Ознакомительная конференция «Перспективы использования композитных материалов в термических производствах» прошла на Воткинском заводе термического оборудования (ВЗТО) 3-4 июня 2014 года. Подробностями нерядового события поделился директор ВЗТО Андрей Саблин.
О докладах
Наука…
В докладе «Разработка компонентов высокотемпературных керамических композитов, армированных теплостойкими волокнами» доктор химических наук Наталья Ивановна Бакланова ИХТТМ СО РАН (Новосибирск) подробно разъяснила тонкости процесса производства конструкционных материалов с высоким уровнем термомеханических свойств. Ее авторская разработка - керамические композиты (ККМ), армированные углеродными (УВ), карбидокремниевыми (SiC) и оксидными волокнами, устойчивы к экстремальным механическим нагрузкам при высоких температурах и в окислительных средах. В качестве армирующего наполнителя в них используют ткани, спряденные из жгутов и сами жгуты, каждый из которых состоит из нескольких сотен (500-1600) филаментов диаметром 7-13 микрон. Полученные свойства конечных материалов позволяют использовать их во многих отраслях. В том числе и в аэрокосмической.
…и практика
Далее представители высокотемпературного подразделения немецкого концерна SСHUNK из города Гиссен (Германия) Томас Штробель и Вячеслав Криворотенко детально рассказали о своей продукции. А именно - о характеристиках углерод-углеродных композитных (композиционных) материалов (УУКМ) и возможных вариантах их применения в условиях конкретных производственных процессов. Затем продемонстрировали образцы изделий, предложили варианты сотрудничества и ознакомили собравшихся с алгоритмом поставки оснастки из УУКМ для нужд российских предприятий.
О плюсах УУКМ
УУКМ - перспективные углерод-углеродные композитные (композиционные) материалы с объемно-изотропной поликристаллической углеродной матрицей армированной углеродным волокном (УВ) из гомогенно-неграфитирующихся форм углерода. Именно поэтому УУКМ лишены недостатков, присущих углеграфитовым материалам – хрупкости, недостаточной термической прочности, стойкости к механическим и термическим ударным нагрузкам.
Одна из составляющих композиционного материала - матрица УУКМ – «отвечает» за долговременное сохранение его первичных свойств. От нее зависят такие параметры как стойкость к агрессивным средам и высоким температурам, электрические свойства, эрозионная, радиационная стойкость и т.д.
В целом же конкретные свойства УУКМ зависят также от вида и качества исходного сырья, условий и метода получения волокон и матрицы, среды и температуры обработки, количества пропиток, структуры армирования и т.д. Что и дает возможность получать материалы с широким спектром заранее заданных параметров.
О параметрах УУКМ
Например, увеличение степени упрочнения по направлениям армирования, изменение степени заполнения волоконного каркаса матрицей дает возможность получать материалы с разными теплотехническими и прочностными показателями, регулировать степень их анизотропии, изменяет их плотность, пористость.
Такая практически неограниченная вариативность свойств углерод-углеродных композитов обусловливает перспективность и широчайшее применение этих материалов в самых различных сферах. А для металлургов и термистов важнейшими преимуществами УУКМ являются низкая теплопроводность, теплоемкость, плотность, способность сохранять высокие прочностные характеристики при температурах до 2800-3000°С, высокая ударная вязкость и практическое отсутствие ползучести во всех допустимых температурных интервалах, стойкость к воздействию многих кислот.
Об эффективном применении…
Переходить на оснастку из УУКМ стоит, если:
- необходимо снизить потребление энергии термическим оборудованием;
- заказчик стремится избежать деформации оснастки, снижающей эффективность роботизированных либо автоматизированных систем загрузки металла в печи. Изделия же из УУКМ при высоких температурах не деформируются;
- одна из целей - увеличить объем загрузки печей. Учитывая, что оснастка из УУКМ в 8 раз легче металлической, результат будет весьма ощутим.
- среда, в которой предстоит работать УУКМ – вакуум либо инертный газ (гелий, азот), а закалка проводится либо в вакууме, либо в инертной среде в масло.
… и прочих выгодах
Несмотря на то, что оснастка из УУКМ стоит в 2 раза дороже металлической, длительность её эксплуатации выше в 5-7 раз, - она работает в среднем до 10 лет. Кроме того, использование композитов позволяет значительно повысить доходность предприятия за счет увеличения производительности агрегата и межремонтных периодов, а также снижения продолжительности рабочего цикла обработки и количества брака.
Кроме того, оснастка эта модульная, что упрощает работу в каждом конкретном случае – всегда можно подобрать элементы, идеально отвечающие требованиям разного вида оборудования.
О ВЗТО и SСHUNK
С нынешнего, 2014 года ВЗТО сотрудничает с немецким концерном SСHUNK – мировым лидером производства высокотемпературной продукции из композитных материалов.
В рамках генерального соглашения с SСHUNK мы комплектуем и поставляем на территорию Российской Федерации произведенную немецкими коллегами жаростойкую загрузочную оснастку из УУКМ для термических участков обработки металлов в инертных/защитных средах (цементация, азотирование и пр.) и вакууме при температурах до 2400 °С. А также занимаемся ремонтом этого оборудования.
Кроме того, мы предлагаем услуги по разработке проекта модернизации производства на основе применения изделий из УУКМ для вакуумных линий термообработки и линий, работающих с бескислородной средой. Основываясь на информации о параметрах технологических цепочек предприятия, производим подбор материалов, разработку конструкций, выбор способа изготовления изделий, расчеты оптимального технологического процесса, экономической целесообразности применения разработки. И мы гарантируем как соответствие продукции заявленным характеристикам, так и своевременность поставок.
Об ассортименте
Это загрузочная оснастка из УКММ и ее элементы – закалочные (цементационные, обжиговые) решетки, корзины, стойки и т.д., выполненные как из стандартных элементов, так и по замковой технологии. Кроме того, изоляционные плиты, высокотемпературные тигли, нагревательные элементы, крепежные изделия и элементы высокотемпературного оборудования – лопасти насосов, лопатки турбин и т.п.
О ближайших перспективах
Резолюция, подписанная по результатам прошедшей официальной встречи представителей SСHUNK и ВЗТО, открывает перед российскими термистами новые перспективы.
Для поддержания высокого уровня компетенции в работе с новым оборудованием, SСHUNK организует обучение специалистов ВЗТО в Германии. А при необходимости сотрудники SСHUNK будут командированы в Воткинск, на ВЗТО.
Кроме того, в сентябре 2014 года SСHUNK и ВЗТО примут совместное участие в выставке «Термообработка-2014», которая пройдет в Москве. Что станет еще одним шагом к знакомству отечественных термистов с инновационными материалами и технологиями.
О впечатлениях и планах
По общему мнению участников конференции, каждый в ходе двухдневного мероприятия почерпнул что-то полезное для своего предприятия.
Анна Исакова, ОАО «ИМЭЗ «Купол»:
- Для меня, как инженера-технолога, интересно применение композитов в инструментальном производстве. Думаю, что-то из почерпнутой информации используем при изготовлении оснастки. И, полагаю, все эти новинки пригодились бы нам при ремонте старого оборудования – подовых плит, нагревателей.
Андрей Деревнин, ОАО «Воткинский завод»:
- Сейчас мы не применяем изделия на основе углерод-углеродных композитов, но информация получена, взята на заметку. И, возможно, будет востребована в будущем. Такие встречи полезны для расширения технического кругозора. Еще хотел бы отметить четкую, динамичную организацию конференции со стороны ВЗТО.
Сергей Сурнин, ДООО «ИРЗ-Рилнос»:
- Все докладчики донесли информацию доступно, интересно. Теперь хотелось бы на практике применить композитные материалы и универсальные приспособления из них.
Михаил Салтыков, ОАО «ИМЭЗ «Купол»:
- Считаю, эта инновационная оснастка применима в условиях нашего производства. Для начала в тестовом режиме. Потом будет видно. Но то, что все полученные на конференции знания пригодятся в дальнейшей работе – несомненно.
Валерий Русанов, ОАО «Воткинский завод»:
- Мне была бы интересна также информация о повышении стойкости термической оснастки, применяемой при закалке на воду. А именно о материалах, сварочных материалах, конструктивных решениях для уменьшения трещинообразования.
Максим Исупов, д.т.н., декан вечернего электро-технического факультета Воткинского филиала ФГБОУ ВПО «Иж ГТУ имени М.Т. Калашникова»:
- Прошедшая конференция, организованная Воткинским заводом термического оборудования, – это, в сущности, стирание грани между наукой и производством и налаживание более тесных связей между производственниками Удмуртии. Такая популяризация научных достижений, знакомство специалистов с инновационными технологиями и материалами – может быть, и небольшой, но уверенный шаг на пути развития и модернизации отечественной промышленности.
