ОмГТУ активно сотрудничает с промышленными предприятиями Омска, снабжает их не только кадрами, но помогает сократить издержки производства. Аспирант ОмГТУ Артем БАДАМШИН представил свой проект.
по разработке состава безвольфрамовых твердых сплавов на конкурс «УМНИК» и стал победителем. Что он предлагает омскому оборонному комплексу, насколько будет выгодна предприятиям идея, узнала у автора проекта обозреватель «Коммерческих вестей» Анастасия ИЛЬЧЕНКО.
– Артем, расскажите о вашей идее.
– Мой проект «Разработка состава и технологии изготовления безвольфрамовых твердых сплавов, работающих в условиях абразивного износа и динамических нагрузок», преследует две цели. Первая – поисковая, более фундаментальная – разработка состава новых твердосплавных материалов, которые применяются для изготовления различного инструмента – резцов для металлообработки при проведении токарных, фрезерных операций, рабочих частей режущих кромок нефтедобывающего бурового инструмента. Здесь мы занимаемся поиском оптимального состава для обеспечения максимальных эксплуатационных характеристик инструментов из твердых сплавов.
Вторая цель – разработка технологии усовершенствования структуры и свойств уже существующих безвольфрамовых твердых сплавов (далее – БВТС) методом ионного модифицирования поверхностных слоев для повышения эксплуатационных характеристик инструментов. Стоит отметить что БВТС – это группа материалов различного состава, прежде всего, на основе титана, которые являются более дешевым аналогом по сравнению с традиционными твердыми сплавами на основе вольфрама. Последние обладают высокой износостойкостью, широкой областью применения как в машиностроении, так и в нефтедобыче и других отраслях промышленности, однако имеют высокую стоимость. Это обстоятельство, а также дефицит вольфрама интенсифицировали разработки твердых сплавов на безвольфрамовой основе. Однако эксплуатационные характеристики БВТС пока значительно уступают вольфрамово-кобальтовым сплавам по механическим свойствам. Как раз на повышение данных свойств БВТС и нацелен мой проект.
– Вы упомянули о разнице в стоимости БВТС и вольфрамовых сплавов. О каких цифрах идет речь?
– Себестоимость одной металлорежущей трехгранной пластины на основе карбида вольфрама составляет в среднем около 200 рублей, а на основе БВТС – порядка 70-80 рублей, т.е. более чем в два раза дешевле.
– Расскажите, чего удалось добиться в разработке новых материалов.
– Это поисковая задача. Ее коммерческая реализация пока невозможна. В частности, твердыми сплавами на основе карбида титана со связкой из никелида титана плодотворно занимался один из моих научных консультантов доктор технических наук Валерий Викторович АКИМОВ из СибАДИ. А нами предполагается помимо этой связки добавление таких компонентов, как бор. Образование боридов значительно повышает твердость, износостойкость инструментов. Подготавливается партия образцов с различным составом, проводится серия экспериментов и определяется наиболее рациональный состав для той или иной задачи. Это больше наука.
– Какие исследования вы проводите?
– Определение твердости образцов с помощью твердомеров, ударной вязкости и эксплуатационных характеристик, т. е. износостойкости при трении об абразив.
– Вторая часть вашего проекта более прикладная, в ней речь идет уже о доработке.
– Да, мы дорабатываем готовые металлорежущие пластины, инструмент из БВТС. Он представляет собой коммерческие образцы, уже созданные на сторонних предприятиях. Доработка осуществляется следующим образом. Готовый инструмент помещается в вакуумную камеру, где над ним производятся манипуляции и ионно-лучевая обработка, которая заключается во внедрении пучков заряженных частиц ионов в поверхностные слои материалов. В результате взаимодействия заряженных частиц и поверхности происходят некоторые искажения кристаллической решетки БВТС, образуются новые химические соединения, и это при определенных режимах может в значительной степени повысить эксплуатационные характеристики инструмента. В частности, мы уже получили режимы, при которых удалось увеличить стойкость металлорежущих токарных пластин на 35%. И это не предел. Исследования только на начальном этапе.
– Как именно планируете коммерциализировать идею и насколько это будет выгодно?
– Возможны два варианта. Первый – путь коммерческой реализации проекта – это продажа технологии предприятиям. На нескольких омских заводах, специализирующихся на металлообработке, имеются установки для проведения ионно-лучевой обработки. Предприятия оборонно-промышленного комплекса закупают, как правило, инструменты из традиционных сплавов на основе карбида вольфрама и несут огромные экономические потери при обработке. Многомиллионные, т.к. пластины – это расходный компонент с малым ресурсом работы, они быстро выходят из строя при металлообработке. С некоторыми предприятиями уже ведутся предварительные переговоры.
Второй путь подходит для предприятий, на базе которых нет установок для ионного модифицирования металлорежущего инструмента. Мы планируем на договорной основе проводить операции по облучению их пластин. Это процедура не дорогостоящая: за один цикл облучения можно модифицировать около 100 металлорежущих пластин. Экономический эффект при этом гораздо более значительный, чем экономические потери. Стоимость операции по облучению (если не брать в расчет затраты на электроэнергию) сводится к покупке одного Дьюара жидкого азота – это менее тысячи рублей.
– У вас есть возможность реализовать оба пути или выберете один?
– Думаю, имеется возможность осуществить оба, однако второй является более перспективным.
– Вы один занимаетесь проектом?
– Нет, существует рабочая группа, в которую входит мой научный руководитель кандидат технических наук, доцент ОмГТУ Сергей Николаевич ПОВОРОЗНЮК. Он занимается облучением пластин. Также провожу фундаментальные исследования с коллегой из Омского научного центра. Консультируюсь со специалистом в области изготовления твердосплавного инструмента. В команде пять человек. Научная часть больше на мне.
– Вы в конкурсе «УМНИК» впервые принимали участие?
– Да. Наверное, из-за актуальности проекта в нашем регионе удалось победить с первого раза. Данный проект практически идентичен теме моей диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Планирую получить патент на технологию модифицирования БВТС.
– Сколько времени вы уже занимаетесь этой темой?
– До подачи заявки на конкурс – порядка двух лет. Начал на старших курсах бакалавриата, но более плотно приступил к теме на втором курсе магистратуры. Защитил по ней магистерскую диссертацию. Сейчас учусь в аспирантуре ОмГТУ, преподаю студентам пять дисциплин.
– Они вас слушают, ведь, по сути, вы вчерашний студент?
– На удивление, слушают. Проблем с дисциплиной у меня не было. Но, к сожалению, не все студенты интересуются обучением, для многих важен лишь конечный результат – оценка, сдача зачета. Но есть и ребята, которым интересно, они задают вопросы. С такими вдвойне приятно работать.
– Вне научной деятельности у вас есть увлечения?
– Да, я являюсь кандидатом в мастера спорта по водно-моторному спорту. Это автогонки, только на воде – на судах с лодочными моторами. Занимаюсь уже порядка 10 лет. Однако, в силу того, что сейчас на первом плане диссертация, времени спорту уделяю меньше. Принимаю участие в соревнованиях, как правило, в масштабах нашего города, на международные старты в последние два года, к сожалению, не выезжаю. Но бросать занятия желания нет. В Омске обычно проходит порядка восьми соревнований в сезон – с мая по октябрь. Именно благодаря занятиям по водно-моторному спорту у меня появился интерес к технике. Это сыграло свою роль и при поступлении в технический вуз.
– А какие увлечения помогают вам пережить длинную сибирскую зиму?
– Бег на лыжах на территории березовой рощи за Аграрным университетом и занятия в тренажерном зале.
Биография
Артем Маратович БАДАМШИН, ассистент кафедры машиностроения и материаловедения ОмГТУ
Артем БАДАМШИН родился 21 июня 1997 года в Омске. В 2015 году окончил среднюю школу №14 и поступил в ОмГТУ. Окончил бакалавриат – в 2019 году, магистратуру – в 2021-м. В том же году поступил в аспирантуру ОмГТУ. В 2019-2021 годах работал в ОмГТУ инженером. С 2021 года ассистент кафедры машиностроения и материаловедения ОмГТУ.