В декабре 2021 г. в Институте машиноведения им. А. А. Благонравова РАН (ИМАШ РАН, г. Москва) прошла VII Международная научная конференция «Фундаментальные исследования и инновационные технологии в машиностроении». Какие же научные направления, актуальны для рассмотрения в сфере машиностроения?

 

В наименование рабочих секций были вынесены темы: робототехника и автоматизация технологических процессов, цифровые и аддитивные технологии, трибология, сварка трением, перспективные конструкционные и трибологические материалы, покрытия, проблемы прочности и надежности. И стоить отметить, что задачи, которые приходится решать на современном уровне, уже не ограничиваются описанием процессов и подбором режимов. Требуется моделирование и предсказание результатов, разработка и применение принципиально новых материалов и конструкций.

 

Например, сварка трением с перемешиванием (СТП) трудносвариваемых материалов прочно вошла в технологию XXI века. Ее используют при получении неразъемных соединений как одноименных, так разноименных металлов и полимерных материалов в целом ряде отраслей. Задача, которая решалась ИМАШ РАН и Университетом ИТМО (Санкт-­Петербург), включала получение аналитических зависимостей для проведения инженерных теплофизических расчетов и остаточных напряжений, по которым можно оптимизировать режимы сварки обратным путем, а именно — скорости вращения и перемещения инструмента и давление. То есть, подставляя в формулы оптимальную температуру, полученную экспериментальным путем, можно определять рациональные скорость и давление. Оптимизация остаточных напряжений аналогична.

 

 

Рис. 1. Результат гидроабразивной обработки и вид защитной нанопленки
 

 

Или другой пример. Антикоррозийная защита металла — первостепенная и всегда актуальная проблема в решении вопроса обеспечения долговечности металлических конструкций при атмосферных воздействиях и в агрессивных средах. Эта задача также может выходить за привычные рамки. В последнее время чрезвычайную важность представляют исследования по изучению закономерности трения и изнашивания в условиях открытого космоса и определение достоверных характеристик трения материалов для прогнозирования работоспособности узлов и агрегатов.

 

Одним из путей повышения ресурса деталей является нанесение на контактирующие поверхности упрочняющих покрытий. Из докладов можно было узнать о квазикристаллических сплавах, нашедших применение в качестве антифрикционных покрытий, стеклянных пленках на водной основе оксида циркония, композитных покрытиях и др. Например, интересна новая технология гидроабразивной обработки поверхности металла, которая позволяет за один технологический прием проводить операции обезжиривания, струйной очистки от загрязнений, ингибирования от атмосферной коррозии, мойки и сушки. Эффект достигается за счет введения в движущийся с высокой скоростью поток энергоносителя (до 400 м/с) специального гидроабразивного состава, использующего эффект дилатансии. При определенной скорости деформации, суспензия начинает вести себя, как неньютоновская жидкость. В результате воздействия скоростного потока суспензии на поверхности образуется защитная нанопленка, обеспечивающая повышенную антикоррозионную стойкость металла (рис. 1).

 

Из других прикладных тем можно выделить следующие: использование технологии криогенной лазерно-­ударно-волновой обработки в машиностроительных изделиях, разработка программно-­аппаратного комплекса для определения режима трения в гидродинамическом подшипнике, технология механической обработки вафельного фона с использованием программно-­копировальной стратегии обработки; 3D-печать металлом с импульсным лазерным нагревом; анализ особенностей моделей мехатронных систем для построения цифровых двой­ников и др.

 

Что касается цифровых двой­ников, то нельзя не отметить, что по решению ученого совета ИМАШ РАН в институте была создана новая Лаборатория цифровых методов управления жизненным циклом изделий машиностроения, которая вошла в состав отдела «Трение, износ, смазка. Трибология». Среди направлений ее деятельности:
• разработка научных основ создания новых машин, совершенствования конструкций и технологий изготовления изделий;
• развитие фундаментальных научных исследований в различных областях машиностроения, совершенствование современных аналитических и вычислительных методов исследования математических моделей процессов и состояний;
• обеспечение работоспособности на всех этапах жизненного цикла изделий на основе цифрового проектирования, компьютерного моделирования и конструирования;
• разработка новых методов и средств испытаний изделий в различных условиях эксплуатации;
• разработка программного обеспечения для автоматизации процессов управления техническим состоянием и создания цифровых двой­ников изделий машиностроения;
• проведение фундаментальных, прогнозно-­поисковых и прикладных исследований в области создания методов и средств обеспечения взаимодействия в системах «оператор — ­машина»;
• обоснование режимов эксплуатации и ресурса изделий, мероприятий и технологий восстановления работоспособности изделий машиностроения, обоснование стратегий и способов утилизации, переработки изделий и рециклинга материалов для управления их техническим состоянием на всех этапах жизненного цикла изделий.

 

А это значит, что на следующей конференции эти темы также будут представлены новыми исследованиями и разработками.

 

 

Сборник трудов конференции можно скачать по ссылке:
https://disk.yandex.ru/d/0OYGWaceRLifkA

 

Источник журнал "РИТМ машиностроения" № 1-2022