В уcлoвиях coвременнoгo металлooбрабатывающегo прoизвoдcтва урoвень прoизвoдительнocти и качеcтва oбрабoтки oпределяетcя в первую oчередь cвoйcтвами иcпoльзуемoго инcтрумента. При этом инcтрументальная подотраcль должна развиватьcя более быcтрыми темпами, чем вcе машиноcтроение. Какую роль в этом процеccе могут cыграть нанотехнологии?
До недавнего времени перcпективы машиностроения у нас были в большей степени связаны с применением и использованием импортного инструмента и оснастки. В этой связи приятно говорить о том, что созданная недавно Госкорпорация РОСНАНО в 2010 г. реально начала вносить свой вклад в реанимацию инструментального производства в стране.
26 апреля 2010 г. в Рыбинске (Ярославская обл.) начал работу завод по производству монолитного твердосплавного инструмента с многослойным наноструктурированным покрытием. Предприятие открыто в рамках проекта, реализуемого РОСНАНО, ОАО НПО «Сатурн» и ОАО «Газпромбанк». Управление осуществляет проектная компания ЗАО «Новые инструментальные решения» (ЗАО «НИР»). Завод по производству монолитного твердосплавного инструмента размещается на производственной площадке НПО «Сатурн», площадью около 6 тыс. м2.
Сферы применения металлорежущего инструмента ЗАО «НИР» – высокотехнологичные отрасли отечественной промышленности (авиационное двигателестроение, энергетика, автомобилестроение, ракетно-космическая отрасль, электроника и медицинская промышленность, приборостроение, инструментальное производство и т.д.). Новое производство РОСНАНО позволит заменить импортный инструмент, используемый в настоящее время в российской промышленности для обработки различных материалов и изделий.
C технической точки зрения производство инструмента с наноструктурированным покрытием может производиться несколькими способами. В настоящее время особый интерес в мире вызывают методы, связанные с получением нанопокрытия с размерами зерен меньше 100 нм, позволяющие сочетать в одном покрытии уникальный комплекс свойств. В России учеными Курчатовского института разработана уникальная технология нанесения наноструктурированного покрытия. Данная технология основывается на методе вакуумного осаждения из плазмы, получаемой в результате испарения материала из металлических или металлокерамических катодов с глубоким легированием слоя формируемого покрытия ассистирующим пучком ионов (технология IBAD-Ion Beam Assisted Deposition). Нанесение покрытия осуществляется на российской установке «Кремень». Данное техническое решение повышает износоустойчивость инструмента, что позволяет вести обработку материалов на более высоких скоростях и увеличивает стойкость инструмента.
Важно подчеркнуть, что улучшение технических характеристик инструмента с нанопокрытием (твердость, вязкость) приводит к существенному увеличению производительности труда и снижению себестоимости изготовляемой продукции. Так величина объема снимаемого металла по сравнению с работой инструмента без покрытия увеличивается в 2–2,5 раза. Также в 1,5–2 раза увеличивается скорость резания и стойкость инструмента.
В рамках уже подписанных соглашений о поставках пробных партий инструмента для испытаний изготовлены и проводятся испытания на ведущих российских машиностроительных предприятиях:
- ОАО «Сатурн-Газовые турбины»;
- ТМК «Союз»;
- ОАО «НИИЦЭВТ»;
- ОАО «УМПО»;
- ОАО «Автодизель»;
- ОАО «Ярославский завод дизельной аппаратуры»;
- завод «ВИЗАС» (Беларусь) и ряде других.
К конкурентным преимуществам осваиваемого инструмента нужно отнести низкие эксплуатационные расходы, а также высокую точность копирования и нанометрическую точность обрабатываемых поверхностей.
С технической точки зрения производство соответствует мировому уровню. Так, электрохимические станки, выпускаемые в рамках проекта, будут предназначены для прецизионной нанометрической обработки практически всего спектра металлов, включая твердые сплавы и наноструктурированные материалы. Технология, используемая в станках, сопоставима с технологиями ведущих мировых производителей, а по параметрам «производительность и стоимость» даже превосходит их.
Программное обеспечение, разработанное в России, значительно расширяет возможности обработки поверхностей. Такие станки могут быть использованы как для изготовления сложных деталей из высокопрочных материалов, применяемых в авиадвигателях и при изготовлении энерготурбин, так и в производстве имплантантов и хирургических инструментов. Особенно важно то, что сегодня в России практически отсутствует производство станков подобного класса.
Реализация проекта позволит использовать передовые разработки отечественной школы электрохимии и внедрить современные технологии обработки поверхностей в высокотехнологичных отраслях промышленности.
Отрадно заметить, что производство износостойких изделий из наноструктурированных керамических и металлокерамических материалов создается также в Санкт-Петербурге на базе ООО «Вириал» и тоже с активным участием РОСНАНО.
Управляя формированием зерен и нанослоев (ноу-хау) технологи научились создавать прочные износостойкие материалы, устойчивые к трению, к температурам и химическим агентам. Из этих материалов нового поколения на производстве будут изготавливать подшипники
скольжения, уплотнения, сопла, фильеры, износостойкие пластины для нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и химической промышленности, а также режущий инструмент для обработки металлов и композиционных материалов с высокой твердостью, прочностью и термостойкостью, востребованный в самых разных отраслях промышленности.
Отметим, что только в промышленном насосном оборудовании использование новых наноструктурированных материалов позволит повысить ресурс и надежность на 20–30%.
Опытные партии продукции на основе наноструктурированной керамики уже в работе, а выход нового производства на проектную мощность ожидается к концу 2012 г.
Крупносерийное производство режущего инструмента из нанопорошка КНБ создается на базе ООО «Микробор Технолоджи» (Москва). На этом же производстве будут синтезировать нанопорошок КНБ-сверхтвердого материала, уступающего по твердости только алмазу. Режущему инструменту, изготовленному из него, поддаются все промышленно значимые материалы: чугуны, стали, железные и титановые сплавы, угле-, и стеклопластики. Новый инструмент работает с высокой производительностью, снижая затраты на обработку деталей до 60%.
Отечественное производство инструмента из КНБ создаваемое в рамках проекта ГК «Роснанотех», будет первым в мире. Его продукция предназначена для черновой и финишной обработки деталей в тяжелом машиностроении, автомобилестроении, добывающей промышленности, строительстве и будет поставляться на внутренний и внешний рынки. Выпуск первой партии инструмента запланирован на 3-й квартал 2010 года.
Серьезные сдвиги также произошли в номенклатуре выпускаемой продукции широко известного российским машиностроителям «Кировоградского завода твердых сплавов».
Подводя итог, можно сказать, что нанотехнологии в России – это вовсе не миф и не красивое словосочетание. В составе серийно выпускаемой сегодня продукции присутствует достаточное количество типов режущих пластин, с использованием наноструктурированных покрытий, и хотя они сделаны с использованием зарубежных технологий, очень важно, что они уже работают на российских предприятиях. Хотелось бы надеяться, что начавшееся расширение российского инструментального рынка с участием предприятий наноиндустрии стремительно наберет необходимые темпы, что, несомненно, ускорит восстановление былой мощи российского машиностроения.
До недавнего времени перcпективы машиностроения у нас были в большей степени связаны с применением и использованием импортного инструмента и оснастки. В этой связи приятно говорить о том, что созданная недавно Госкорпорация РОСНАНО в 2010 г. реально начала вносить свой вклад в реанимацию инструментального производства в стране.
26 апреля 2010 г. в Рыбинске (Ярославская обл.) начал работу завод по производству монолитного твердосплавного инструмента с многослойным наноструктурированным покрытием. Предприятие открыто в рамках проекта, реализуемого РОСНАНО, ОАО НПО «Сатурн» и ОАО «Газпромбанк». Управление осуществляет проектная компания ЗАО «Новые инструментальные решения» (ЗАО «НИР»). Завод по производству монолитного твердосплавного инструмента размещается на производственной площадке НПО «Сатурн», площадью около 6 тыс. м2.
Сферы применения металлорежущего инструмента ЗАО «НИР» – высокотехнологичные отрасли отечественной промышленности (авиационное двигателестроение, энергетика, автомобилестроение, ракетно-космическая отрасль, электроника и медицинская промышленность, приборостроение, инструментальное производство и т.д.). Новое производство РОСНАНО позволит заменить импортный инструмент, используемый в настоящее время в российской промышленности для обработки различных материалов и изделий.
C технической точки зрения производство инструмента с наноструктурированным покрытием может производиться несколькими способами. В настоящее время особый интерес в мире вызывают методы, связанные с получением нанопокрытия с размерами зерен меньше 100 нм, позволяющие сочетать в одном покрытии уникальный комплекс свойств. В России учеными Курчатовского института разработана уникальная технология нанесения наноструктурированного покрытия. Данная технология основывается на методе вакуумного осаждения из плазмы, получаемой в результате испарения материала из металлических или металлокерамических катодов с глубоким легированием слоя формируемого покрытия ассистирующим пучком ионов (технология IBAD-Ion Beam Assisted Deposition). Нанесение покрытия осуществляется на российской установке «Кремень». Данное техническое решение повышает износоустойчивость инструмента, что позволяет вести обработку материалов на более высоких скоростях и увеличивает стойкость инструмента.
Важно подчеркнуть, что улучшение технических характеристик инструмента с нанопокрытием (твердость, вязкость) приводит к существенному увеличению производительности труда и снижению себестоимости изготовляемой продукции. Так величина объема снимаемого металла по сравнению с работой инструмента без покрытия увеличивается в 2–2,5 раза. Также в 1,5–2 раза увеличивается скорость резания и стойкость инструмента.
В рамках уже подписанных соглашений о поставках пробных партий инструмента для испытаний изготовлены и проводятся испытания на ведущих российских машиностроительных предприятиях:
- ОАО «Сатурн-Газовые турбины»;
- ТМК «Союз»;
- ОАО «НИИЦЭВТ»;
- ОАО «УМПО»;
- ОАО «Автодизель»;
- ОАО «Ярославский завод дизельной аппаратуры»;
- завод «ВИЗАС» (Беларусь) и ряде других.
К конкурентным преимуществам осваиваемого инструмента нужно отнести низкие эксплуатационные расходы, а также высокую точность копирования и нанометрическую точность обрабатываемых поверхностей.
С технической точки зрения производство соответствует мировому уровню. Так, электрохимические станки, выпускаемые в рамках проекта, будут предназначены для прецизионной нанометрической обработки практически всего спектра металлов, включая твердые сплавы и наноструктурированные материалы. Технология, используемая в станках, сопоставима с технологиями ведущих мировых производителей, а по параметрам «производительность и стоимость» даже превосходит их.
Программное обеспечение, разработанное в России, значительно расширяет возможности обработки поверхностей. Такие станки могут быть использованы как для изготовления сложных деталей из высокопрочных материалов, применяемых в авиадвигателях и при изготовлении энерготурбин, так и в производстве имплантантов и хирургических инструментов. Особенно важно то, что сегодня в России практически отсутствует производство станков подобного класса.
Реализация проекта позволит использовать передовые разработки отечественной школы электрохимии и внедрить современные технологии обработки поверхностей в высокотехнологичных отраслях промышленности.
Отрадно заметить, что производство износостойких изделий из наноструктурированных керамических и металлокерамических материалов создается также в Санкт-Петербурге на базе ООО «Вириал» и тоже с активным участием РОСНАНО.
Управляя формированием зерен и нанослоев (ноу-хау) технологи научились создавать прочные износостойкие материалы, устойчивые к трению, к температурам и химическим агентам. Из этих материалов нового поколения на производстве будут изготавливать подшипники
скольжения, уплотнения, сопла, фильеры, износостойкие пластины для нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей и химической промышленности, а также режущий инструмент для обработки металлов и композиционных материалов с высокой твердостью, прочностью и термостойкостью, востребованный в самых разных отраслях промышленности.
Отметим, что только в промышленном насосном оборудовании использование новых наноструктурированных материалов позволит повысить ресурс и надежность на 20–30%.
Опытные партии продукции на основе наноструктурированной керамики уже в работе, а выход нового производства на проектную мощность ожидается к концу 2012 г.
Крупносерийное производство режущего инструмента из нанопорошка КНБ создается на базе ООО «Микробор Технолоджи» (Москва). На этом же производстве будут синтезировать нанопорошок КНБ-сверхтвердого материала, уступающего по твердости только алмазу. Режущему инструменту, изготовленному из него, поддаются все промышленно значимые материалы: чугуны, стали, железные и титановые сплавы, угле-, и стеклопластики. Новый инструмент работает с высокой производительностью, снижая затраты на обработку деталей до 60%.
Отечественное производство инструмента из КНБ создаваемое в рамках проекта ГК «Роснанотех», будет первым в мире. Его продукция предназначена для черновой и финишной обработки деталей в тяжелом машиностроении, автомобилестроении, добывающей промышленности, строительстве и будет поставляться на внутренний и внешний рынки. Выпуск первой партии инструмента запланирован на 3-й квартал 2010 года.
Серьезные сдвиги также произошли в номенклатуре выпускаемой продукции широко известного российским машиностроителям «Кировоградского завода твердых сплавов».
Подводя итог, можно сказать, что нанотехнологии в России – это вовсе не миф и не красивое словосочетание. В составе серийно выпускаемой сегодня продукции присутствует достаточное количество типов режущих пластин, с использованием наноструктурированных покрытий, и хотя они сделаны с использованием зарубежных технологий, очень важно, что они уже работают на российских предприятиях. Хотелось бы надеяться, что начавшееся расширение российского инструментального рынка с участием предприятий наноиндустрии стремительно наберет необходимые темпы, что, несомненно, ускорит восстановление былой мощи российского машиностроения.
Владимир Подклетнов
