Научно-педагогическая школа «Научные и технологические основы изготовления и упрочнения высоконагруженных деталей машиностроения и инструмента»

Область знаний: Технические науки

Год основания: 2014 год.

Руководитель научной школы: Алифанов Александр Викторович, доктор технических наук, профессор, Барановичский государственный университет, инженерный факультет, профессор.

Численный состав научной школы: 19 человек, в т.ч. из УО «БарГУ» – 5; УО «БГУИР» –1; «ФТИ НАН Беларуси» –7; УО «БГТУ» – 6

Квалификационный состав научной школы: 1 доктор наук; 12 кандидатов наук; 3 аспиранта; 3 без степени.

Число магистрантов аспирантов: 3 аспиранта.

Научные результаты научной школы:

Впервые в Республике Беларуси разработан новый высокоэнергетический метод упрочняющей обработки стальных изделий, как закаленных, так и не закаленных, на основе магнитно-импульсного воздействия. Разработаны и изготовлены специальные магнитно-импульсные установки и индукторы, позволяющие производить упрочняющую обработку изделий сферической, цилиндрической и плоской формы. Установлено, что под воздействием магнитно-импульсного поля в поверхностном слое стальных образцов из конструкционных и инструментальных сталей образуется упрочненный слой толщиной до 70 мкм (в зависимости от режимов обработки и марки стали), состоящий из мелкодисперсной смеси феррита, перлита и цемента.

Построена физико-математическая модель процесса магнитно-импульсной упрочняющей обработки, объясняющая механизм измельчения зерен на основе теплового, деформационного и магнитострикционного явлений. Упрочнены опытные партии дереворежущих ножей из сталей 8ХВ и 6Х6НФТ, которые прошли опытно-промышленные испытания на дереворежущих предприятиях республики и показали стойкость, превышающую стойкость таких же, но не упрочненных ножей до 3 раз при обработке изделий из сосны (ОАО Барановичидрев») и более чем в 1,5 раза, при обработке изделий из дуба и ясеня (УП «Мебельная фабрика «Лагуна»).

Разработан метод повышения эффективности магнитно-импульсной упрочняющей обработки путем нанесения на изделия токопроводящих покрытий, в частности, содержащих графит, медь, алюминий, в результате чего увеличивается глубина модифицированного слоя, улучшается его структура, снижается величина шероховатости на 5-15%.

Разработан новый комбинированный способ магнитно-импульсной упрочняющей обработки изделий сложного профиля (в частности, ножей для сахарной свеклы) поочередно в цилиндрическом и плоском индукторах.

Установлено, что магнитно-импульсная обработка режущих лезвий кормоуборочных стальных ножей, предварительно покрытых самофлюсующимся составом Ni-Cr-D-Si и оплавленных лазерным лучом, повышает эксплуатационные характеристики ножей за счет небольшого уменьшения твердости и повышения пластичности упрочняющего слоя и создания на поверхности сжимающих напряжений, а также улучшения адгезионных свойств упрочненного слоя к подложке.
Разработаны методика и оборудование для измерения напряжения переменного тока различной частоты, проходящего через скин-слой металлических образцов, подвергнутых поверхностной упрочняющей обработке различными методами, в том числе магнитно-импульсным воздействием, с целью исследования влияния упрочняющих обработок на структуру и свойства скин-слоя.

Разработаны способ и устройство для заточки режущего лезвия геликоидального рубильного ножа, применяемого для получения древесной щепы. Применение таких ножей в рубильных машинах позволяет отказаться от специальных механизмов подачи древесного сырья в зону обработки за счет осуществления геликоидальными ножами самозахвата сырья и втягивания его в зону обработки. По существующим технологиям заточки режущего лезвия геликоидального ножа его устанавливают на плоскошлифовальном станке с использованием специальных прокладок, принудительно изгибающих нож, придавая винтообразную форму. При этом в теле ножа образуются значительные внутренние напряжения, часто приводящие к образованию микро- и макротрещин и преждевременным поломкам ножей в процессе эксплуатации, а зачастую и в процессе шлифования.

В разработанном оригинальном устройстве для заточки режущих лезвий геликоидальных ножей отсутствует необходимость принудительного изгиба тела ножа, в связи с разработкой оригинальной кинематики процесса заточки.

К основному элементу устройства относится цилиндрический барабан, вдоль всей поверхности которого профрезерована площадка для установки и закрепления ножа, а также винтообразная канавка, благодаря которой с помощью ролика осуществляется вращательное движение барабана. Рассчитана и построена математическим путем траектория канавки на поверхности барабана, с помощью которой осуществляется его вращение вокруг своей оси. Барабан также имеет возможность производить взаимно связанные продольное и вращательное движение в процессе заточки, что позволяет получать заданный переменный угол заточки режущего лезвия ножа.

Предложена математическая модель для определения параметров механической системы устройства для заточки геликоидальных рубильных ножей в общем виде. Приведенный алгоритм можно применять на все подобные механизмы. Задавшись конкретным числовыми значениями с помощью компьютера можно рассчитать параметры, необходимые для конструкторских решений при проектировании реального механизма для осуществления заточки режущих лезвий геликоидальных рубильных ножей.

Разработан метод настройки механизма шлифования геликоидальных рубильных ножей по средней точке режущего лезвия. Теоретический анализ вышеуказанного механизма показал, что отклонение от траектории режущей кромки составляет 0,005 мм на длине 300 мм соответствующего рубильного ножа, что значительно меньше регламентированной ГОСТ 17432-87 погрешности, составляющей 0,2 мм.

В результате выполнения договора с ОАО « 558 АРЗ» № ОУ314-08/16 от 15.08.2016 г. установлено, что предварительная магнитно-импульсная обработка титановых изделий, применяемых в авиационной технике, улучшает структуру поверхностного слоя изделия, в результате чего значительно повышается качество нанесённого после обработки хромового покрытия, а количество бракованных из-за плохого качества покрытия изделий стремится к нулю.

Научно-общественное признание (белорусские и зарубежные премии, почетные звания и т.п.).

Количество основных публикаций за последние 5 лет: Всего опубликовано 26 научных трудов, в том числе 4 монографии.

Количество патентов (заявок) за последние 5 лет: Получен 1 патент на полезную модель (опубликовано в 2015 г., бюл. №2).
Подано 3 заявки на изобретение.

Количество докторов и кандидатов наук, подготовленных за последние 5 лет: 5 кандидатов наук.