Ученые из ПНИПУ создали математическую модель, которая снизит процент брака при производстве деталей, продлит срок службы оборудования и сэкономит энергозатраты.
Известно, что детали для авиастроения и космонавтики делают методом индукционной плавки — так изготавливают лопатки турбин, компрессоры, корпусы двигателей и крепежные элементы. Металл нагревают и перемешивают с помощью магнитного поля. Но при этом на его поверхности образуется тонкая оксидная пленка из загрязняющих веществ. Она может стать причиной до 10% брака, а в дальнейшем привести к разрушению деталей во время эксплуатации, что грозит авариями.
Новая математическая модель специалистов ПНИПУ уникальна тем, что она учитывает одновременно и движение расплавленного металла, и состояние оксидной пленки на его поверхности. Этот метод дал более точные данные по сравнению с существующими. А эксперимент с никелевым сплавом показал, что данный способ позволяет устранять пленку еще на этапе плавки.
«Оказалось, что ее поведение зависит от частоты и напряженности магнитного поля. Оно глубже проникает в металл на низких частотах: до 240 Гц для никелевого сплава ЧС-70 ВИ, который предназначен для работы при высоких температурах и широко используется в авиастроении и космонавтике, и радиусе тигля 10 см. Это приводит к более интенсивному перемешиванию и к большим напряжениям в пленке, которые вызывают ее разрыв и удаление с поверхности. Это значит, что плавка в таком режиме позволит минимизировать дефекты и брак готовых изделий», — рассказал профессор кафедры общей физики ПНИПУ, доктор технических наук Илларион Никулин.
Проект реализуется в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (национальный проект «Молодежь и дети»).
