0745-1-opreview (Повышение надёжности материалов судовой арматуры путём модифицирования поверхности лазерной и электронно-пучковой обработкой)

отзыв официального оппонента. главного научного сотрудника Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Институт машиноведения им. А.А. Ьлагонравова Российской академии наук, д.т.н., профессора Столярова Владимира Владимировича на диссертационную работу Кузнецова Александра Викторовича на тему «Повышение надежности материалов судовой арматуры путем модифицнрования поверхности лазерной и электронно-пучковой обработкой», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.! б.09— «Материаловедение (машиностроение)» Актуальность темы диссертационной работы Глубокая модернизация и перевооружение Военно-морского флота РФ, так же как и интенсивное обновление отечественного гражданского морского флота ставит перед разработчиками и производителями общегражданских судам, кораблей ВМФ и обитаемых н необитаемых подводных аппаратов (ПА) задачи повышения их надежности при одновременном снижения стоимости их производства и обслуживания в процессе эксплуатации.

В этой связи возникает настоятельная необходимость повышения надежности и снижения экономичности всех без исключения составляющих и комплектующих конструкций и элементов, кораблей, судов и ПА, дополнительного и вспомогательного оборудования, в том числе элементов судовой арматуры. Последние эксплуатируются в условиях агрессивной морской среды, испытывают динамические и циклические нагрузки, что зачастую приводит к завышению запаса прочности и, как следствие, к избыточной массе. К материалам элементов судовой арматуры, как правило, предьявляются повышенные требования по коррозионной стойкости, вязкости и прочности. Повышенные требования к материалам арматуры означает необходимость постоянного улучшения их физико-механических свойств и повышения качества, в том числе, снижения дефектообразования в приповерхностном слое.

Последние факторы являются одними нз основных источников повышения износостойкости конструкций. Повышение надежности деталей требует также совершенствования методик и систем расчета, которые являются информационно-системными средствами параметрического синтеза любой конструкции. При наличии пакета расчетных программ, главной проблемой успешного решения поставленных задач становится адекватный выбор прикладных компонентов указанных программ: шгалитических зависимостей и банка данных о свойствах материалов, применяемых в разрабатываемых конструкциях.

Все это в совокупности определяет актуальность диссертационной работы А.В, Кузнецова. Для решения обозначенных проблем автором корректно сформулированы цель и задачи диссертационно~о исследования. Научная новизна диссертационной работы В целом научная новизна диссертационной работы А.В. Кузнецова заключается в определении проблемы исследования, в исследовательской стратегии, а также в характере, большей частью впервые, полученных результатов. Кроме того, автором впервые: 1. Установлено, что при лазерном легировании поверхностного слоя алюминием изделий, изготовленных из бронзы БрАЖНМц 9-4-4-1 со скоростью обработки (скоростью движения лазерного луча) 13 мм/с, мошностн излучения 2,5 кВт глубина упрочненного слоя составляет не менее 700 мкм при средней микротвердости 400 — 500 НУ50. Показано, что в этом случае, износостойкость упрочненных бронзовых деталей повьш~ается на 30О о.

2. Установлено, что в диапазоне значений плотности потока энергии !8 — 30 2 Дж/см в результате электронно — пучковой обработки поверхности исследуемых металлических сплавов увеличение количества импульсов излучения (с 1 до 7 — 8) повышает износостойкость исследованных материалов на 15 — 50о4. 3. Определены динамические характеристики (предел прочности, предел текучести, относительные удлинение и сужение) титанового сплава 3М, стали 08Х18Н10Т, БрАЖНМц 9-4-4-1 при скоростях деформации 1О' — 2 10' с' при испытании на струевую коррозию в проточной морской среде. При этом полученные значения предела текучести и прочности на 25 — 55',о выше при незначительном снижении относительного удлинения и сужения по сравнению с аналогичными характеристиками, полученными при статических испытаниях; 4. Установлено, что в условиях динамического нагружения разрезного стержня Гопкинсона с ростом скорости деформации размер очага разрушения уменьшается; 5.

Разработана методика расчета вероятности безотказной работы по неразрушению корпусных деталей. Данная методика комплексно учитывает прочность (предел . текучести и трещиностойкость) и шероховатость поверхности (коэффициент Грюнайзена обработанной поверхности) их материалов. Практическая ценность результатов работы состоит в том, что результаты выполненных исследований в виде конкретных данных по динамическим свойствам используются в АО «Машиностроительный завод «Армалит» при расчетах напряженно-деформированного состояния и прочности элементов судовой арматуры и конструктивных элементов судовых котлов в ОАО «Специальное конструкторское бюро котлостроения» (г. СанктПетербург). Разработанный режим лазерной обработки поверхности бронзовых деталей применяется при изготовлении золотников на предприятиях АО «Машиностроительный завод «Армалит», ПАО «Аскольд» (г.

Арсеньев, Приморский край), ОАО «СКЬК» (г. Санкт-Петербург), Достоверность полученных в диссертации научных положений и выводов подтверждается использованием современных апробированных методов и сертифицированных средств исследования структуры материалов, их механических и триботехнических свойств, тгцательной подготовкой экспериментов. Достоверность обеспечивается выбором современных методов расчета НДС конструкций и всесторонним анализом полученных данных с целью выявления эффектов, влияющих на результаты экспериментов и расчетов, Общая характеристика содержания диссертации Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и общих выводов.

Объем диссертации — 140 страниц, включая ! 7 таблиц, 75 рисунков, список использованных источников из 113 наименований. Первая глава диссертации «Аналитический обзор. Методы и методики определения свойств материалов. Выбор направлений исследований» включает 6 разделов. Автор обстоятельно рассматривает особенности эксплуатации и конструкции основных видов ПА и судовой арматуры, проводит обзор материалов, применяемых для арматуры, Отмечено, что конструктивное исполнение судовой арматуры должно обеспечивать повышенную ударостойкость, коррозионностойкость в морской среде, а также иметь наименьшие массогабаритные параметры. Представлен внешний облик и составные части кингстонов и бортовых обработки материалов особенности Рассмотрены клапанов. концентрированными потоками энергии, поведение материалов при динамическом нагружении.

Приведены методы определения механических и фрикционных свойств материалов и покрытий. Рассмотрена теория физической надежности технических систем. Диссертантом показано, что по сравнению с используемыми в производстве способами упрочнения поверхности лазерные и электроннопучковый технологии обработки материалов имеют ряд преимуществ. Отмечается, что концентрированные потоки энергии, созданные лазерными и импульсными электронными пучками, воздействуя на поверхность деталей, способствуют быстрым структурно-фазовым превращениям в поверхностных слоях металла ~модификация поверхности материала). При определенном подборе параметров пучков можно добиться резкого увеличения износостойкости детали.

Автор показывает, что скорость нагружения и деформации влияет на ряд механических характеристик металла: предел текучести, предел прочности и относительное удлинение. Диссертант в данной главе показывает, что в теоретических решениях и расчетах на динамическую нагрузку использовать зависимость «напряжение-деформация». определенную статическим растяжением образцов, нельзя. Вторая глава диссертации «Лазерная и электронно-пучковая модификации поверхности материалов» содержит 3 раздела, при этом раздел 2 состоит из 4 подразделов. В первом разделе на основе проведенного в первой главе общего анализа материалов диссертант подробно изложил результаты лазерного легирования поверхности материалов элементов арматуры, в частности, золотниковых деталей из бронзы марки ЬрЛЖНМц 9 — 4 — 4-1. Выбранный автором рациональный режим обработки поверхности золотниковых деталей, при достаточно высокой скорости обработки позволил создать бездефектный упрочненный поверхностный слой толщиной до 700 мкм.