Новый способ обработки полимерных композиционных материалов предотвратит их неисправности и сократит затраты на производство авиатехники. Ученые уже получили патент на изобретение.
Для создания уникальных изделий «нового поколения» в авиапромышленности используют композитные полимерные материалы. По свойствам они превосходят аналоги. В США за последние 10 лет объем производства композитов увеличивался до 45% ежегодно, а их продажи в странах Азиатско-Тихоокеанского региона составили более $80 млрд. В России также разработали полимерные материалы, из которых можно производить двигатели вертолетов и самолетов и газотурбинные установки. Они отличаются высоким сопротивлением нагрузкам, повышенной упругостью и прочностью.
– Производство перспективных изделий не может развиваться в полной мере из-за сложности обработки композитов. Использование режущих инструментов неэффективно из-за структуры и свойств материала. Изделия «сплетены» из «нитей», поэтому лезвие или лазерный луч не могут преодолеть большую глубину деталей. В результате возникают дефекты: отслоение или расслоение волокна, шероховатости, сколы, вырывы, трещины. Это снижает качество конструкций и приводит к отказу деталей самолета, – рассказывает доцент кафедры «Инновационные технологии машиностроения» Пермского Политеха, кандидат технических наук Тимур Абляз
По словам исследователя, из-за расслоения материала детали в авиапромышленности «отказывают» в 60% случаев. Кроме того, дорогостоящие инструменты для обработки быстро изнашиваются. Поэтому ученые Пермского Политеха впервые предложили использовать для композитов электроэрозионную обработку.
– В этом случае изделия обрабатывают импульсами тока, поэтому их поверхность не вступает в контакт с лезвием. Мы «покрываем» поверхность материала токопроводящими слоями. В мировой практике полимерные композиты с помощью этой технологии пока не обрабатывают, – объясняет ученый
Сейчас исследователи выявляют наиболее эффективные режимы и условия обработки полимерных материалов. Затем они запустят промышленные испытания на реальных изделиях.
Эффективная технология позволит повысить точность изготовления изделий «нового поколения» и снизить затраты на их производство. Расход инструментов тоже уменьшится, считают разработчики.
Кроме того, инновация поможет расширить перечень новых деталей для самолетов и вертолетов.
В 2020 году разработчики получили грант Президента РФ для государственной поддержки молодых российских ученых – кандидатов и докторов наук – в размере 1,5 млн рублей. Технология пермских исследователей уже заинтересовала предприятия Объединенной двигателестроительной корпорации (ОДК). Ученые также начали проводить совместные разработки с Всероссийским научно-исследовательским институтом авиационных материалов и с научными организациями Индии.
Дмитрий Степанов
