Разработка импортозамещающих твердых сплавов с повышенными износными и технологическими характеристиками для упрочнения быстроизнашиваемых деталей сельхозмашин, эксплуатирующихся в абразивной среде

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 27.10.2015 № 14.578.21.0129 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 2 в период с 1.01.2016 по 31.12.2016 выполнялись следующие работы:

  • Проведение теоретических исследований новых твердых сплавов различного химического состава как вольфрамовых, так и безвольфрамовых с учетом их эксплуатационной технологической совместимости с материалами основы деталей сельхозмашин (конструкционными легированными сталями).
  • Разработка Программа и методики лабораторных испытаний серийно выпускаемых твердосплавных материалов и эксплуатационно-полевых испытаний упрочненных серийно выпускаемыми твердыми сплавами рабочих органов сельхозмашин.
  • Проведение экспериментальные работы по нанесению покрытий из различных серийно выпускаемых твердых сплавов.
  • Разработка компьютеризированные процедуры (алгоритмы) для измерения неоднородности строения структур и изломов твердых сплавов (отдельных элементов изображений элементов и конфигурации в целом).
  • Проведение измерения неоднородности строения структур и изломов существующих твердых сплавов (отечественных и зарубежных, 4 состава) в масштабах образцов (толщин покрытий) в различных масштабах наблюдения (от нано- до макроуровня).
  • Определение закономерности строения структур и изломов (при статическом и динамическом разрушении в лабораторных условиях) твердых сплавов (отечественных и зарубежных, 4 варианта состава).
  • Оценка кооперативное влияние разнородных структур на разрушение (при статическом и динамическом нагружении) и износостойкость существующих отечественных и зарубежных твердых сплавов (4 состава) в лабораторных условиях. Определены критические параметры структуры, лимитирующие уровень свойств твердых сплавов.
  • Проведение обоснование геометрии твердосплавных покрытий (по толщине и ширине) для различных типов деталей сельскохозяйственных машин исходя из условий эксплуатации и значений критериев предельных состояний рабочих органов, на основе результатов анализа условий изнашивания и эксплуатации.
  • Проведение испытания на износостойкость покрытий из существующих отечественных твердых сплавов (не менее четырех составов) в лабораторных условиях прямым и косвенным методами (в т.ч. на образцах, изготовленных Индустриальным партнером по промышленной технологии).
  • Разработка четырех новых состава твердых сплавов.
  • Разработка методики получения твердосплавных материалов.
  • Изготовление твердосплавных материалов на основе разработанных новых составов твердых сплавов.
  • Оценка неоднородности структур новых твердых сплавов и механизмов их разрушения (по строению изломов).
  • Разработка лабораторного технологический регламент нанесения нового состава твердого сплава на рабочие органы сельхозмашин.
  • Разработка маршрутной карта на изготовление экспериментальных образцов рабочих органов сельскохозяйственных машин, упрочненных новыми разработанными составами твердых сплавов.
  • Разработка эскизной конструкторскую документации на экспериментальные образцы рабочих органов сельхозмашин, упрочненных разработанными составами твердых сплавов.
  • Подготовка технологического оборудования для нанесения износостойких твердых сплавов на конкретные детали сельхозмашин.
  • Доработка (корректировка) технологической оснастки для изготовления партий упрочненных рабочих органов сельхозмашин.
  • Изготовление партии образцов свидетелей с твердосплавными покрытиями по серийной технологии (плазменная наплавка, наплавка токами высокой частоты, серийные твердые сплавы и др.) с термической обработкой и без неё в соответствии с требованиями ТЗ для лабораторных испытаний на износостойкость; анализ неоднородности структур и изломов.

При этом были получены следующие результаты:

  • Были проведены теоретических исследования новых твердых сплавов различного химического состава как вольфрамовых, так и безвольфрамовых с учетом их эксплуатационной технологической совместимости с материалами основы деталей сельхозмашин (конструкционными легированными сталями).
  • Разработаны Программы и методики лабораторных испытаний серийно выпускаемых твердосплавных материалов и эксплуатационно-полевых испытаний упрочненных серийно выпускаемыми твердыми сплавами рабочих органов сельхозмашин.
  • Проведены экспериментальные работы по нанесению покрытий из различных серийно выпускаемых твердых сплавов.
  • Разработаны компьютеризированные процедуры (алгоритмов) для измерения неоднородности строения структур и изломов твердых сплавов (отдельных элементов изображений элементов и конфигурации в целом).
  • Проведено измерение неоднородности строения структур и изломов существующих твердых сплавов (отечественных и зарубежных, не менее 4 составов) в масштабах образцов (толщин покрытий) в различных масштабах наблюдения (от нано- до макроуровня).
  • Проведено определение закономерностей строения структур и изломов (при статическом и динамическом разрушении в лабораторных условиях) твердых сплавов (отечественных и зарубежных, не менее 4 вариантов составов).
  • Выполнена оценка кооперативного влияния разнородных структур на разрушение (при статическом и динамическом нагружении) и износостойкость существующих отечественных и зарубежных твердых сплавов (не менее 4 составов) в лабораторных условиях. Определены критические параметры структуры, лимитирующие уровень свойств твердых сплавов.
  • Проведено обоснование геометрии твердосплавных покрытий (по толщине и ширине) для различных типов деталей сельскохозяйственных машин исходя из условий эксплуатации и значений критериев предельных состояний рабочих органов, на основе результатов анализа условий изнашивания и эксплуатации
  • Проведены испытания на износостойкость покрытий из существующих отечественных твердых сплавов (не менее четырех составов) в лабораторных условиях прямым и косвенным методами (в т.ч. на образцах, изготовленных Индустриальным партнером по промышленной технологии).
  • Разработан новый состав твердых сплавов.
  • Разработана методика получения твердосплавных материалов.
  • Изготовлены твердосплавные материалов на основе разработанных новых составов твердых сплавов.
  • Проведена оценка неоднородности структур новых твердых сплавов и механизмов их разрушения (по строению изломов).
  • Разработан лабораторный технологический регламент нанесения нового состава твердого сплава на рабочие органы сельхозмашин.
  • Разработаны маршрутные карты на изготовление экспериментальных образцов рабочих органов сельскохозяйственных машин, упрочненных новыми разработанными составами твердых сплавов.
  • Проведена разработка эскизной конструкторской документации на экспериментальные образцы рабочих органов сельхозмашин, упрочненных разработанными составами твердых сплавов.
  • Проведена подготовка технологического оборудования для нанесения износостойких твердых сплавов на конкретные детали сельхозмашин.
  • Проведена доработка (корректировка) технологической оснастки для изготовления партий упрочненных рабочих органов сельхозмашин.
  • Изготовлены партии образцов свидетелей с твердосплавными покрытиями по серийной технологии (плазменная наплавка, наплавка токами высокой частоты, серийные твердые сплавы и др.) с термической обработкой и без неё в соответствии с требованиями ТЗ для лабораторных испытаний на износостойкость; анализ неоднородности структур и изломов Область применения разработок. Производство быстроизнашиваемых деталей машин, эксплуатирующихся в абразивных средах.
  • В рамках Соглашения с индустриальным партнёром — АО РТП «Петровское» подготовлено технологическое оборудование для нанесения износостойких твердых сплавов на конкретные детали сельхозмашин, доработана (откорректирована) технологическая оснастка для изготовления партий упрочненных рабочих органов сельхозмашин, изготовлены 16 партий образцов свидетелей с твердосплавными покрытиями по серийной технологии (плазменная наплавка, наплавка токами высокой частоты, серийные твердые сплавы и др.) с термической обработкой и без неё в соответствии с требованиями ТЗ для лабораторных испытаний на износостойкость; анализа неоднородности структур и изломов.