Все про ИПМ РАН: история, направления и новая жизнь оборудования

Институт проблем машиностроения РАН – единственный институт в Приволжском федеральном округе, который занимается исследованиями в этой области. С 1986 по 2012 гг. он был филиалом федерального Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН. А сегодня входит в Федеральный исследовательский центр Института прикладной физики им А.В. Гапонова-Грехова.

Сотрудники этого института проводят уникальные исследования. Они изучают проблемы износа материалов, вибраций, шумов, а также решают эти вопросы. Свои разработки они активно применяют на практике: восстанавливают и укрепляют конструкции, изготавливают системы уникальных датчиков для предотвращения любых аварий на производствах. Ученые ИПМ РАН находят индивидуальные решения для каждого случая, параллельно изобретая новейшие технологии.

Как ученые ИПМ РАН дарят новую жизнь оборудованию

В Институте проблем машиностроения одной из ведущих лабораторий, занимающихся прикладными исследованиями, является лаборатория плазменных технологий и полифункциональных покрытий. Ученые, работающие в ней, исследуют материалы в условиях экстремальных нагрузок и температур, а также разрабатывают различные типы жаростойких и теплозащитных покрытий для машиностроительной, энергетической, газоперекачивающей, авиационной и атомной промышленностей.

Одна из самых распространенных технологий защиты оборудования – особая технология напыления. Физики ИПМ также работают в этом направлении. Так ионно-плазменная установка позволяет наносить тонкие покрытия в вакууме. Чаще всего это нитриды титана и циркония. Эти соединения уже давно известны, но сотрудники лаборатории разработали особую (столбчатую) структуру напыления частиц. Такая упорядоченная наноконструкция повышает эрозионную стойкость стальных поверхностей на 25-50 %, улучшает стойкость к коррозии в 5 раз и увеличивает «жизнеспособность» деталей в два раза.

Например, с помощью этой технологии, сотрудники лаборатории восстановили лопатки компрессоров турбин для перекачки газа по заказу компании «Волготрансгаз». Также ученые восстановили лопатки из авиационных турбин и дали им вторую жизнь в газоперекачивающих агрегатов ОАО «Газпром». Эту комплексную технологию физики применяли для повышения прочности различных трущихся элементов конструкций в автомобилях, центрифугах, насосах и даже для беговой дорожки в Центре подготовки космонавтов. В итоге интенсивность изнашивания деталей с нижегородским покрытием снизилась в четыре раза.

Другой метод напыления — плазменный — позволяет напылять порошковые материалы в воздухе. Специально для нижегородских ученых Новосибирский институт теоретической и прикладной механики СО РАН разработал установку «Термоплазма». Она находится на опытном производстве ИПМ РАН и позволяет наносить порошковые композиции как с нагревом, так и без нагрева деталей при скорости напыления выше скорости звука.

Раньше для жаростойких покрытий использовали порошки из чистых металлов или их смеси. Сегодня применяют более эффективные порошки из сложных соединений металлов. Такие интерметаллидные покрытия защищают детали от высокотемпературной (до 850°C) газовой коррозии. Этот метод сотрудники лаборатории уже успешно применили для газовых турбин тепловых электростанций «Якутскэнерго».

Для того чтобы провести «ремонт» оборудования, ученые ИПМ РАН сначала исследуют процессы «усталости» — микроповреждений, которые произошли в конкретных сплавах деталей, проводят микроструктурные и рентгеноструктурные исследования различных порошковых составов и разрабатывают уникальную технологию восстановления для каждого конкретного объекта. Поэтому ОАО «Газпром», АО «Якутскэнерго», ООО «Ситиэнерго», ООО «Ремонтпроводтруботехника», ООО «Балтэнергомонтаж», ООО «Центраксгаз» регулярно обращаются к нижегородцам для продления ресурса различных деталей горячего тракта газотурбинных двигателей различного назначения.