Основные преимущества нанотехнологий состоят в том, что они требуют небольших затрат энергии, материалов, не нуждаются в значительных производственных площадях.
Реальные масштабные инновационные проекты в металлургическом производстве по получению металлопродукции нового поколения
- технология производства проката для труб нефтегазового комплекса, которая включает как создание новых химических составов сталей, так и совершенствование сталеплавильного производства, непрерывной разливки и ковшовой обработки, термодеформационной обработки металла;
- разработана и внедряется технология интегрированного деформационно-термического производства высокопрочной горячекатаной листовой стали. Применение новой технологии обеспечивает получение уникального сочетания микроструктурных характеристик и механических свойств горячекатаных листов универсального и специального назначений, в том числе обладающих повышенными бронезащитными характеристиками;
- коррозионностойкие стали аустенитного и аустенитно-ферритного классов предназначены для получения высокопрочных изделий, таких как тончайшая проволока для упругих элементов и мединструмента, а также высоконагруженных деталей. Основным способом упрочняющей обработки для получения высокопрочного состояния является сочетание закалки на пересыщенный твердый раствор, холодной пластической деформации и окончательного старения. Разработанные стали отличаются высокой технологичностью, имеют высокую пластичность в исходном закаленном состоянии, что делает удобным проведение холодной пластической деформации с большими степенями обжатия, как волочением, так и другими способами обработки металлов давлением.
- мелкосерийное производство сверхпрочных наноструктурированных пружин для различных отраслей промышленности началось в Ижевске на базе ООО «Научно-производственный центр «Пружина». Сверхпрочные пружины вызывают большой интерес потребителей. В основу производства пружин положена технология высокотемпературной термомеханической обработки металла, позволяющая создавать в нем наноразмерные структуры. За счет этого значительно улучшаются прочностные характеристики выпускаемых пружин. Основными областями применения продукции проекта станут железнодорожный транспорт (вагонные и локомотивные тележки), энергетика, подвески автомобилей и сельскохозяйственной техники, лифтовые системы.
Развитие прецизионного машиностроения, микротехнологий
В перспективе это позволит производить микро-оборудование, микро-инструмент для изготовления прецизионной металлопродукции и собственно реализовать прогрессивные микро-технологии. При переходе от макро- к микрообработке возникают ранее не существовавшие проблемы, например необходимость принятия усиленных мер по соблюдению чистоты в цехе и на рабочем месте при манипулировании, по учету электростатики и по изменению свойств обрабатываемых деталей, размеры которых составляют иногда порядка 30 мкм. Кроме того, твердосплавное сверло диаметром 0,5 мм и менее начинает изгибаться и величина его биения становится непредсказуемой. Аналогичные проблемы возникают и с фрезами. Ниже приведены перспективные области использования микро- и нанообработки, микро- и нанотехнологии и микроинструменты:
- концевые микрофрезы диаметрами от 0,5 до 2 мм, предназначены для фрезерования ребер и пазов, получистовой и чистовой обработки, универсальная геометрия позволяет обрабатывать разнообразные материалы, от меди до закаленной стали при широкой гибкости;
- микросвёрла диаметром от 0,01 до 0,1 мм и длиной 10D (обычные) и 6D (укороченные);
- высокая точность обработки обеспечивается за счёт применения микропрецизионной инструментальной оснастки, позволяющей контролировать перемещение узлов станка в осевом и радиальном направлениях, инструментов с большими положительными передними углами и антивибрационных устройств, особенной эффективных при больших скорости резания и вылете инструмента;
- разработана технология Zero-Ideal, принципы которой используются в шлифовальных станках серии Ultra-Planarization-Grinder, обеспечивающих получение зеркально чистой обработанной поверхности и «нулевые допуски». Основу этой технологии составляет бесконтактная высокопрецизионная гидростатическая измерительная система;
- микроинструменты с геометрически определённой режущей кромкой для токарной обработки и фрезерования при диаметре обработки от 0,2 мм. Подобные инструменты изготавливают методом порошковой металлургии из карбидов вольфрама и титана с небольшим количеством присадок, улучшающих прессуемость инструментального материала. Для микроинструментов с тончайшей геометрией пригодны так называемые ультратонкозернистые твёрдые сплавы с размером зёрен от 0,2 до 0,5 мкм. Необходимая геометрия режущей части инструмента (передний и задний углы, угол режущего клина) обеспечивают в процессе прецизионного шлифования;
- нанопрецизионная обработка высокотвердых материалов различных деталей на новых станках, обеспечивающих прецизионное позиционирование до ± 1 мкм, что обусловливает и точность обработки. Обработка возможна не менее чем по трем осям. Достигается высокое качество обработанной поверхности порядка Ra = 0,041 ÷ 0,073 мкм. Во многих случаях в процессе обработки поддерживается постоянная температура в зоне обработки;
- суперфинишная обработка мелких отверстий диаметром от 0,05 мм до 2 мм с допуском ± 1 мкм выполняется на проволочно-хонинговальном станке Acuwire-L фирмы Schläfli. Отклонение от круглости 0,5 мкм, от концентричности ± 1 мкм; шероховатость обработанной поверхности 0,012 Ra;
- круглошлифовальный станок модели S12 фирмы Fritz Studer для высокоэффективной обработки с точностью 0,00001 мм, что соответствует точности нанообработки. Термическая стабильность конструкции гарантировано сохраняется благодаря встроенным агрегатам охлаждения;
- измерительное устройство F25 системы СММ (с ЧПУ) с разрешающей способностью 2,5 нм (нанометра) для точного измерения геометрии мелких фасонных деталей;
- микропрецизионные обрабатывающие центры, гарантирующие точность обработки ± 0,002 мм и шероховатость получаемых поверхностей Ra < 0,2 мкм.
