Лаборатория легких материалов и конструкций

Научные результаты:

• Разработаны конструкции из алюминиевых сплавов, обладающие повышенной жесткостью благодаря использованию структурированных листов вместо обычных плоских. Применение структурированных листов позволяет уменьшать массу конструкций при сохранении требуемой жесткости. Подобные листы обладают повышенной теплоотдачей, что позволяет использовать их в производстве отопительных приборов.
• Исследованы различные режимы сварки трением с перемешиванием (СТП). Получены протяженные соединения листов из алюминиевых сплавов, соединения разнородных материалов (алюминиевый сплав + медь), соединения разнотолщинных листов. Соединения алюминиевых сплавов с медью могут с успехом использоваться в электротехнике для удешевления производства электрических элементов (хотя алюминий уступает меди в проводимости, его стоимость в несколько раз меньше).
• Построен корпус тримарана из разнотолщинных элементов (материал АМг5), экспериментально исследована его несущая способность. Корпус выдержал нагрузку в 120 кг, при заявленной в задании нагрузке 50 кг. Выяснилось, что при обеспечении бездефектной СТП узел сопряжения 1 мм + 2 мм имеет прочность не меньше, чем элемент корпуса толщиной 1 мм.
• Разработаны и проверены все технологические этапы производства сэндвич-панелей с алюминиевой пеной (САП). Такие панели легкие (не тонут в воде), обладают хорошими звукопоглощающими и теплоизоляционными свойствами, при этом достаточно жесткие. САП могут использоваться в строительстве в качестве наружных ограждающих конструкций, внутренних перегородок и т. д.
• Исследованы различные режимы аддитивного электродугового выращивания деталей из алюминиевых сплавов. Цель – достижение максимального коэффициента наплавки при сохранении качественного сварного шва, получение все более сложных по форме деталей. Переход на аддитивное производство позволяет достичь высокого коэффициента использования материала (до 0,9). Зачастую это наиболее рентабельный способ производства деталей сложной формы. Метод электродугового выращивания выгодно отличается от метода лазерной наплавки дешевизной основного материала (сварочная проволока вместо металлического порошка) и повышенной скоростью выращивания. Этот метод эффективен для крупногабаритных деталей.

Внедрение результатов исследования:

Произведена оптимизация конструкции дна грузоподъемного механизма для ООО «Семаргл», специализирующегося на производстве и обслуживании подъемно-транспортного оборудования. Структурирование и замена материала в совокупности позволили снизить массу конструкции на 26 кг, тем самым увеличив на 26 кг грузоподъемность. Возможно дальнейшее применение структурированных листов в области машиностроения для облегчения различных сложных конструкций.

Образование и переподготовка кадров:

• Прошли профессиональную переподготовку/повышение квалификации молодые специалисты из сторонних организаций: 2 сотрудника ООО «Химмет», 2 сотрудника Санкт-Петербургского архитектурно-строительного университета, 2 сотрудника Астраханского государственного университета.
• Защиты: 1 кандидатская диссертация, 13 магистерских выпускных квалификационных работ.
• Приняты в аспирантуру 10 сотрудников лаборатории.
• Прошли повышение квалификации 7 сотрудников лаборатории.
• Проведены: семинар-открытие Лаборатории легких материалов и конструкций, семинар на тему «Моделирование процессов формирования структуры и свойств легких сплавов», два ежегодных научных мероприятия, посвященных исследованиям лаборатории.
• Внедрены образовательные курсы: программа повышения квалификации «Математическое моделирование процессов пластической обработки листового проката алюминиевых сплавов»; программа подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре «Физикохимия наноструктурированных материалов»; дополнительная профессиональная программа повышения квалификации «Технология сварки трением с перемешиванием».
• Участие в 13 конференциях, 2 семинарах и 2 симпозиумах.

Сотрудничество:

• ООО «ВНИЦТТ» (Россия): экспертная работа по определению причин образования трещин в сварочных швах
• ЗАО «БПК» (Россия): индустриальный партнер софинансировал широкий перечень исследовательских работ, предусмотренных планом-графиком
• Технический университет (Германия): стажировки, совместные научные публикации, исследования по совместным грантам – ERA.NET.RUS Plus (с 2015 года)
• Шанхайский университет Джао Тонг (Китай): стажировки (с 2018 года)