Сплав науки и техники

Металлообработка — технологическое ядро современного машиностроения. Именно в этой отрасли промышленности внедряются инновационные разработки, способствующие развитию технического прогресса. Применение вакуумных технологий в металлообработке является гарантией качества, надежности и долговечности обрабатываемых деталей и инструмента. Потребность в вакуумной металлообработке в наше время достаточно высока, но далеко не каждое профильное предприятие обладает необходимыми производственными и кадровыми ресурсами.

В 2011 году в СГУ имени Н. Г. Чернышевского создан Научно-технологический центр, специализирующийся на разработке и апробировании технологий металлообработки с применением современного вакуумного оборудования.

Для реализации разработанных инновационных технологий на практике и внедрения их в производство в 2013 году на базе НТЦ СГУ учреждено малое инновационное предприятие (МИП) ООО «ТехноТерм-Саратов».

«Университет строит заводы»

Во время одного из визитов в НТЦ СГУ Сергей Лисовский, занимавший в тот момент пост министра промышленности и энергетики Саратовской области, заявил: «Ну вот, дожили, университет начал строить заводы!». Действительно, Научно-технологический центр, хотя и является местом, где осуществляются фундаментальные научные исследования, — это еще и полноценная учебно- производственная площадка.

Сам НТЦ СГУ был создан по решению Ученого совета университета в рамках исполнения проекта по созданию и развитию инновационного научно-производственного технологического центра в области вакуумной металлургии, вакуумной термической обработки, вакуумного нанесения износостойких твердосплавных покрытий еще в декабре 2011 года. Помещения были арендованы у ОАО «Тантал». Уже через год в арсенале НТЦ было самое современное оборудование для трех технологических участков. Весной 2013 года состоялась презентация НТЦ для представителей региональных промышленных предприятий, на которой присутствовали представители министерства экономического развития и торговли региона, министерства промышленности и энергетики, Торгово-промышленной палаты.

Губернатор области Валерий Радаев впервые посетил Научно-технологический центр СГУ в сентябре 2013 года, когда проводилась подробная демонстрация оборудования всех участков НТЦ.

В Научно-технологическом центре действуют три учебно-производственных площадки, каждая из которых представляет интерес для промышленных предприятий: участок вакуумной термообработки металлов, участок вакуумной металлургии, участок вакуумного нанесения PVD-покрытий. Здесь же функционирует лаборатория по контролю качества, состоящая из участка механических испытаний, участка элементного анализа и участка микроскопии (металлографического анализа). Каждое подразделение укомплектовано самым современным оборудованием ведущих производителей Германии, США, Польши и России. Производственными процессами занимается ООО «ТехноТерм-Саратов», учредителем которого является Саратовский госуниверситет.

Участки инноваций

Участок вакуумной термообработки металлов самый большой по площади. На участке располагаются несколько установок, на которых обрабатываются металлические изделия. Здесь с применением вакуумных технологий производятся отжиг, нормализация изделия, закалка с охлаждением в масле или охлаждением в азоте под высоким давлением, цементация и азотирование. Как говорят в НТЦ, для каждого изделия в зависимости от того, какие свойства должен получить конечный продукт, производится та или иная операция. В основном, это необходимо для повышения механических свойств в структуре и на поверхностях изделий, которые влияют на увеличение износостойкости, поэтому специалисты НТЦ обрабатывают самые различные изделия: шестерни, режущий инструмент, штампы, детали пресс-форм и так далее. То есть заказчик передает изделия в Центр на обработку, а получает их обратно уже с необходимыми свойствами.

Термообработка именно в вакууме позволяет обеспечить высокие качественные параметры (равномерная структура металла, высокие механические свойства, минимальные поводки, отсутствие окисления и обезуглероживания на поверхности и т. д.) на изделиях любой сложной геометрии.

«Сама по себе эта операция, может, и не уникальна, но именно в Саратове решена проблема доступности. В основном, подобное оборудование есть на производствах, работающих в рамках оборонной промышленности, и производитель, далекий от этой области, не мог рассчитывать на эту услугу. К нам с заказом может прийти любая компания», — говорит руководитель НТЦ СГУ Дмитрий Охлупин.

На участке вакуумной специальной металлургии, где установлены вакуумные печи для индукционной плавки с применением водоохлаждаемого тигля и возможностью центробежного литья, получают высокочистые сплавы, лишенные каких-либо примесей: газов или вредных химических элементов. При плавке металлов есть возможность легирования — добавления в сплав различных химических элементов, которые в конечном итоге определяют его конечные свойства.

В настоящее время число предприятий, заинтересованных в технологиях и разработках НТЦ СГУ, — более 200 из разных регионов России — от Калининграда до Барнаула.

Тут выплавляются слитки массой до 50 кг заданного химического состава на основе никеля, кобальта, железа, меди, титана и других металлов.

«На этом участке мы тесно сотрудничаем с саратовским АО НПП „Алмаз“. Особенно тут важен критерий воспроизводимости продукции, то есть мы можем поставить производство чистых сплавов с заданными свойствами на поток», — отмечает руководитель НТЦ СГУ.

Продукты вакуумной металлургии часто используются, например, в электронике, где особенно важен химический состав проводника, так как это определяет его свойства и, как следствие, точность работы прибора.

«Поскольку в России, в целом, существует проблема качества сырья, которое используется в производстве электронной техники, до последнего времени оно приобреталось в том числе за границей. Сейчас государство ставит задачу импортозамещения, поэтому возможности Центра позволяют решать эту проблему. Плюс, благодаря более простой логистике, мы можем поставлять сырье по более низкой цене, нежели иностранные конкуренты, не уступая в качестве», — говорит Дмитрий Охлупин.

На участке вакуумного нанесения PVD покрытий занимаются изготовлением режущего осевого инструмента (фрез, сверл, разверток, резцов и др.) из твердосплавного материала и его восстановлением, а также наносят износостойкие упрочняющие покрытия на инструмент, детали машин и пресс-форм. Здесь же занимаются разработкой новых видов упрочняющих покрытий. Сама аббревиатура PVD означает Physical Vapor Deposition (Конденсация из паровой фазы). Это покрытия, которые увеличивают износостойкость поверхности за счет собственной твердости, повышают прочность кромок и стойкость к образованию трещин.

Как и другие, участок полностью автоматизирован, все станки оборудованы компьютерами, что обеспечивает высокую точность и, соответственно, качество продукции.

В Саратове, кроме НТЦ СГУ, нанесением износостойкого покрытия не занимается никто, поэтому заказы на переточку и обработку режущего инструмента поступают со всех предприятий региона, а также от компаний, работающих за пределами нашей области.

Все технологические процессы контролируются в лаборатории. Здесь специалисты имеют возможность провести металлографический анализ образцов продукции, а также определить механические свойства и элементный спектральный анализ.

Ряд предприятий, не имея аналогичных лабораторий, заказывают исследования в НТЦ СГУ. «Далеко не на каждом крупном производстве есть лаборатория, которая определяет химический состав металла до пятого знака методом спектрального анализа. Многие предприятия уже пользуются возможностями нашей лаборатории», — отмечает руководитель НТЦ.

Подготовка специалистов

Здесь же, в НТЦ, в течение всего учебного года идут занятия студентов. Бакалавров готовят по таким дисциплинам, как «Металловедение» и «Материаловедение». Тут же студенты факультета нано- и биомедицинских технологий проходят производственную и ознакомительную практику по направлению «Материаловедение и технология новых материалов». Но кроме студентов классического университета здесь можно встретить учащихся Колледжа радиоэлектроники имени П. Н. Яблочкова, а также других саратовских вузов.

С 2014 года по итогам исследовательской деятельности с использованием оборудования НТЦ студенты факультета нано- и биомедицинских технологий СГУ защищают курсовые и выпускные квалификационные работы. За четыре года накопился существенный багаж работ. В Центре проводят научно-практические (НПР) и научно-исследовательские работы (НИР) студенты и аспиранты других вузов Саратова. В прошлом году руководство университета согласовало проведение на базе Центра НПР и НИР магистрантов кафедры «Электроснабжение и электротехнология» института энергетики и транспортных систем СГТУ имени Гагарина Ю.А.

За помощью в подготовке специалистов в Центр обращаются и предприятия, причем не только российские. К примеру, в 2013 году университет подписал Меморандум о сотрудничестве с польским СЕКО/ВАРВИК Гроуп (SECO/WARWICK Group), которое планирует сформировать на базе НТЦ СГУ Центр подготовки и переподготовки специалистов в области вакуумной и атмосферной термообработки, вакуумной металлургии.

В этом году НТЦ подписал с АО «Ступинское машиностроительное производственное предприятие» (холдинг «Вертолеты России», Госкорпорация Ростех) протокол о намерениях совместно реализовать программу обучения на базе Центра специалистов СМПП, использующих в работе вакуумное термическое оборудование.

В рамках научно-исследовательской деятельности специалисты Центра производят трансферт технологий путем проведения тестовых процессов, отработки технологий, инициативных исследований на оборудовании, располагающемся в Научно-технологическом центре.

Нередко исследовательские и опытно-конструкторские работы производятся по заказу крупнейших предприятий машиностроительной отрасли.

К примеру, по заказу одного из предприятий, занимающихся производством пресс-форм и литьем пластмасс, НТЦ разрабатывал новые технологии процесса вакуумной термической обработки деталей. Для столичного ООО Научно-технический центр «Технологии Специальной Металлургии» университет разрабатывал технологии выплавки слитков, состоящих из сплава на основе кобальта и на основе никеля.

С ООО «ТехноТерм-Саратов» Научно-технологический центр разрабатывал технологии вакуумной химико-термической обработки (ХТО) конических и цилиндрических шестерен, а также технологии нанесения алмазоподобных покрытий на детали машин для ПАО «КАМАЗ». Для предприятий авиационного машиностроения НТЦ разрабатывал технологии изготовления комплекта осевого режущего инструмента для обработки композиционных материалов. АО «ЕПК Саратов» пользуется разработками Центра по закалке деталей стальных подшипников.