Год назад Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова заключил договор с Институтом физики металлов им. М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук: наши ученые спроектировали и изготовили на территории университета экспериментальную установку для сварки трением с перемешиванием для ИФМ. Большая работа завершена: недавно команда машиностроительного факультета и факультета энергетики и электротехники вернулась из Екатеринбурга.

Современная наукоемкая технология создания неразъемных соединений – сварка трением с перемешиванием (фрикционная сварка) – один из перспективных методов сварки конструкционных материалов. «Сущность метода заключается в переводе металла в области стыка в пластическое состояние и его перемешивание в результате внедрения и вращения специального инструмента», – поясняет научный лидер проекта, руководитель Чебоксарского инжинирингового центра транспортного и сельскохозяйственного машиностроения В.С. Григорьев.

Впервые для института физики металлов специалисты ЧГУ прошли все этапы производства: проектирование, изготовление, монтаж и пусконаладку оборудования с обучением персонала заказчика. Теперь наши уральские коллеги могут эффективно исследовать и практиковать передовые методы сварки различных металлов и сплавов.

От обычных установок сварки трением с перемешиванием наша отличается тем, что предназначена для обработки в том числе и деталей внушительной габаритной высоты. Установка оснащена комплексом различных измерительных устройств и позволяет производить сварку алюминиевых (толщиной до 25 мм) и титановых сплавов, сталей различных марок. Набор датчиков таков: пирометр с переменной шкалой с видеофиксацией эксперимента и регистрацией температуры в зоне сварки, датчики линейных перемещений, позволяющие определять положение инструмента, датчики усилия по координатным осям работы инструмента. Для проведения исследований также предусмотрена возможность измерения крутящего момента и мощности на инструменте; отдельная видео­камера для фиксации процесса сварки; запись результатов измерений на внешние носители информации.

Экспериментальная установка для Екатеринбурга стала для наших ученых первым подобным внешним заказом и опытом работы без права на ошибку. В настоящее время идут переговоры о выполнении новых работ для двух крупных производственных предприятий.

Вернемся к истокам: сваркой трением с перемешиванием давно занимается ЗАО «Чебоксарское предприятие «Сеспель». Конструктор П.А. Васильев в свое время проектировал подобные установки на этом заводе. Благодаря инициативе д.т.н., профессора В.В. Афанасьева была создана специальная учебно-исследовательская лаборатория перспективных методов сварки в ЧГУ, и П.А. Васильев пришел работать в вуз. Для научных исследований «Сеспель» передал машфаку небольшую лабораторную установку для сварки трением с перемешиванием. В 2016 году сотрудники лаборатории занялись модернизацией обрабатывающего центра, переданного факультету Чебоксарским заводом промышленных тракторов. Заменили приводы станка, полностью переделали шпиндельный узел и создали полупромышленную установку для сварки трением с перемешиванием, которая позволила провести множество исследований и, в том числе, выполнить сторонние заказы. Под руководством главного конструктора П.А. Васильева растет новая для университета научная и производственная школа сварки трением с перемешиванием.

Над новой установкой для Екатеринбурга работал большой коллектив, договор выполнялся не одной кафедрой, а в рамках подразделения университета – Чебоксарского инжинирингового центра транспортного и сельскохозяйственного машиностроения. Установка является воплощением накопленного опыта как на ЗАО «Сеспель», так и в университете. В комплексном проекте активное участие принимали сотрудники кафедры технологии машиностроения и межкафедральной лаборатории машфака вместе с коллективом кафедры электротехнологий, электрооборудования и автоматизированных производств факультета энергетики и электротехники. Проектирование, изготовление деталей и сборка установки были осуществлены на машиностроительном факультете. Электрическая и электронная часть установки разрабатывались в лабораториях факультета энергетики и электротехники, включая программное обеспечение управления движением станка. К проекту с интересом подключились талантливые студенты 4 курса, магистранты и инженеры. Благодаря слаженной работе установка была собрана, перевезена в Екатеринбург заказчику, где ее разобрали для перемещения через узкие проемы в подготовленную институтом лабораторию, собрали заново и провели пусконаладочные работы.

Н. АРТАМОНОВА.