Горячий металл и умные расчёты

Учёные Тульского государственного университета исследовали технологию, которая позволит сократить отходы на производстве на треть и обеспечит суверенитет отечественных предприятий. Разработку поддержал Российский научный фонд (РНФ).

Конкурс малых отдельных научных групп РНФ направлен на развитие новых тематик и формирование исследовательских команд. В 2026 году из 313 поддержанных проектов из 39 регионов России гранты на 2026-2027 годы по 1,5 миллиона рублей в год получили шестеро учёных Тульского госуниверситета. В их числе доктор технических наук, заведующий кафедрой механики и процессов пластического формоизменения Политехнического института ТулГУ Сергей Николаевич Ларин, работа называется «Теоретическое обоснование формообразования осесимметричных оболочек из высокопрочных материалов в условиях горячего деформирования».

Цель исследования – научное обоснование технологий получения деталей изделий ответственного назначения из специальных цветных и чёрных сплавов, к которым предъявляются повышенные требования по прочности, стойкости и весу.

– В работе исследуются специализированные процессы обработки, протекающие в определённых температурно-скоростных условиях, - рассказал С.Н. Ларин. – Особенностью этих процессов является возможность одновременного применения разных операций за один рабочий ход. В ходе исследований были установлены различные факторы, влияющие на характер протекания процессов и предельные возможности их осуществления.

Одной из проблем при изготовлении деталей существующими методами являются большие потери металла – до 30 процентов материала может уходить в стружку при вытачивании. Кроме того, у деталей, вырезанных из листа или прутка, внутренняя структура металла нарушается, и они могут не выдержать высоких нагрузок. Исследование ТулГУ, проведённое в кооперации с НПО «СПЛАВ имени А.Н. Ганичева» и «Конструкторским бюро приборостроения имени академика А.Г. Шипунова», предполагает внедрение горячего деформирования, при котором металл нагревают до состояния пластичности, а затем за один ход пресса формуют сложную деталь с периодическим профилем, например, с утолщениями и впадинами.

При таком методе используется компьютерное моделирование, чтобы не разбивать дорогостоящие образцы в реальности, а заранее прогнать тысячи вариантов на компьютере, выбрав идеальный режим. По предварительным расчётам, это позволит экономить материалы, поскольку отходов станет меньше на 15-30 процентов. Увеличится скорость процессов: подготовка к выпуску новых деталей ускорится в 1,1-1,3 раза, а трудоемкость, то есть время работы, снизится на 15-20 процентов. Третий важнейший эффект – импортозамещение: предприятия не будут использовать сложные зарубежные технологии.

– Результаты научной работы могут использоваться в качестве рекомендаций или справочного материала при изготовлении различного рода элементов двигательных установок или деталей, используемых в авиакосмической технике, – заключил С.Н. Ларин.

Дмитрий Литвинов

Фото Ильи Ходаковского