Наука29 апреля 2021 15:00

Ученый МГТУ им. Г.И. Носова выиграл грант в конкурсе инновационных проектов «УМНИК»

Проект Дмитрия Константинова посвящен разработке технологии производства метизов из специального вида стали

Кандидат технических наук, начальник управления по международной деятельности МГТУ им. Г.И. Носова Дмитрий Константинов стал победителем программы Фонда содействия инновациям «УМНИК», направленной на поддержку коммерчески ориентированных научно-технических проектов молодых ученых. Грант в размере 500 тыс. рублей пойдет на разработку инновационной технологии производства самоадаптирующихся метизов для объектов с повышенным риском угроз техногенного характера.

Проект молодого ученого посвящен разработке технологии производства метизов из специального вида стали, применяемой в определенных сферах промышленности, в частности в автомобилестроении. Уникальные свойства такой стали при столкновении автомобилей позволяют конструкции автомобиля гасить энергию удара, спасая миллионы жизней пассажиров.

— Эти стали используются для того, чтобы при боковом ударе кузов автомобиля моментально превращался в упрочненную капсулу и не калечил людей внутри. Применение таких метастабильных сталей уже стало неотъемлемым стандартом для отрасли пассивной безопасности в автомобилестроении. Эту концепцию мы перенесли в метизную отрасль: появилась идея производить метизы, которые, благодаря локальным микроструктурным превращениям, смогут адаптироваться к сложно прогнозируемым условиям среды, внезапным и незапланированным явлениям, таким как взрывы, обрушения, землетрясения,вызывающие динамические нагрузки, вибрации, — поясняет Дмитрий Константинов.

Таким образом, самоадаптирующиеся металлические крепежные изделия под воздействием непредвиденных внешних обстоятельств смогут не разрушаться, а наоборот, моментально упрочняться в наиболее нагруженных — от взрывной волны или пульсирующих нагрузок — участках.

Новизна проекта заключается также в том, что метастабильные стали будут изготовлены в форме длинномерной заготовки, являющейся исходным материалом для огромного спектра метизов. Такие заготовки можно будет использовать при изготовлении всех видов металлических изделий промышленного и широкого назначения — гаек, болтов, шурупов, канатов и т.д. Прототипы новых метизов будут изготовлены в ближайшее время.

Область применения новых изделий охватывает объекты с повышенным риском угроз техногенного характера и потенциально опасные природные зоны. В частности, в окрестностях Магнитогорска располагается большое количество горных трасс, которые в условиях возрастающей насыщенности дорожного трафика требуют новых мер для обеспечения безопасности транспортного движения.

— Самоадаптирующиеся метизы могут быть использованы в области превентивной безопасности, в геотекстиле. Например, в системах, используемых для предотвращения схода снежных лавин или обрушения горных пород. Такие установки можно наблюдать на склонах гор, находящихся вдоль проезжих трасс, которые укреплены защитной металлической сеткой, предотвращающей падение и оползень на дороге. Другой пример — система превентивной безопасности автомобиля, в которой даже замена пары болтов аналогами с такого рода «микроструктурным предохранителем» сможет в конечном счете повлиять на безопасность конкретного пассажира, снизить металлоемкость машины или повысить ее экономичность, — уточняет Дмитрий.

Таким образом, инновационная разработка имеет высокую социальную значимость. При этом ученый подчеркивает наукоемкость разработки. Привнесение метастабильных сталей в метизную область открывает колоссальные возможности для создания новых инженерных решений и технологических вариаций. Однако это требует и применения новых методов, в частности компьютерного мультимасштабного моделирования.

— У нас появляется очень гибкий наукоемкий инструмент для проектирования. Моделировать современные материалы без учета микроструктуры уже, как минимум, не рационально, а чаще — невозможно. Иногда без учета микроструктуры вы просто потеряете главную особенность материала как такового. Поэтому в ходе проекта будут применены современные методы, которые позволяют учитывать напряженно-деформированное состояние заготовки буквально на уровне отдельных зерен, — дополняет Дмитрий.

Планируется, что первый промышленный эксперимент по физическому моделированию будет проведен на площадке ОАО «ММК-Метиз». В дальнейшем есть намерения заключить договоренности с производителями автомобилей и геотекстиля.

Грант рассчитан на два года. Финансовая поддержка пойдет на разработку технологии производства самоадаптирующихся метизов и их изготовление.