Научно – педагогическая школа в области диффузорных процессов в многофазных системах

Руководитель: Хоменко В.А.

Изучение диффузионных процессов, протекающих на границе раздела твердое тело–жидкий металл имеет исключительное значение для разработки технологий изготовления твердосплавных изделий. Целью исследований является повышение эксплуатационных характеристик различных конструкций твердосплавных изделий: металлорежущего и бурового инструмента, быстро изнашиваемых деталей мельниц, роторных экскаваторов, дробилок ТЭЦ, ножей бетоносмесителей, молотков, желобов и колосниковых решеток дробления агломерата, сменных башмаков плужного отвала очистителя дорог, дисковых шарошек расширителей стволов шахт и вентиляционных стволов и т.п.

Научно-педагогическая школа, занимающаяся исследованиями диффузионных процессов, основана в 1965 году Капилевичем Ю.Б., кандидатом технических наук, доцентом кафедры “Технология машиностроения”. Исследование диффузионного соединения твердого сплава с державкой инструмента, получаемого способом литья по выплавляемым моделям, проводились в Отраслевой лаборатории твердосплавных инструментов Министерства тяжелого, транспортного и энергетического машиностроения СССР открытой в 1965 году при кафедре “Технология машиностроения” (зав. кафедрой Ершов Т.В., кандидат технических наук, доцент). Сотрудниками лаборатории разработаны и внедрены в производство оригинальные конструкции фрез с литыми ножами, оснащенными твердосплавными пластинами закрепляемых в корпусе ножа с помощью диффузии (а.с.14059). Результаты научных исследований отражены более чем в 100 публикациях центральных, краевых и внутривузовских изданий.

В настоящее время руководителем научно- педагогической школы является бывший сотрудник Отраслевой лаборатории Хоменко В.А., доктор технических наук, профессор, действительный член Академии инженерных наук, почетный работник Высшей школы. В 1987 году открывается кафедра технологии автоматизированных производств (ТАП), заведывание которой возлагается на профессора Хоменко В.А.

Научно-педагогическим коллективом кафедры, возглавляемой проф. Хоменко В.А. проведены значительные теоретические и экспериментальные исследования диффузионных процессов в многофазных системах, позволившие расширить область познаний в области диффузии конденсированных сред. Основные научные результаты исследований следующие:

- сформулирована гипотеза протекания диффузионных процессов на границах раздела твердый сплав – жидкий металл и определен механизм их регулирования;

- определена роль легирующих элементов в формировании диффузионной зоны;

- установлено влияние углерода на процесс протекания диффузии и прочностные характеристики диффузионного соединения;

- выявлен механизм подавления процесса образования интерметаллидов в диффузионной зоне;

- установлен механизм релаксации внутренних напряжений, возникающих в диффузионной зоне вследствии разности коэффициентов температурного расширения соединяемых материалов;

- определена роль технологических факторов на интенсивность протекания диффузионных процессов.

Научные исследования, проводимые на кафедре ТАП, тесно связаны с подготовкой специалистов высшей квалификации. Для реализации взаимосвязи на кафедре открыта магистратура, аспирантура и Ученый совет по защите диссертаций ученой степени кандидата технических наук. В аспирантуре обучаются как российские, так и зарубежные аспиранты.

Сотрудники кафедры, осуществляющие руководство и консультирование магистерских и кандидатских диссертаций, вносят реальный вклад в развитие фундаментальных основ теории диффузионных процессов.

Результаты исследований регулярно публикуются в различных академических изданиях международного, федерального и краевого уровней, авторские права защищаются патентами. Коллективом исследователей за последние пять лет опубликовано свыше 200 научных статей и получено свыше 20 патентов на изобретения.

Реализация результатов теоретических и экспериментальных исследований на практике проходит по следующим приоритетным направлениям:

- разработка и создание резцов для силового резания;

- разработка и создание твердосплавного инструмента для бурения вентиляционных и шахтных стволов шахт;

- создание высокопрочных буровых коронок для бурения взрывных скважин;

- разработка технологии изготовления шипов противоскольжения для автомобильных шин.

В рамках указанных приоритетных направлений выполнен целый ряд работ, получивших высокую оценку зарубежных и отечественных специалистов-практиков.

Так по контрактам с Германией проведен цикл работ по внедрению в производство бурового способа строительства вентиляционных скважин диаметром 4,5 метра. Технология бурения разрабатывалась применительно к оборудованию немецких фирм. В процессе выполнения контрактов получен патент на изобретение, продано ноу-хау на технологию изготовления режущих элементов породоразрушающего органа, защищены две кандидатские и одна докторская диссертации. Экономический эффект от внедрения в производство научных разработок составил 1,35 миллиона марок в год.

Создана и внедрена в производство на АО “Барнаултрансмаш” импортозамещающая технология изготовления литых твердосплавных шипов противоскольжения для автомобильных шин.

Отдельные конструкции металлорежу-щего и бурового инструмента неоднократно экспонировались на выставках различного уровня и отмечены медалями и почетными дипломами организаторов.

Режущие элементы породоразрушающих органов установок для бурения скважин большого диаметра демонстрировали на Международной ярмарке (г.Лейпциг) и отмечены дипломом 1 степени, а руководитель коллектива разработчиков проф. Хоменко В.А., награжден бронзовой медалью.

В рамках Федеральной целевой программы “Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальной науки на 1997-2000 годы” коллектив кафедры выполняет проект № А 0063 совместно с Институтом физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИПФМ). Творческое сотрудничество с Академическим институтом охватывает учебную, методическую и научную деятельность, совместную подготовку магистерских и кандидатских диссертаций, научные стажировки магистрантов, аспирантов и докторантов кафедры для освоения современных методик проведения исследований, чтения лекций ведущими сотрудниками ИПФМ для студентов, магистрантов и аспирантов по методам исследований; совместную публикацию результатов научных исследований и методических разработок.

Заведующим лабораторией керамических и композиционных материалов ИПФМ профессором, доктором физико-математических наук Кульковым С.Н. прочитаны лекции по курсу “Физические методы исследований”, “Упрочнение инструментальных материалов с помощью нанесения покрытий”, “Перспективы использования керамики в инструментальном производстве”, а заместителем заведующего лаборатории “Технологии модификации поверхности материалов” кандидатом технических наук Паниным С.В. – “Современные методы исследования покрытий”.

Совместные исследования проведены в рамках подготовки кандидатской диссертации “Исследование диффузионного соединения твердого сплава с корпусом литого инструмента” и магистерской диссертации “Исследование микроструктуры металла и диффузионной зоны при пластическом сверлении”.

Издание совместных с ИПФМ методических разработок “Исследование качества поверхности”, ч.I, Барнаул 1999, 73с. и “Ис-следование структуры материалов”, ч. II, Барнаул 2000, 43с. коллективом авторов С.Н. Кульков, Ю.П.Миронов, В.А.Хоменко, Е.Ю.Татаркин, А.А.Ситников позволило качественно повысить уровень выполнения лабораторных работ по курсу “Физические методы исследований” магистрантами, обучающимися по техническим направлениям.

Обсуждение результатов научных исследований и методических разработок, предлагаемых для внедрения в учебный процесс, проводятся на ежемесячных научных семинарах кафедр “Технология автоматизированных производств” и “Технология машиностроения”, а также на ежегодных научно - практических конференциях преподавателей, аспирантов и студентов. Регулярно, один раз в два года, создается международный межвузовский сборник научных статей.

В сборнике публикуются статьи научных работников и аспирантов посвященные обеспечению качества деталей машин, оптимизации производственных процессов механической обработки, и результаты исследований по технологическому управлению процессом производства, применению программно-управляемого оборудования, прогрессивных конструкций инструмента.