AP08856353 «ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И КРИОГЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ»

AP08856353 «ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ПОРШНЕВЫХ КОЛЕЦ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКОЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ИНТЕНСИВНОЙ ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ И КРИОГЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ»

Актуальность: На сегодняшний день темпы развития авиационной и машиностроительной промышленности предъявляют всё более высокие требования к материалам (прочностные характеристики, пластичность и т.д.), что создаёт необходимость в разработке новых материалов и технологий получения полуфабрикатов и готовых изделий, удовлетворяющих высоким техническим требованиям. Стабильность упругих свойств поршневых колец и предотвращение их поломок достигаются выбором оптимальных составов и сплавов, технологии изготовления, способов термической или термомеханической обработки. Поэтому производители двигателей внутреннего сгорания всего мира постоянно ведут поиск новых технологий в изготовлении поршневых колец. Таким образом, повышение прочностных характеристик является актуальной технической задачей.

 

Цель проекта:повышение эксплуатационных свойств поршневых колец, применяемых в двигателях внутреннего сгорания термомеханической обработкой с использованием интенсивной пластической деформации (ИПД) и криогенного охлаждения.

 

Ожидаемые результаты: результатами исполнения проекта будут являться: новая, научно-обоснованная энергосберегающая технология обработки поршневых колец, действующая опытная установка, реализующая комбинированную технологию кручения под высоким давлением и криогенное охлаждение, а также, новые научные знания о поведении материалов в условиях сложного напряженно-деформированного состояния и криогенного охлаждения, а также влияние этих факторов на эволюцию микроструктуры и свойства обрабатываемых материалов, что представляет существенный интерес для обработки металлов давлением и материаловедения. Выполненные исследования комбинированного процесса, позволят  повысить прочностные и эксплуатационные характеристики поршневых колец, а также увеличить срок их службы почти в 2 раза, что приведет к существенной экономии при расходах на ремонт, замену и простой.

 

Срок реализации: 2020-2022 гг. (27 месяцев)

 

Достигнутые на данный момент результаты:осуществлена сборка  установки для комбинированного процесса КВД и криогенного охлаждения и проведены пуско-наладочные работы данной установки. На первом этапе создания экспериментальной установки для реализации совмещенного процесса осуществили проектирование инструмента и оснастки для данной установки. В частности был спроектировано и изготовлено несколько частей: верхний боёк, которому сообщается поступательное движение от пресса; нижний боёк, которому сообщается крутящий момент от поступательного движения верхнего бойка и матрицы; матрицы и  верхнего и нижнего держателей.На втором этапе для деформирования поршневых колец было осуществлено проектирование и создание установки для реализации  совмещенного процесса кручения под высоким давлением и криогенного охлаждения. Определены оптимальные геометрические и технологические параметры для успешной реализации  комбинированного процесса. А также исследованы и выбраны оптимальные термические режимы для осуществления  комбинированного процесса.Перед деформированием приобретенные поршневые кольца подвергались предварительной термической обработке, основной целью которой является получение мелкозернистой структуры и снижения усилия при деформировании, что поможет проведению дальнейшей операции – КВД без особых усилий и потерь, а также получению в дальнейшем ультрамелкозернистой структуры. Первоначальная термическая обработка была применена к поставляемой микроструктуре феррита-перлита, чтобы модифицировать ее до более однородной. Для получения однофазной γ – структуры в нашей стали применим стандартную термообработку, которая включает нагрев до температуры 1100°С, выдержка 30 мин и охлаждение в воде. В результате такой термообработки в хромоникелевых коррозионностойких сталях фиксируется γ – твердый раствор с гомогенным распределением легирующих элементов, в котором отсутствуют карбидные выделения, что обеспечивает наилучшие коррозионные свойства.

Для поддержания эффективного измельчения зерна при деформации методом КВД важно уменьшить термически активированный структурный процесс, протекающий при экструзии, то есть уменьшить адиабатический нагрев, возникающий в рабочей зоне матрицы, поэтому деформирование решено было проводить при криогенной температуре в среде жидкого азота. Также для сравнения деформирование проводилось при комнатной температуре. Ожидается, что будет существенная разница в структурных превращениях между некриохлажденными и криохлажденными кольцами.

 

Исполнители проекта:

1) Волокитин Андрей Валерьевич  (PhD) – руководитель проекта.

ORCID https://orcid.org/0000-0002-0886-3578

Scopus Author ID 56524247500

ИндексХиршапо Web of Science – 3

https://publons.com/researcher/1835093/andrey-volokitin/

Индекс Хирша по Scopus–5

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?origin=AuthorProfile&authorId=56524247500&zone=

2) НайзабековАбдрахманБатырбекович(д.т.н., профессор) –исполнитель.

ORCID https://orcid.org/0000-0002-8517-3482

Scopus Author ID56991079700

ИндексХиршапоWebofScience – 6

https://publons.com/researcher/1786562/abdrakhman-naizabekov/

Индекс Хирша по Scopus – 9

http://www.scopus.com/inward/authorDetails.url?authorID=56991079700&partnerID=MN8TOARS

3) Волокитина Ирина Евгеньевна  (PhD) – ответственный исполнитель.

ORCID https://orcid.org/0000-0002-2190-5672

Scopus Author ID 55902810800

ИндексХиршапо Web of Science – 6

https://publons.com/researcher/1944784/irina-volokitina/

Индекс Хирша по Scopus–9

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?origin=AuthorProfile&authorId=55902810800&zone=

4) Лежнев Сергей Николаевич(к.т.н., ассоциированный профессор) – исполнитель.

ИндексХиршапо Web of Science – 6

https://publons.com/researcher/2250569/sergey-n-lezhnev/

Индекс Хирша по Scopus–10

http://www.scopus.com/inward/authorDetails.url?authorID=15044930400&partnerID=MN8TOARS.

5) Панин Евгений Александрович  (PhD) –исполнитель.

ORCID https://orcid.org/0000-0001-6830-0630

Scopus Author ID 55903153300

ИндексХиршапо Web of Science – 4

 https://publons.com/researcher/2437068/evgeniy-panin/

Индекс Хирша по Scopus–7

http://www.scopus.com/authid/detail.uri?origin=resultslist&authorId=55903153300&zone=

6) Куис Дмитрий Валерьевич (к.т.н., ассоциированный профессор) – исполнитель.

ORCID https://orcid.org/0000-0003-1295-842X

Scopus Author ID 56769768000

ИндексХиршапо Web of Science – 1

https://publons.com/researcher/3658302/dmitry-kuis/

Индекс Хирша по Scopus–2

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=56769768000

7) Федорова Татьяна Дмитриевна (магистр) – исполнитель.

ORCID — нет

Scopus Author ID 57222628232

Индекс Хирша по WebofScience – нет

Индекс Хирша по Scopus – нет

8) Лавринюк Дмитрий Николаевич  (бакалавр) – исполнитель.

ORCID — нет

Scopus Author ID 57223636463

Индекс Хирша по WebofScience – нет

Индекс Хирша по Scopus – нет

https://www.scopus.com/authid/detail.uri?authorId=57223636463

9) Пищиков ВладиславЕвгеньевич (магистрант) – технический исполнитель.

 

Публикации по теме НИР

 

Публикациипотеме:

1. Volokitin A., Naizabekov A., Volokitina I., Lezhnev S, Panin Е. Thermomechanical treatment of steel using severe plastic deformation and cryogenic cooling. Materials Letters, Vol. 304 (2021).article number: 130598.

Web of Science: Q2 (Materials Science, Multidisciplinary)

Scopus: 78% (Materials Science: General Materials Science).

2. Volokitin A., Volokitina I., Panin Е., Naizabekov A., Lezhnev S. Strain state and microstructure evolution of AISI-316 austenitic stainless steel during high-pressure torsion (HPT) process in the new stamp design. Metalurgija, 2021, Vol. 60, Iss. 3-4, p. 325-328.

Scopus: 60% (Materials Science: Metals and Alloys).

3. Volokitin A.V.; Naizabekov A.B.; Volokitina I.E.; Lavrinyuk D.N. Разработкановойконструкцииштампадляпроцессакрученияподвысокимдавлением. XVIII International scientific congress.Machines.Technologies.Materials, 2021.Болгария, С. 48-51.
4. 4. Волокитин А.В., Найзабеков А.Б., Волокитина И.Е., Панин Е.А., Молдабаева Г.Ж. Конструкция штампа для реализации кручения под высоким давлением. Вестник КазНИТУ. 2021. №2. Алматы. с. 207-214. (КОКСОН РК).
5. Volokitin A.V.; Lezhnev S.N.; Panin E.A.; Kuis D.V.; Fedorova T.D. Моделирование процесса кручения под высоким давлением в штампе новой конструкции. XVIII Internationalscientificcongress. Machines. Technologies. Materials, 2021. Болгария. С. 52-54.
6. I.Volokitina, A.Volokitin, D. Kuis. Deformation of copper by high-pressure torsion. Journal of Chemical Technology and Metallurgy, 56, 3, 2021, 643-647

Impact-factor=1,0 (Scopus) Процентиль – 39.

 

Контактная информация для потенциальных пользователей:

E-mail: info@rii.kz,irinka.vav@mail.ru