Ученые Пензенского государственного университета разработали уникальную технологию производства порошка из тугоплавких и тяжелых сплавов на основе вольфрама и карбида вольфрама со сферическими частицами. Ее планируют использовать для импортозамещения на предприятиях машиностроения, оборонно-промышленного комплекса, военной и аэрокосмической промышленностей.
В настоящее время в России нет металлорежущего инструмента, способного в полной мере конкурировать с зарубежными аналогами. Проблема в отсутствии технологии получения порошков со сферическими частицами. Именно с их помощью изготавливают инструмент, например, в Китае, США и других странах. В России для этих целей используют размольный порошок с оскольчатой формой, но такое сырье не позволяет выпустить металлорежущий инструмент с высокими качественными характеристиками. Оскольчатая «мука» спекается произвольно – страдает конечный продукт. Сферическая форма позволяет частицам спекаться плотнее.
Ученые госуниверситета предложили простое и оригинальное решение. Первичное сырье (тяжелые сплавы на основе карбида вольфрама и жаропрочная сталь) помещается в электрическую дугу, где формируется плазменный канал с температурой до 12 тысяч градусов Цельсия. Материал, попадая в этот канал, расплавляется. Затем расплав распыляется при помощи центробежных сил. На выходе получается порошок со сферическими частицами – необходимое сырье для изготовления высококачественного металлорежущего инструмента. Самая большая сложность – определить режимы дуги и удержать их. Необходимо задавать четко определенные параметры тока, напряжения и очень точно регулировать скорости вращения и сближения электродов.
«Необходимо «порвать» расплав и получить очень мелкие частицы. Крупные получаются легко, мелкие даются сложнее. И это нам удается», – отметил руководитель проекта, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Технологии и оборудование машиностроения» ПГУ Александр Зверовщиков.
У порошка со сферической формой размеры частиц варьируются от 2 до 5 микрометров. Это позволяет применять их в самых разных областях, например, при создании конструкционных изделий (подшипники скольжения, высоконагруженные детали, узлы и так далее).
К тому же, ноу-хау пензенских ученых позволит развивать PIM-технологии. Получать металлические или керамические изделия сложного профиля с минимальным количеством отходов материала (1–2%) станет намного проще. Полученные исследовательские партии порошка сейчас проходят исследование в университете Ростова-на-Дону. Как рассказал Александр Зверовщиков, на опытные испытания направлено пять образцов.
Отметим, что реализация проекта стала возможной благодаря поддержке Минобрнауки России: на грантовые средства оборудована специальная лаборатория. В вузе был изготовлен стенд, аналогов которому нет в России. Стенд представляет собой компактный реактор, пригодный для встраивания в рабочую зону серийно выпускаемого основного оборудования, сообщили в пресс-центре правительства Пензенской области.
Сегодня ученые продолжают работу над созданием полного цикла производства металлорежущего инструмента. Такого рода инструмент востребован на предприятиях машиностроения, оборонно-промышленного комплекса, военной и аэрокосмической промышленностей, приборостроения. Разработкой уже заинтересовались компания по производству изделий из твердых сплавов «СТМ Технолоджи» и ведущее российское предприятие в этой области ООО «Вириал».
Все материалы рубрики «Металлургия»
03.03.2023
