Наименование конкурса
Конкурс на грантовое финансирование молодых ученых по научным и (или) научно-техническим проектам на 2022-2024 годы
Приоритетное направление
Рациональное использование природных ресурсов, в том числе водных ресурсов, геология, переработка, новые материалы и технология, безопасные изделия и конструкции.
Научное направление
Производство и обработка металлов и материалов, фундаментальное исследование
Сроки реализации
01.03.2022 г. – 31.12.2024 г.
Актуальность проекта
Совмещенные процессы обработки давлением являются одними из самых перспективных способов деформирования. Они включают в себя два и более дискретных процесса деформирования. Такое комбинирование дает преимущества перед отдельными способами. Например, возможно обеспечение непрерывности процесса, реализуется расширение сортамента за счет деформирования длинномерных заготовок. Поэтому разработка новых совмещенных технологий деформирования, позволяющих получать заготовки высокого качества и их теоретическое обоснование, является актуальной задачей.
Основной идеей проекта является разработка теоретических основ новых совмещенных технологий деформирования цветных металлов и сплавов, позволяющих реализовать в материале интенсивные пластические деформации, что будет способствовать развитию и внедрению в производство новых инновационных технологий получения длинномерных металлоизделий с повышенным уровнем механических свойств.
Цель проекта
Разработка теоретических основ создания и реализации новых инновационных процессов деформирования цветных металлов и сплавов, совмещающих в себя два и более дискретных процесса
Ожидаемые результаты
На основе проведенного анализа научно-технической и патентной литературы будут разработаны 3 новых совмещенных процессов реализации в процессе деформирования интенсивной пластической деформации, позволяющих получать длинномерные изделия из цветных металлов и сплавов с ультрамелкозернистой структурой; будут определены аналитические зависимости усилий деформирования от геометрических и технологических параметров процесса «РКУП-Лайнекс», позволяющие определить рациональные параметры реализации данного процесса; будут построены компьютерные модели нового совмещенного процесса «РКУП-Лайнекс» и установлено влияние технологических и геометрических параметров процесса на напряженно-деформированное состояние, энергосиловые параметры и эволюцию микроструктуры материала заготовки.
Будут определены аналитические зависимости усилий деформирования, противодавления, скоростных характеристик от геометрических и технологических параметров процесса «прокатка-РКУП» с комбинированными валками (1 пара валков горизонтальная, 2-я пара валков вертикальная); будут построены компьютерные модели процесса «прокатка-РКУП» с комбинированными валками и определены оптимальные параметры, обеспечивающие наилучшие напряженно-деформированное состояние и энергосиловые параметры; с помощью методов Колмогорова (JMAK) и клеточных автоматов (Cellular Automata) будет установлено влияние технологических и геометрических параметров процесса «прокатка-РКУП» с комбинированными валками на изменение формы и размера зерен исходной структуры деформируемого материала.
Будет проведено моделирование процесса кристаллизации расплава в твердую заготовку для последующего деформирования; будут определены оптимальные параметры процесса «литье-прокатка-РКУП», обеспечивающие наилучшие напряженно-деформированное состояние и энергосиловые параметры; будут получены зависимости технологических и геометрических параметров совмещенного процесса «литье-прокатка-РКУП» на изменение формы и размера зерен исходной структуры деформируемого материала; будут разработаны рекомендации по внедрению разработанных технологий в производство.
По результатам научных исследований будет опубликовано 2 (две) статьи в рецензируемых научных изданиях по научному направлению проекта, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы Web of Science или имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 35 (тридцати пяти). Кроме этого, будет опубликована 1 (одна) статья в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСОН. Результаты исследований будут доложены на международных европейских конференциях в Болгарии, Чехии, Польше или других международных конференциях дальнего зарубежья, а также на международных конференциях в России, Беларуси и Казахстане.
Достигнутые результаты
На основе проведенного анализа научно-технической и патентной литературы будут разработаны 3 новых совмещенных процессов реализации в процессе деформирования интенсивной пластической деформации, позволяющих получать длинномерные изделия из цветных металлов и сплавов с ультрамелкозернистой структурой; будут определены аналитические зависимости усилий деформирования от геометрических и технологических параметров процесса «РКУП-Лайнекс», позволяющие определить рациональные параметры реализации данного процесса; будут построены компьютерные модели нового совмещенного процесса «РКУП-Лайнекс» и установлено влияние технологических и геометрических параметров процесса на напряженно-деформированное состояние, энергосиловые параметры и эволюцию микроструктуры материала заготовки.
Будут определены аналитические зависимости усилий деформирования, противодавления, скоростных характеристик от геометрических и технологических параметров процесса «прокатка-РКУП» с комбинированными валками (1 пара валков горизонтальная, 2-я пара валков вертикальная); будут построены компьютерные модели процесса «прокатка-РКУП» с комбинированными валками и определены оптимальные параметры, обеспечивающие наилучшие напряженно-деформированное состояние и энергосиловые параметры; с помощью методов Колмогорова (JMAK) и клеточных автоматов (Cellular Automata) будет установлено влияние технологических и геометрических параметров процесса «прокатка-РКУП» с комбинированными валками на изменение формы и размера зерен исходной структуры деформируемого материала.
Будет проведено моделирование процесса кристаллизации расплава в твердую заготовку для последующего деформирования; будут определены оптимальные параметры процесса «литье-прокатка-РКУП», обеспечивающие наилучшие напряженно-деформированное состояние и энергосиловые параметры; будут получены зависимости технологических и геометрических параметров совмещенного процесса «литье-прокатка-РКУП» на изменение формы и размера зерен исходной структуры деформируемого материала; будут разработаны рекомендации по внедрению разработанных технологий в производство.
По результатам научных исследований будет опубликовано 2 (две) статьи в рецензируемых научных изданиях по научному направлению проекта, индексируемых в Science Citation Index Expanded базы Web of Science или имеющих процентиль по CiteScore в базе Scopus не менее 35 (тридцати пяти). Кроме этого, будет опубликована 1 (одна) статья в рецензируемом зарубежном или отечественном издании, рекомендованном КОКСОН. Результаты исследований будут доложены на международных европейских конференциях в Болгарии, Чехии, Польше или других международных конференциях дальнего зарубежья, а также на международных конференциях в России, Беларуси и Казахстане.
Panin E.A., Naizabekov A.B., Volokitin A.V., Akhmetova G.E., Volokitina I.E., Tolkushkin A.O. New concepts of severe plastic deformation combined processes. VII International scientific conference “Industry 4.0”. 22–25 June, 2022, Varna, Bulgaria, Vol. 1, pp. 101-103.
E. Panin, I. Volokitina, A. Volokitin, A. Naizabekov, G. Akhmetova, S. Lezhnev, A. Tolkushkin, A. Esbolat, R. Yordanova, Finite Element Modeling of ECAP-Linex Combined Process of Severe Plastic Deformation, Modelling and Simulation in Engineering, 2023, — 1573884.
Панин Е.А., Ахметова Г.Е., Волокитина И.Е. Теоретическое исследование силовых параметров совмещенного процесса «РКУП-Лайнекс» // Глобальная энергия. 2023. Т. 29, № 1. С. 157–169.
Е.А. Панин, А.В. Волокитин. Конечно-элементное моделирование эволюции микроструктуры при деформировании методом «РКУП-Лайнекс». МНТК молодых ученых «Инновационные материалы и технологии – 2023». г. Минск, Республика Беларусь. 21-23 марта 2023 г. – с. 237-241.
Е.А. Панин, А.В. Волокитин, А.Б. Найзабеков, С.Н. Лежнев, И.Е. Волокитина. Исследование совмещенных процессов интенсивной пластической деформации с помощью моделирования методом конечных элементов. Машиностроение: сетевой электронный научный журнал. 2023. Том 10, №2. – c. 11-15.
Панин Е.А., Есболат А.Б., Уткин Н.Е., Волокитин А.В., Ахметова Г.Е. Новые схемы совмещенных процессов деформирования для эффективной проработки металла. Третья Международная школа-конференция молодых ученых «Кайбышевские чтения», 16-21 октября, Уфа, Россия, С. 104-105.