Теория небольшого взрыва

Взрывы имеют не только разрушительную, но и созидательную силу. Например, в результате Большого взрыва образовалась наша Вселенная. Заведующий лабораторией детонационных течений Института гидродинамики им. Лаврентьева СО РАН, доктор технических наук профессор Владимир УЛЬЯНИЦКИЙ рассказал, что еще можно создать с помощью взрыва.

Изучением детонационного напыления металлических порошков в Институте гидродинамики им. Лаврентьева занялись в начале 80-х годов по заказу Министерства авиационной промышленности СССР для упрочнения лопаток двигателей самолетов. Первооткрывателями и обладателями патентов на эту технологию стали еще в 50-е годы американские ученые.

Лопатки делают из прочных и легких титановых сплавов, но из-за сильного трения без упрочнения они служат не больше 200 часов. После этого двигатель нужно снимать с самолета и ремонтировать. Использование для упрочнения лопаток легированной стали сильно утяжелило бы двигатель, ведь в нем их около трехсот. Решением стало «взрывное», а точнее – газодетонационное напыление композитного покрытия из победита. Две десятых миллиметра покрытия добавили лопатке всего грамм веса, но увеличили срок ее службы в 40 раз.

Несовершенство отечественных промышленных приборов и нестабильность качества получаемых покрытий не позволяли внедрить новую технологию на советских предприятиях 70-х годов. Нужно было «довести ее до ума». В области газовой детонации ИГиЛ СО РАН и сегодня остается одним из ведущих мировых научных центров, а в семидесятых равных ему в СССР не было. Ведь именно там работали и руководили лабораториями отцы-основатели этого научного направления: академик Войцеховский, профессора Топчиян и Митрофанов. За свои исследования они получили Ленинскую премию – высшую государственную награду тех лет.

Разработка оборудования была не совсем профильной задачей для академического института – считалось, что с нею должны справляться отраслевые НИИ. Однако группа молодых ученых с энтузиазмом включилась в работу. Используя принцип, запатентованный американцами, молодые ученые ИГиЛ СО РАН разработали для своего аппарата оригинальную конструкцию, которая получила признание и в США. Установку назвали «Обь». В отличие от своих предшественников – «Катуни», «Днепра», «Прометея», «Перуна» – она имела электронное управление, уже тогда «заточенное» под будущую компьютеризацию. Первая «Обь» заработала на Уфимском моторостроительном объединении в 1989 году. Оборудование оказалось настолько надежным, что всего несколько лет назад «старушка» еще исправно выдавала продукцию, претерпев несколько модернизаций и переход на компьютерное управление.

Небольшую серию первых промышленных аппаратов лучшего на тот момент в мире оборудования детонационного напыления изготовили на Опытном заводе Сибирского отделения, а вторую партию – на Бердском электромеханическом заводе. К 1991 году около пятнадцати таких аппаратов работали на различных промышленных предприятиях и в исследовательских центрах СССР. Сегодня авиационное двигателестроение находится в глубокой депрессии, но как крупная держава Россия продолжает разрабатывать и производить новые истребители, где остро востребованы технологии нанесения покрытий. Если в СССР совершенствованием технологии детонационного напыления занимались около десяти инженерных центров, то в современной России сохранить это научное направление удалось только ИГиЛ СО РАН. В последние годы институт серьезно усовершенствовал оборудование – компьютеризированный детонационный комплекс CCDS2000 полностью соответствует требованиям современного производства. В нем использованы комплектующие мировых производителей, а новые решения защищены патентами. Стационарная «Обь» весила около 200 кг, а рабочий модуль аппарата нового поколения – не более двадцати, что позволяет монтировать его на стандартном промышленном роботе, встраивать в многофункциональные промышленные линии.

Модернизированные аппараты «Обь» еще в 90-х годах получили признание за пределами России. Две установки были закуплены фирмами Южной Кореи, еще две установлены в исследовательских центрах Китая. Единственный на данный момент зарубежный производитель оборудования детонационного напыления – крупнейшая американская корпорация Praxair – пытается сохранить мировую монополию в этой сфере, оказывая услуги по напылению в своих филиалах по всему миру и отказываясь продавать оборудование, но сибирские ученые уже бросают ей вызов. Первая установка нового поколения запущена в эксплуатацию в 2005-м в Перми, вторая – в 2007 году во французской исследовательской лаборатории, с которой заключено соглашение о сотрудничестве. Молодые физики из Академгородка проводят там свои исследования. В Германии запущен пилотный технологический проект с университетом Зигена и ведется совместная работа с университетом Дортмунда. Исследования на установке «Обь» в китайском Институте авиационных материалов вызвали интерес к новому аппарату, поскольку в КНР запланировано создать производство собственных авиационных двигателей.

Понемногу технология внедряется и в российской промышленности. Новый аппарат заработал в Самарском ТГУ, где упрочняют детали буровых долот для завода «ВолгаБурМаш». Три компьютеризированных комплекса в Нижневартовске восстановили напылением около полумиллиона деталей скважинных центробежных насосов. С 2008 года детали с защитными детонационными покрытиями производят для нефтепромышленных компаний Западной Сибири.

С 2008 года по технологии ИГиЛ СО РАН в Перми производят металлизацию пластмасс, благодаря которой можно изготовить подвижные мостовые опоры. При межсезонном колебании температур длина конструкции моста заметно изменяется. Километровый мост зимой становится короче на несколько сантиметров. Избежать напряжения, грозящего разрушением моста, можно с помощью фторопластового «башмака», на котором опора может скользить почти без трения, а прочно приклеить этот «башмак» к ней позволяет металлический слой детонационного покрытия.

Мария ШКОЛЬНИК