Сайт кафедры МТ13

"ТЕХНОЛОГИИ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ"

 

Научная школа кафедры

Научная школа кафедры формируется на базе основополагающей дисциплины при подготовке специалистов по профилю «Реновация средств и объектов материального производства в машиностроении» - инженерная триботехника (трибология).
Известно, что износ трущихся деталей является главной причиной (в 95% случаев) снятия машин с эксплуатации (при их ремонте или списании), а на преодоление трения в машинах и механизмах расходуется более половины потребляемой энергии (топлива). Затраты на ремонт и техническое обслуживание машин в несколько раз превышают их стоимость: для автомобилей - в 6 раз; для авиатехники - в 5 раз; для станков – в 8 раз.
Знание основных законов триботехники позволяет решать такие национальные проблемы, как экономия энергии, сокращение расхода материалов, повышение надежности и безопасности механических систем, экологические проблемы.
В настоящее время трибологию можно рассматривать, как науку, развивающуюся по двум направлениям:
Первое (классическое) направление: развитие трибологии, как науки о разрушающем действии трения, износе, снижении ресурса машин и механизмов, значительных энерго – и материалозатратах на преодоление сил трения. Это классическое направление, которым занимается подавляющее большинство ученых, инженеров- исследователей, менеджеров во многих научных центрах: Российской академии наук (РАН), Институте машиноведения РАН, Институте проблем прикладной механики РАН, научно-исследовательском институте железнодорожного транспорта и т.д. Известны научные школы Горячевой И.Г., Чичинадзе А..В., Колесникова В.И., школы учеников Крагельского И. В.: Буше Н. А., Буяновского И. А., Брауна Э. Д., Дроздова Ю. Н., Хрущова М. М. и др. Успехи этих школ в решении трибологичеких проблем неоспоримы.
Второе (новое прорывное) направление: развитие трибологии, как науки о созидающем действии трения на основе синергетической теории (т.е. самоорганизации в природе как живой, так неживой). Это новое направление, по которому на кафедре МТ-13 в настоящее время формируется научная школа по трибологии на базе общеизвестных мировых открытий безызносного трения (1964 г.) и водородного изнашивания металлов(1992 г.). Автором открытий и основателем этой научной школы является российский ученый, доктор технических наук, триболог - Гаркунов Д. Н.
Именно он в 2003 году возглавил созданный на кафедре консультационный совет по трибологии при факультете «Машиностроительные технологии».
Новое направление все больше привлекает внимание, как российских, так и зарубежных исследователей из Германии, Польши, Литвы, Белоруссии, Украины, Казахстана.
Суть его - развитие идеи трибологии на основе синергетической тории, т.е. теории самоорганизации. Например, самоорганизация наночастиц квазижидкостной меди при относительном движении поверхностей трения, получаемой в узлах трения из неорганических и органических солей меди, приводит к образованию на поверхностях трения тонких (1-2 мкм) медных (т. н. сервовитных) пленок. Наночастицы (атомы) меди при этом заполняют шероховатости стальных (или чугунных) деталей, заменяя трение в парах чугун - сталь или сталь - сталь, трением меди по меди, что снижает коэффициент трения в узлах машин с 0,1-0,05 до 0,03-0,003.
Явление безызносности (избирательный перенос при трении) - это новый вид трения, который обусловлен самопроизвольным образованием в зоне контакта не окисляющейся тонкой металлической пленки (сервовитной) с низким сопротивлением сдвигу не способной при деформации накапливать дислокации. На пленке, образуя с ней химическую связь, может образоваться дополнительная защитная пленка (серфинг-пленка) из продуктов деструкции углеводородов смазки. Указанные пленки значительно снижают коэффициент трения и защищают сопрягаемые поверхности от изнашивания.
Явление водородного изнашивания металлов заключается в насыщении поверхностей трения водородом, в результате чего усиливается диспергирование (измельчение) чугуна и стали с последующим мгновенным разрушением поверхностных слоев пар трения на глубину 1-2 мкм, после чего процесс многократно повторяется. Этот вид изнашивания характерен для деталей машин автомобильного, сельскохозяйственного транспорта и др.
Основными задачами нового научного направления являются:
1.Исследование механизма эффекта безызносности, его закономерностей и возможностей использования в промышленности.
2. Изучение нового вида изнашивания деталей машин – водородного изнашивания металлов, особенностей его влияния на сопрягаемые поверхности.
3. Разработка и внедрение новых методов повышения износостойкости деталей машин и механизмов на основе использования эффекта безызносности и изучения механизма водородного изнашивания металлов.
4.Разработка и промышленное внедрение металлоплакирующих смазок для повышения ресурса пар трения машин и механизмов
5.Подготовка научных и инженерных кадров в области нового направления в триботехнике - повышение износостойкости деталей машин и механизмов на основе использования эффекта безызносности и изучения механизма водородного изнашивания металлов.
Для решения указанных задач в настоящее время на кафедре МТ-13 создана лаборатория триботехники, оснащенная современным обрудованием, используемым как для учебного процесса по дисциплине «Триботехника в реновации» в рамках подготовки бакалавров, специалистов и магистров по направлению 150700 , так и для проведения научной и исследовательской работы студентов, аспирантов и преподавателей кафедры.
Профессорами кафедры МТ-13 Мельниковым Э.Л., Гаврилюком В.С. и Ступниковым В.П. совместно с Гаркуновым Д.Н. разработан и запатентован способ испытания смазочных материалов на термостойкость (патент №2378637 с приоритетом от 10 июля 2008 года).
При кафедре МТ-13 планируется создание малого предприятия по лицензированию существующих и вновь разрабатываемых смазочных материалов (по соответствию заявленных характеристик новых материалов на термостойкость).
Основные направления работ лаборатории «Триботехника»:
1. Разработка и внедрение металлоплакирующих смазок типа: Валена, Пума, Сервовит, Буксол-М с перспективой получения их в лаборатории триботехники кафедры МТ-13.
2. Разработка и внедрение финишной антифрикционной безабразивной обработки (ФАБО) при ремонте и восстановлении деталей машин.
3. Разработка и внедрение присадок для безразборного ремонта и восстановления двигателей внутреннего сгорания.
4. Разработка технологических процессов волочения и дорнирования инструментом с регулярной микрогеометрией поверхности на основе применения металлоплакирующих смазок.
5. Совершенствование способов испытания смазочных материалов на термостойкость.
Эти новые триботехнологии находят широкое применение в авиационной технике, машинах и механизмах морского флота, аппаратах химических производств, металлообрабатывающем оборудовании, тяжелом машиностроении, во всех видах транспорта, в сельскохозяйственной технике. Их применение позволяет:
• повысить ресурс машин и оборудования в 1,5-2 раза;
• сократить расход смазочных материалов в 2-3 раза, топлива - на 3-5%;
• снизить количество аварийных отказов машин и механизмов, за счет повышения надежности работы узлов трения;
• ускорить время приработки машин в 2-3 раза;
• снизить потребление запасных частей в 2 и более раз;
• в ряде случаев произвести капитальный ремонт машины без разборки;
• снизить загазованность атмосферы при работе транспорта в 1,5-3 раза.
В перспективе в рамках научного направления «Безызносное трение» и на основе использования перспективных нанотрибоматериалов и нанотриботехнологий предполагается создание универсальных узлов трения, «похожих» по своему физико-химическому механизму на закрытые долговечные узлы трения живых организмов с естественной самоорганизацией.
 

 
 
© 1999–2009 МГТУ им. Н.Э.Баумана
Сделано в МГТУ ИТБД