სსიპ - ფერდინანდ თავაძის მეტალურგიისა და მასალათმცოდნეობის ინსტიტუტი
LEPL - FERDINAND TAVADZE METALLURGY AND MATERIALS SCIENCE INSTITUTE
ლითონური ფხვნილებისა და დანაფარების ლაბორატორია № 8

გაცვეთილი დეტალების გეომეტრიული ზომების აღდგენა და მათ ზედაპირზე საჭირო სპეციალური თვისებების მქონე ფენის შექმნა ერთ-ერთი აქტუალური საკითხია ამ დეტალების მრავალჯერადი გამოყენების მიზნით. დანაფარი ფენის შექმნის გავრცელებულ მეთოდებს წარმოადგენს, საჭირო თვისებების მქონე ფხვნილებიდან დამზადებული ელექტროდებით, ლითონური დეტალების ზედაპირების დაფარვა ელექტრო-ნაპერწკლური ლეგირებით, ან ელექტრო-რკალური დადუღებით და ან პლამური მეთოდით დაფრქვევა. ამ მეთოდების უპირატესობაა მაღალი ადჰესია ძირითად ლითონთან და ტექნოლოგიის შედარებითი სიმარტივე.


კოროზია, მხურვალ -და ცვეთამედეგი დანაფარების მისაღებად მიზანშეწონილია კომპოზიციური ფხვნილების გამოყენება, რომლებიც შედგება ცხელი კოროზიის მიმართ მედეგი ლითონური ფუძისა და მასში ჩართული მაღალი სიმტკიცის ძნელდნობადი ფაზის დისპერსიული ნაწილაკებისგან.


კომპოზიციური ფხვნილების მიღების ერთ-ერთი პერსპექტიული მეთოდია შესაბამისი ლითონების ჰალოგენიდების ან ოქსიდების ერთობლივი ლითონთერმული აღდგენა მაარმირებელი, განმამტკიცებელი ფაზის ფხვნილოვანი ნაწილაკების თანამონაწილეობით.

 

ლაბორატორიის მაპროფილირებელი სამეცნიერო მიმართულებებია:

1. ფართო სპექტრის ლითონური, ლითონკერამიკული და კომპოზიციური ფხვნილების მიღება, მათი ფიზიკო-მექანიკური და ტექნოლოგიური თვისებების კვლევა;
2. მიღებული ფხვნილებიდან ელექტრონაპერწკლური ლეგირების და რკალური შედუღებისათვის ელექტროდების დამზადება, ლითონური ზედაპირების აღდგენა- განმტკიცება ცვეთა-. მხურვალ- და კოროზიამედეგი დანაფარებით, მათი ექსპლუატაციური თვისებების კვლევა და გამოყენების სფეროს განსაღვრა;

 

სამეცნიერო თემატიკის ძირითადი მიმართულებებია:

1.1. ლითონური ქლორიდ-ოქსიდური კაზმის ლითონ -და კარბოთერმული აღდგენით ულტრადისპერსიული ლითონების, შენადნების, ნაერთების, დისპერსიულად განმტკიცებული კომპოზიციური ფხვნილების (Cr, Ni, Co, W, X30, X18H15, X18Г15, CrB2, TiNiCr, Ni3AI, CrB2-AI2O3, (TiCr)B2- AI2O3, NiCr-Cr3C2) და სხვა გაუმჯობესებული თვისებების მქონე ფხვნილოვანი მასალების მიღების პროცესების კვლევა, პრინციპიალური ტექნოლოგიური სქემის დამუშავება, საცდელი პარტიების მიღება და მათი ტექნოლოგიური თვისებების შესწავლა;


ქლორიდ-ოქსიდური კაზმიდან ლითონთერმული აღდგენით სხვადასხვა დანიშნულების ფხვნილების მიღების ტექნოლოგიური სქემა ნაჩვენებია 1 სურათზე.

1.2. მაღალ-ენერგეტიკულ წისქვილებში (სურ.2 ) მექანიკური ლეგირებით NiCr-ZrO2/Y2O3; NiCr-La2O3; TiC-WC-NiCr; Co-Ni-Cr; Ti-Ni-Co; NiAI-TiB2 და სხვა სახის კომპოზიციური ფხვნილების მიღება;


ჩვენს მიერ კონსტრუირებულ და აგებულ მაღალ-ენერგეტიკულ ატრიტორული ტიპის წისქვილში ფხვნილების მექანიკური ლეგირების ოპტიმაკური პარამეტრებია: ატრიტორის ღერძის ბრუნვის სიხშირე 330-420 ბრ/წთ (დიაპაზონი 105-1020 ბრ/წთ); ჩატვირთული ბურთულების (ტიტანი, ШХ15 მარკის ფოლადი) დიამეტრია 6 მმ; ბურთულების და ჩატვირთული კაზმის მასის შეფარდებაა 18:1; ლეგირების ხანგრძლივობა 20-30 სთ.


მაღალენერგეტიკულ ატრიტორული ტიპის წისქვილში მექანიკური ლეგირებით მიღებულ იქნა დისპერსიულად განმტკიცებული ფხვნილოვანი კომპოზიციური მასალები. კერძოდ, NiCr-ZrO2/Y2O3; NiCr-La2O3; TiC-WC-NiCr; Co-Ni-Cr; Ti-Ni-Co; NiCr-Cr2O3; NiAI-TiB2 და სხვა.


ლეგირებული კომპოზიციური ფხვნილების ნაწილაკთა დაახლოებით 60% მერყეობს 2-8 მკმ ფარგლებში; 25-30% ნაწილაკთა 10-16 მკმ ფარგლებში და მხოლოდ 7-10% შეადგენს ნაწილაკთა 20-28 მკმ ფრაქციას. განმამტკიცებელი ნაერთები (ოქსიდები, კარბიდები, ინტერმეტალიდები), რომლებიც ულტრადისპერსული განზომილებისაა თანაბრადაა განაწილებული მატრიცაში და საგრძნობლად ზრდიან მის სიმტკიცეს.

1.3. მაღალი სიჩქარით მბრუნავ (8000 ბრ/წთ) მაგნიტურ-ჭავლურ წისქვილში (სურ.3) ლითო-ნური და კერამიკული ფხვნილების ღრმა მექანიკური დისპერგირებით (არა უმეტეს 5 მკმ-მდე) B4C, TiNi, TiC, NiAI, WC-Co და სხვა სახის ფხვნილების მიღება.
დისპერგირება წარმოებს მაღალი სიჩქარით მბრუნავ მაგნიტურ ველში (ნ=8000 ბრ/წთ) ცილინდრული სხეულების (0,9-1,1 მმ) მოძრაობის პირობებში ნაწილაკების ურთიერთ შეჯახების ხარჯზე. 350-1500 მკმ ფრაქციის ფხვნილები 30-60 წთ განმავლობაში დისპერგირდება 5 მკმ-მდე და ამასთან ერთად გამორიცხულია მათი დაბინძურება გარეშე მინარევებისაგან.

 

ლითონური ფხვნილებისა და დანაფარების ლაბორატორია № 8 

სურათი 1. ქლორიდ-ოქსიდური კაზმიდან ლითონთერმული აღდგენით სხვადასხვა დანიშნულების ფხვნილების მიღების ტექნოლოგიური სქემა ნაჩვენებია

 

ლითონური ფხვნილებისა და დანაფარების ლაბორატორია № 8

 

ლითონური ფხვნილებისა და დანაფარების ლაბორატორია № 8

 

სურათი 2. ატრიტორული ტიპის

მაღალენერგეტიკული წისქვილი

სურათი 3. მასალის დისპერგირების

მაგნიტურ-ჭავლური წისქვილი

 

2. ფხვნილოვანი კომპოზიციურ მასალებზე და მათი მიღების ტექნოლოგიებზე ნორმატიული დოკუმენტაციისა და სტანდარტების დამუშავება;


3. მასალათმცოდნეობის სფეროში ერთიანი ფართო სამეცნიერო-ტექნიკურ პრობლემებზე ანალიტიკური მასალების მომზადება, მარკეტინგი, ბაზრის კონიუქტურის გამოკვლევა და მისი განვითარების ანალიზი;

 

განხორციელების გზები და მოსალოდნელი საბოლოო შედეგები:

  • ქლორიდ-კარბიდული კაზმის ალუმინოთერმიული აღდგენის პროცესების კინეტიკის შესწავლით, დადგინდება ოპტიმალური ტექნოლოგიური პარამეტრები და დამუშავებული ტექნოლოგიური ციკლის განხორციელებით მიღებულ იქნება ულტრა დისპერსიული ძნელდნობადი ნაერთებით განმტკიცებული კომპოზიციური ფხვნილები;
  • მიღებული ფხვნილების ტექნოლოგიური თვისებების კვლევით დაგინდება: გრანულომეტრული შედგენილობა, ნაყარი წონა, პიკნომეტრული სიმკვრივე, დენადობა, ნაწილაკების ფორმა. ფხვნილების დაწნეხვისა და შეცხობის პარამეტრები. ერთობლიობაში ეს მონაცემები განსაზღვრავს ნაკეთობათა ან ელექტროდებისათვის განკუთვნილი პრესფორმების კონსტრუირების და ფხვნილების დოზირების ოპტიმალურ პირობებს;
  • შეირჩევა საცდელი ფხვნილების კომპაქტირების მეთოდი. ელექტრონაპერწკლური ლეგირებისათვის დამზადდება ელექტროდები (4X5X50 მმ), ხოლო საცდელი დეტალების ზედაპირების დადუღება იწარმოებს რკალური შედუღების აგრეგატებზე (ფხვნილგულა ელექტროდების გამოყენებით). დაფარული ნიმუშების ლითონოგრაფიული და ზიგიერთი ექსპლუატაციური თვისებების კვლევით დადგინდება მათი გამოყენების სფერო;
  • არადეფიციტური და იაფი საწყისი საკაზმე მასალების გამოყენებით, არსებულ მეთოდებთან შედარებით ენერგოდანახარჯების არანაკლებ 15%-ით შემცირებით, მარტივი აპარატურისა და უნარჩენო პროცესის წარმართვით, დამუშავდება ახალი ტიპის კომპოზიციური ფხვნილების მიღების პროცესი;
  • ახალი, მაღალი ფიზიკურ-მექანიკური და ექსპლუატაციური თვისებების მქონე ფხვნილებით დამზადებული ელექტროდები, განკუთვნილი იქნება ელექტრო ნაპერწკლური, პლაზმური, ან ელექტრო-რკალური მეთოდებით მხურვალ და ცვეთამედეგი დეტალების ზედაპირების აღდგენა-განმტკიცებისათვის. ამ დროს მოსალოდნელია დანაფარების საექსპლუატაციო თვისებები არსებულთან შედარებით 20%-მდე გაზრდა;
  • სამხედრო დანიშნულების მხურვალ –და ცვეთამედეგ პირობებში მომუშავე დეტალების ზედაპირების აღდგენა-განმტკიცების მიზნით, განისაზღვრება იმ დეტალების კლასიფიკაცია, რომლებიც დაექვემდებარებიან: ა) ელექტრო-ნაპერწკლური მეთოდით (დანაფარების სისქით 100-200 მკმ-მდე) ლეგირებას; ბ) პლაზმური ან ელექტრო-რკალური მეთოდებით შემდგომი ექსპლუატაციისათვის გამოუსადეგარი (2,5-3 მმ დაზიანებულ) დეტალების აღდგენას.

 

კომერციული ინტერესები:

  • სუფთა, ხარისხიანი და იაფი არადეფიციტური ნედლეულის ბაზაზე ქლორიდ-ოქსიდური კაზმის ალუმოთერმიული აღდგენით გაუმჯობესებული ფიზიკურ-ქიმიური და მექანიკური თვისებების მქონე ფართო სპექტრის ჰომოგენური ფხვნილოვანი ლითონების, შენადნობების, ნაერთების, დისპერსიულად განმტკიცებული კომპოზიციური ფხვნილების მიღება;
  • ლითონკერამიკულ კომპოზიციებში კერამიკის აბრაზიული, მხურვალმტკიცე და ცვეთამედეგი თვისებები ეფექტურადაა შეჯერებული ლითონურ პლასტიურობასა და დარტყმით სიბლანტესთან. სხვა ცნობილი მეთოდებით ასეთი თვისებების მქონე ფხვნილები ვერ მიიღება;
  • პროცესების მაღალი ეგზოთერმულობის და შედარებით დაბალ ტემპერატურებზე სწრაფად მიმდინარეობის გამო ენერგოდანახარჯების 25-30% -ით შემცირება;
  • ტექნოლოგიური ციკლისა და არასტანდარტული დანადგარ-აგრეგატების სიმარტივე;
  • უნარჩენო ტექნოლოგიისა და ეკოლოგიური საკითხების უზრუნველყოფა.

 

ბაზრის ანალიზი:

ლაბორატორიაში მიღებულ ახალ ფხვნილოვან მასალების ბაზაზე შექმნილ პროდუქციებზე ფართო მომხმარებელს წარმოადგენენ მანქანათმშენებლობის და ელექტრონიკის საწარმოები, საავიაციო, მეტალურგიული ქარხნები, ნავთობგადასამუშავებელი კომპანიები, ქვის დამმამუშავებელი და სამთო-გამამდიდრებელი საწარმოები, საიუველირო, ინდივიდუალური შრომის ობიექტები და სხვა.


ამჟამად ამიერკავკასიის რესპუბლიკებში და თურქეთში ლითონური ფხვნილოვანი მასალები და მათგან დამზადებული ნაკეთობები პრაქტიკულად არ იწარმოება, თუმცა მოთხოვნილება ფხვნილთა მეტალურგიის მეთოდებით დამზადებულ პროდუქციებზე ყოველწლიურად მატულობს, რომლის დაკმაყოფილებაც ხორციელდება საზღვარგარეთის ფირმების მეშვეობით. კერძოდ, “Sandvik Coromant” (შვედეთი ), PEFERD და Titex Plus (გერმანია), PRAMET (ჩეხეთი), SGS Tool Company (აშშ), MITSUBISHI CARBIDE (იაპონია), “Сатурн» (რუსეთი), “Торезтвердосплав” (უკრაინა) და სხვა.

 

ლაბორატორიის პერსონალი
ვახტანგ წიკლაური
ლაბორანტი (შტატგარეშე)
14-11-2016    ნანახია: 5 945-ჯერ