Сибирский государственный университет водного транспорта приступил к выполнению I этапа НИОКР по применению уникальной технологии сверхзвукового воздушно-плазменного напыления для защиты деталей судовых движительно-рулевых комплексов.
Научно-исследовательская и опытно-конструкторская работа по теме "Разработка технологии воздушно-плазменного напыления покрытий для защиты деталей движительно-рулевого комплекса (ДРК) судов от гидроабразивного и кавитационного износов" - проект, осуществляемый по заказу Росморречфлота в рамках выполнения Постановления Правительства РФ от 7.12.2020. Данную работу исследователи СГУВТ проводят совместно с учеными Института теоретической и прикладной механики им. С. А. Христиановича СО РАН.
Со стороны "водника" для исполнения НИОКР привлечена мощная группа ученых-исследователей под руководством кандидата технических наук, доцента Виктора Кузьмина.
Кавитационная эрозия, а также гидроабразивный и удароабразивный износ, например, гребных винтов, пока остается неразрешенной проблемой. Помимо того, что такие разрушения приводят к значительному сокращению сроку службы этих деталей движительно-рулевого комплекса судна, они также весьма ощутимо увеличивают расход топлива.
До сих пор для защиты лопастей гребных винтов используется технология плазменного напыления самофлюсующихся порошковых никелевых (Ni/B/Si) и никель-хромовых (Ni/Cr/B/Si) сплавов c последующим газопламенным оплавлением. Настоящая НИОКР направлена на создание новой технологии, исключающей этап оплавления за счет применения современного отечественного оборудования сверхзвукового воздушно-плазменного напыления (совместная разработка ИТПМ СО РАН и СГУВТ), реализующего скорости напыляемых частиц более 700 м/с. В результате чего предполагается повышение физико-механических и эксплуатационных характеристик кавитационно- и абразивностойких покрытий, полученных из отечественных карбидных, никелевых и никель-хромовых материалов.
Технология не имеет аналогов в мире по совокупности ключевых параметров. Основное отличие от зарубежных методов заключается в использовании вместо инертных газов чистого воздуха. Кроме того, сверхзвуковой плазменный поток (HV-APS) отличается от традиционного (APS) высокой скоростью и низкой температурой, что позволяет получать качественные покрытия на основе металлических материалов. Благодаря инновационному методу получаются покрытия самого разного назначения: износостойкие (истирание, эрозия, фреттинг, кавитация), коррозионная и химическая защита, тепловая защита, электроизоляция и электропроводность, антифрикционные, прирабатываемые уплотнения и т.д. Еще одной особенностью технологии является широкий выбор материалов напыления – это различные металлы и сплавы, оксиды, карбиды, металлокерамика и композиты и др.
Проект рассчитан на 2 года и состоит из 2 этапов. На первом этапе ученые должны будут подтвердить и расширить результаты предварительных исследований, в ходе которых была выбрана экспериментальная линейка материалов с учётом опыта авторов по защите деталей движительно-рулевого комплекса речных судов с помощью покрытий, нанесённых дозвуковыми потоками термической плазмы. Сами покрытия наносились на плоские образцы из стали методом сверхзвукового атмосферного плазменного напыления порошковых материалов с использованием воздуха в качестве плазмообразующего газа. Толщина полученных покрытий - 300 – 360 мкм. Образцы из стали во время напыления охлаждались сжатым воздухом.
По результатам предварительных исследований для напыления покрытий выбранными порошковыми материалами на опытную партию образцов в качестве оптимального был определён режим воздушно-плазменного напыления: сила тока дугового разряда плазмотрона; дистанция напыления; толщина покрытия за один проход плазмотрона; скорость перемещения пятна напыления относительно напыляемой поверхности; расход напыляемого порошкового материала; расход плазмообразующего газа (воздух); расход защитного (завеса анода плазмотрона) газа (смесь воздуха и метана); расход транспортирующего газа (воздух); расход фокусирующего газа (воздух).
Все эти данные будут использованы при выполнении НИОКР по заказу Росморречфлота. Полученную в результате технологию можно будет применять не только в судостроении и судоремонте речного, морского, рыбопромыслового, военно-морского флотов, но также в авиации, энергетике и космической промышленности.
Не имеющие аналогов инновационные разработки ученых СГУВТ, в том числе, уже вышедшие на стадию промышленного применения, практический вклад университета в обретение импортанезависимости и достижение полноценного суверенитета отечественной инженерии и науки - стратегический курс, обозначенный главой государства, сообщает пресс-служба Росморречфлота.
