отверстия глубиной 35 см. В отверстия закачивается специальный раствор, отверстия затыкаются деревянными пробками.

- После этого монтируется металлическая конструкция и путём выкручивания механических домкратов потолок равномерно выдавливается в нужное положение.

- После 48 часов сушки специального раствора, металлическая конструкция опускается и демонтируется.

Устройство состоит из стоек, соединённых поперечинами и раскосами, образующими трубчатый каркас, который устанавливается на полу подвала. В каждую стойку устанавливается винт с подпятником наверху. Винт вворачивается в гайку, которая в свою очередь стыкуется со стойкой. На подпятники винта кладётся рама, выполненная сваркой из двутавров. На раму кладутся двутавры для равномерного распределения нагрузки на раму, а сверху на двутавры устанавливают три деревянные конструкции, сделанные из бакелитовой фанеры, которые будут воспринимать непосредственно нагрузку от просевшего потолка при его выравнивании. Рабочие одновременно вращая гайки с помощью рукояток, обеспечивают перемещение вверх винтов и всей верхней части конструкции, которая,

передавая давление на потолок, обеспечивает его выравнивание. Расчёты начинаем с определения нагрузки на стойку.

Было определено, что для выравнивания просевшего потолка, т.е подъёма потолка на высоту максимум 50 миллиметров необходимо с помощью подъёмного механизма (винта с гайкой) обеспечить давление на поднимаемую поверхность:

Р = 5 кПа = 5 * 1034 (1)

м2

Полная площадь контакта верхней части конструкции с потолком принятых размеров:

5к = 2,12 * 2,5 = 5,3 м2 (2)

Усилие, действующее на конструкцию при выравнивании потолка:

F = р * 5к = 5 * 103 * 5,3 = 26,5 * 103Я = 26,5 кН (3)

Усилие на одну стойку (стоек 4 шт.):

Fct = - = — = 6,63 кН (4)

4 4 v '

Учтём, что на стойки также действует сила тяжести верней части конструкции, и увеличим значение усилия. Окончательно принимаем:

Fct = 8 кН (5)

В виду значительных размеров подъемного устройства, обусловленных высотой подвалов в домах старой постройка (высота до 2,5 м) и габариты помещений в которых проводятся работы, примем конструктивно размеры сечения стойки, а затем проверим его на прочность. Принимаем для изготовления стойки трубу диаметром d = 48 миллиметров и толщиной стенки S = 3,5 миллиметров.

Так как стойка имеет большую длину (l = 2 м) и напряжена продольной силой, то необходимо провести расчёт выбранного сечения на продольный изгиб.

Условие устойчивости заключается в требовании, что бы сжимающая продольная сила была в Пу раз меньше критический FKp, то есть:

FCT < ^ (6)

Пу

[пу] = 1,8 ^ 3,2 - коэффициент запаса на устойчивость; FKp - определяется по формуле Эйлера

„ П2*Е*7тт

FKP = —¡2ЩГ- (7)

Е = 2 * 107 — - модуль упругости материала трубы (сталь); Yrnin - минимальный момент инерции сечения трубы Для трубы Yrnin = У^. = У^,

Y = П (d4 — О = 3,14(4,84 - 4,14) = 12,2 см4 (8)

d-L = d — 2 * 5 = 48 — 2 * 3,5 = 41 мм = 4,1 см - внутренний диаметр трубы; (пр = ^ * I - приведённая длинна; ^ - коэффициент, зависящий от способа закрепления концов стойки

^ = 1;

I = 2м = 200 см = длинна трубы; (пр = 1 * 200 = 200 см;

= 3,I42*2*IO7*I2,2 = 30143 н = 30,14 кн (9)

к 2002 v ' Тогда запас устойчивости будет

= S = ИТ = 3,77 > К] (10)

Устойчивость стойки обеспечена.

Так как выдвижение винта обеспечивается поворотом гайки, которая устанавливается на торце стойки, то между внутренним диаметром трубы стойки и наружным даиметром резьбы винта должен быть зазор, но небольшой. Поэтому определяем наружный диаметр резьбы винта d = 38 мм.

По ГОСТ 9484-75 выбираем трапециедальную резьбу со следующими параметрами:

d = 38 мм; шаг резьбы S = 6 мм;

dL = 32 мм - внутренний диаметр резьбы;

d2 = 35 мм - средний диаметр резьбы;

а = 30° - угол профиля резьбы.

Гайку и винт выполняем из стали коэффициент трения f = 0,1 (материал винта сталь 35, гайки сталь-30) Проверим винт на самоторможение. Определим угол подъёма винтовой линии и угол трения. Угол подъёма резьбы:

Р = arct5 (ПУ = (3^) = arc£g0,0546 = 3°10' (11)

Угол трения:

^ = arctg ^ = arctg 0,1 = arctg 0,104 = 5°55' (12)

cos(o) cos 15°

Условие сопротивления ф-L > р выполнено 5°55' > 3°10'

Стержень винта работает на сжатие, проверим его на продольную устойчивость по напряжению сжатия

т=nt^w сж. (13)

= Fст = 8кН — усилие действующее на винт; ^ - коэффициент уменьшения напряжения для сжатых стежней, выбирается в зависимости от гибкости

в = ^ = ^ (14)

£ d1

^ = 1; I - радиус инерции для резьбового стержня винта I = —.

е = 4!20£ =25

32

Тогда ф = 0,94; [т]сж =70 МПа - допустимое напряжение на сжатие для стали 35; г = 414*30;, = = 10 МПа < ^*[т]сж = 0,94 * 70 = 65,8 МПа Условие прочности выполнено.

Определим число витков гайки из условия износостойкости, приняв [р] = 7,5 МПа - допускаемое напряжение на сжатие износостойкости резьбы

„ = 4*Р„ = 4*8*103 =61 (15)

П(Й2^?МР] 3.14(382-322)*7,5 , ( )

Высота гайки

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

H = Z * S = 6,1 * 6 = 36,6 мм (16) Т.к. конструктивно предполагаются две рукоятки вращения гайки вварить в тело гайки, то высоту гайки увеличим и принимаем:

Н = 50 мм;

М,

зав

= FB * 7 * + «Ы + * / * ^т2 = 8 * 103 * (35) * ^(3°10' + 5°55') + 3 * 8 * 103 * 0,1 * 37=

= 26,3 * 103Н*мм

Определим необходимую длину рукоятки при приложении к ней рабочего усилия: рр = 200 Н

, = = 26,3*103 = 132 мм (17)

Р рр 200 v '

Конструктивно для удобства пользования рукояткой её изгибаем под углом 30° к оси резьбы винта. Среднее расстояние приложения усилия рабочего лежит от оси винта на расстоянии 150 мм > Lp, следовательно, поворот гайки обеспечивается.

Конструктивно принято, что поперечина верней рамы изготавливается из двутавра №12. На двутавр устанавливается верхняя часть устройства, воспринимающая давление потолка, поэтому поперечину можно представить, как балку на двух опорах, загруженную равномерно распределённой нагрузкой.

Fct*4 2Fct /л

q="if4=— (18)

Fct = 8 кН — принятая нагрузка на 1 стойку. Стоек 4 штуки.

Поперечин 2 штуки q = ———; M max = q — = 8 * — = 4 кНм - возникает в опасном сечении посре-

v 2=8кН/м' 8 8 v

дине балки, рис.2.

Условие прочности на изгиб:

Мтах г , „„,

Тп = ~ < [т]п (19)

тп - действительное напряжение в опасном сечении; Шх - момент сопротивления поперечного сечения балки для двутавра №12

Wx = 58,4 см4;

[т]п - допустимое напряжение на изгиб для материала двутавра (сталь ст3)

[т]п = 160 Мпа.

Тогда

тп = 4*103*103 * ю2 = 68,5МПа < [т]п = 160 МПа.

п 58,4 ^

Условие прочности выполнено [5].

Выводы. В данном проекте представлены обоснование и разработка инженерно-технических и организационно-технологических мероприятий по обеспечению безопасности при выдавливании проседаний потолка, при реставрации старого здания компанией ЗАО «Балстрой». Для этого проведены необходимые расчёты, разработаны противопожарные мероприятия, проведена модернизация имеющейся конструкции и составлены все необходимые

инструкции для безопасного проведения работ. Экономический расчёт показал, что применение данной конструкции является экономически выгодно, срок окупаемости составит 0,18 года. Технология изготовления конструкции соответствует требованиям нормативных документов, что даёт гарантию безопасности при проведении работ с данным устройством.

Список литературы

1. СНиП 12-04-2002 «Безопасность труда в строительстве». М., 2002.

2. СанПиН 2.2.4.548-96. 2.2.4. Физические факторы производственной среды. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений. Санитарные правила и нормы (утв. Постановлением Гос-комсанэпиднадзора РФ от 01.10.1996 N 21).

3. Приказ Минтруда России от 11.12.2020 № 883н «Об утверждении Правил по охране труда при строительстве, реконструкции и ремонте».

4. Матюшева Н.В. Результаты анализа производственного травматизма в строительной отрасли / Н.В. Ма-тюшева, В.М. Худякова, М.С. Овчаренко // Молодежь и наука: шаг к успеху: Сборник научных статей 4-й Всероссийской научной конференции перспективных разработок молодых ученых. В 5-ти томах / Ответственный редактор А.А. Горохов. Курск: Юго-Западный государственный университет, 2020. Том 4. С. 181-185.

5. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т. Т. 2. - 9-е изд., перераб. и доп. / под ред. И.Н. Жестковой. М.: Машиностроение, 2006. 960 с.

Худякова Вера Михайловна, канд. сельск. наук, доцент, vmsafonova@mail. ru, Россия, Пушкин, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный аграрный университет,

Матюшева Надежда Владимировна, старший преподаватель, [email protected], Россия, Пушкин, Санкт-Петербург, Санкт-Петербургский государственный аграрный университет,

Войнаш Сергей Александрович, младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории, [email protected], Россия, Казань, Казанский федеральный университет,

Сабитов Линар Салихзанович, д-р техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Казань, Казанский государственный энергетический университет,

Ореховская Александра Александровна, канд. сельск. наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории, [email protected], Россия, Казань, Казанский федеральный университет,

Загидуллин Рамиль Равильевич, канд. техн. наук, доцент, ведущий научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории, [email protected], Россия, Казань, Казанский федеральный университет

IMPROVEMENT OF OCCUPATIONAL SAFETY CONDITIONS DURING RESTORATION WORK THROUGH THE

DEVELOPMENT OF TECHNICAL MEASURES

V.M. Khudyakova, N. V. Matyusheva, S.A. Voinash, L.S. Sabitov, A.A. Orekhovskaya, R.R. Zagidullin

Restoration of stone buildings is a very complex process. Preservation of historical heritage, reconstruction and restoration of historical buildings, their adaptation for full functioning in modern conditions is an extremely important task not only for St. Petersburg, but also for cities around the world. To develop a restoration project, it is necessary to carry out a set of research and survey works to identify the actual technical condition of the building and measures for its restoration. In the process of restoration, one has to face the most unexpected problems, to restore parts from long-forgotten materials or manufactured using long-forgotten technologies. During the research work on the inspection of an architectural monument, it is necessary not only to determine the technical condition of the building structures, but also to identify the composition of individual materials used in construction, to develop precise methods and technologies for restoring structural elements during subsequent restoration. An important factor in increasing labor productivity and the quality of construction is the widespread introduction of complex mechanization. By analyzing the causes and circumstances that led to accidents when the ceiling was squeezed out during restoration work, the main goal of the work is to improve the conditions and technology of work and labor operations during the restoration of old buildings.

Key words: restoration, construction, injuries, accidents, professional risks, labor protection, factors of the production environment.

Khudyakova Vera Mikhailovna, candidate of agricultural sciences, docent, vmsafonova@mail. ru, Russia, Pushkin, St. Petersburg, St. Petersburg State Agrarian University,

Matyusheva Nadezhda Vladimirovna, senior lecturer, 79118202213@mail. ru, Russia, Pushkin, St. Petersburg, St. Petersburg State Agrarian University,

Voinash Sergey Aleksandrovich, junior researcher at the intellectual mobility research laboratory, [email protected], Russia, Kazan, Kazan Federal University,

Sabitov Linar Salikhzanovich, doctor of technical sciences, docent, l. sabitov@bk. ru, Russia, Kazan, Kazan State Power Engineering University,

Orekhovskaya Alexandra Alexandrovna, candidate of agricultural sciences, leading researcher at the research laboratory, orehovskaja_aa@bsaa. edu.ru, Russia, Kazan, Kazan Federal University,

Zagidullin Ramil Ravilevich, candidate of technical sciences, docent, leading researcher at the research laboratory, [email protected], Russia, Kazan, Kazan Federal University

УДК 623.486

DOI: 10.24412/2071-6168-2024-7-272-273

СОЗДАНИЕ НОРМАТИВНОЙ БАЗЫ В ОБЛАСТИ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

А.В. Ефремов

Рассматриваются основные понятия аддитивных технологий в производстве и опыт использования этих технологий за рубежом, показаны их преимущества по сравнению с традиционными технологиями литья и механической обработки. Проведен краткий обзор формирования национальной базы стандартов по аддитивным технологиям, показана структура и функции координирующего органа этой деятельности. Определены возможные направления расширения нормативных документов, гармонизированных с международными стандартами.

Ключевые слова: аддитивные технологии, 3D-печать, металлопорошковые композиции, технологическое оборудование, технический комитет, государственные стандарты.

Применение новых технологий - главный тренд последних лет в любой сфере промышленного производства. Каждое современное предприятие в России и мире стремится создавать более дешевую, но при этом надежную и качественную продукцию, используя самые совершенные методы и материалы. Использование аддитивных технологий - один из ярчайших примеров того, как новые разработки и оборудование могут существенно улучшать традиционное производство.

Практикой доказано, что изготовление деталей со сложной геометрией традиционными методами производства (механической обработкой, литьем, штамповкой и т.д.) приводит к большим затратам по трудоемкости, а также иногда экономически неэффективно. 3,0-печать позволяет снизить себестоимость продукции и значительно ускоряет рабочий процесс. Одним из способов изготовления деталей со сложной геометрией являются аддитивные технологии [1].

Аддитивные технологии - это технологии послойного формирования деталей. Они являются не только инструментом для макетирования, но и полноценным производственным процессом для изготовления деталей со сложной геометрией.

Технология «трехмерной печати» появилась в конце 80-х годов прошлого века. Пионером в этой области является компания 3D Systems (США), которая разработала первую коммерческую стереолитографическую машину -SLA - Stereolithography Apparatus (1986). До середины 90-х годов она использовалась главным образом в научно-исследовательской и опытно-конструкторской деятельности, связанной с оборонной промышленностью. Первые лазерные машины - сначала стереолитографические (SLA-машины), затем порошковые (SLS-машины) - были чрезмерно дороги, а выбор модельных материалов весьма скромный. Широкое распространение цифровых технологий в области проектирования (CAD), моделирования и расчетов (CAE) и механообработки (CAM) стимулировало взрывной характер развития технологий 3D-печати, и в настоящее время крайне сложно указать область материального производства, где в той или иной степени не использовались бы 3D-принтеры.

Аддитивные технологии производства позволяют изготавливать любое изделие послойно на основе компьютерной 3D-модели. Такой процесс создания объекта также называют «выращиванием» из-за постепенности изготовления. Если при традиционном производстве на начальном этапе мы имеем заготовку, от которой отсекаем все лишнее, либо деформируем ее, то в случае с аддитивными технологиями из аморфного расходного материала выращивается новое изделие. В зависимости от технологии объект может строиться снизу-вверх или наоборот. Общая схема последовательности этапов аддитивного производства представлена на рисунке [2].

В зависимости от конечного результата выделяют несколько направлений применения аддитивных технологий [3]:

1. Изготовление деталей (Rapid Patterns), которые будут использоваться в качестве шаблонов для конечного изделия.

2. Изготовление пресс-форм (Rapid Tooling) с помощью аддитивных методов. Потом их можно использовать для формовки и литья изделий.

3. Прямое цифровое производство (Direct Digital Manufacturing) изготовление аддитивными способами конечного продукта.

В табл. 1 приведены методы аддитивного производства и основные технологии их осуществления.

Сегодня объём российского рынка АТ [4], как отмечает советник президента Акционерного общества Топливная компания «ТВЭЛ», доктор технических наук Ольга Оспенникова, составляет порядка 6 млрд. рублей. Примерно 2,5 млрд. руб. приходится на оборудование для 3D-печати и комплектующие; 1,2 млрд. руб. - на материалы; около 2,3 млрд. руб. - на услуги 3D-печати, которые, занимают сейчас ощутимую часть рынка. С учетом подписания госкорпорацией «Росатом» с правительством Российской Федерации соглашения по дорожной карте «Технологии новых материалов и веществ» реализация инновационного сценария развития АТ объёма рынка к 2030 году в России позволит достичь уровня в 23,5 млрд. руб.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.