Единый портал инновационной деятельности Самарской области
АНКЕТА ПРОДУКТА
Склерометрический программно-аппаратурный комплекс предназначен для оценки неразрушающим методом: микротвёрдости,  пластичности, энергии активации пластической деформации и повреждаемости поверхностей, накапливаемой в эксплуатации, что позволяет проводить выбор оптимальных режимов обработки, прогнозировать остаточный ресурс, разрабатывать расчётные модели изнашивания, регламентировать допустимые значения параметров поверхностного слоя, исследовать свойства смазочных материалов, выбирать режимы ускоренных испытаний и управлять сроком службы узлов трения.

ОКПД

  • [73.10.13.000] Услуги, связанные с научными исследованиями и экспериментальными разработками в области технических наук

Склерометрический программно-аппаратурный комплекс для контроля прочности поверхностей

Описание

Склерометрический программно-аппаратурный комплекс выполнен на базе стандартного микротвердомера ПМТ-3. При модернизации прибор ПМТ-3 оснащён электромеханическим приводом столика для выполнения царапания, системой датчиков, позволяющих измерить усилие царапания, внедрения и температуру. Благодаря оценке указанных параметров возможна оценка удельной энергии деформации, коррелируемой с параметрами прочности поверхностей.
В отличие от предложенного способа существующие методы оценки механических свойств прочности материалов требуют применения длительных разрушающих, энерго-материалозатратных и трудоёмких испытаний на длительную прочность в режиме ползучести. Они не предназначены для диагностики состояния и оценки ресурсных характеристик поверхностей трения деталей машин и конструкций, т.к. проводятся  для оценки их объёмной прочности.
Способ и склерометрический программно-аппаратурный комплекс для оценки механических и активационных характеристик пластичности и прогнозирования остаточного ресурса материалов, деталей машин и конструкций защищены патентами РФ № 2166745,  2119165, 2277232 и 2282174.

Технические характеристики

1. Метод испытаний - склерометрический. Выполняется оттеснением материала (образование царапин) на испытываемых поверхностях призматическим индентором Виккерса при постоянной глубине внедрения.
2. Тип индентора - алмазный индентор Виккерса (четырехгранная пирамидка с углами при вершине 136/148 градусов, ГОСТ 9377-81).
3. Критерий оценки энергии деформации - удельная энергия пластической деформации материала поверхностного слоя, определяемая при царапании индентором Виккерса, при заданной глубине и температуре.
4. Характеристики борозд (max): длина – до 500 мкм; ширина – до 70 мкм; глубина – 3…10 мкм.
5. Скорость перемещения индентора по горизонтали (при царапании) - 0,2…1,0 мм/мин.
6. Определяемые параметры при склерометрировании:
- удельная энергия пластической деформации, при температуре испытания;
- энергия активации пластической деформации;
- накопленная повреждаемость;
- структурно-чувствительный безразмерный коэффициент;
- микротвердость.
7. Допускаемая погрешность измерения:
- энергии деформации - до 15%;
- микротвердости - менее 5%;
- остаточного ресурса - менее 5…10%.
8. Характеристика испытываемых образцов:
- материал - конструкционные стали и сплавы металлов, конструкционные пластмассы;
- форма поверхности - плоская;
- шероховатость поверхности по Ra - 6-8 кл., разряд «в»;
- габариты образцов (деталей), не более - 50х50х25 мм.
9. Габариты:
- склерометра (высота х ширина х длина): 360х270х240 мм;
- габариты рабочей поверхности стола - 110х110 мм.
10. Вес склерометра - 8 кг.
11. Условия эксплуатации: температура – от +10 до +30 градусов С; влажность – не более 85%.
12. Условия хранения – от +10 до +30 градусов С; влажность – не более 85%.

Сфера применения

  • Авиация и космонавтика
  • Безопасность
  • Измерительное оборудование
  • Металлургия
  • Модификация поверхности
  • Наноматериалы
  • Наномеханика
  • Оборудование для создания новых материалов
  • Покрытия
  • Радиационные технологии
  • Строительство
  • Транспорт
  • Ядерные технологии

Функциональные возможности

При использовании, склерометрический программно-аппаратурный комплекс, предназначенный для оценки микротвёрдости, пластичности, энергии активации пластической деформации, накапливаемой повреждаемости поверхностей, значений повреждаемости в зависимости от режимов обработки, позволяет прогнозировать остаточный ресурс, разрабатывать расчётные модели изнашивания, регламентировать параметры состояния поверхностных слоёв, исследовать свойства смазочных материалов, выбирать режимы ускоренных испытаний, управлять сроком службы деталей узлов трения, оптимизировать параметры технологических процессов.

Потребительские свойства

Предложенный склерометрический программно-аппаратурный комплекс обеспечивает простой, высокодостоверный и доступный способ оценки неразрушающим методом кинетических термофлуктуационных параметров поверхностей: микротвёрдости,  пластичности, энергии активации пластической деформации и накапливаемой повреждаемости поверхностей, на основе которых стало возможным оценивать:
- критические значения режимов эксплуатации;
- прогнозировать остаточный ресурс;
- исследовать и регламентировать параметры и свойства, состояния поверхностных слоёв, покрытий, смазочных и легирующих материалов;
- выбирать режимы ускоренных испытаний;
- управлять сроком службы деталей узлов трения;
- оптимизировать параметры технологических процессов обработки поверхностей трения.

Особенности технологии

При проведении склерометрических измерений предусмотрены следующие операции (см. иллюстрацию методики испытаний в приложении):
- устанавливают и закрепляют исследуемый образец  на  предметном столике склерометра;
- с помощью механизма микроподачи устанавливают индентор над контролируемой поверхностью образца и приближают к точке касания;
- проводят касание индентором поверхности;
- внедряют индентор на заданную глубину;
- выполняют царапание (на испытываемой поверхности может быть выполнен ряд царапин);
- измеряют параметры царапин, выполненных при одной температуре и по программе проводят необходимые расчёты (глубины внедрения, площади сечения, объема царапин, работы затраченной на выполнение царапин, удельной энергии, затраченной на образование царапин);
- распечатывают протокол испытаний;
- проводят испытания при ряде - не менее 3-х значений температуры;
- определяют энергию активации пластической деформации, структурно-чуствительный коэффициент и микротвердость. Для прогнозирования остаточного ресурса вначале с помощью усталостных испытаний образцов исследуемого материала, определяют критический уровень накопления повреждаемости материалов, путем склерометрирования вблизи трещины - очага усталостного разрушения. На поверхности контролируемой детали (конструкции), периодически, через заданные интервалы времени наработки, производят склерометрические испытания  (см. приложение) для оценки удельной энергии деформации, затем, полученные результаты экстраполируют до значения критического уровня накопления повреждаемости материалов и определяют время исчерпания ресурса.

Коммерческая информация

Изучение информационных материалов позволяет утверждать, что в настоящее время в мире нет производства склерометрических приборов аналогичных разработке в СамГТУ.
Рыночный потенциал проекта опирается на высокую потребность эксплуатационных, исследовательских и производственно-технологических подразделений гражданских и оборонных предприятий в оценке критических значений режимов эксплуатации; прогнозирования остаточного ресурса; исследования и регламентирования параметров, свойств, состояния поверхностных слоёв, покрытий, смазочных и легирующих материалов; выбора режимов ускоренных испытаний; управления сроком службы деталей узлов трения; оптимизации параметров технологических процессов и др.
В отношении продукта проекта - склерометрического программно-аппаратур-ного комплекса имеется конкуренция со стороны отечественных и зарубежных производителей, но предлагаемые ими склерометры имеют существенно узконаправленное применение, значительно дороже и сложнее. К настоящему времени совместно с СамГТУ (ОАО «РКЦ-Прогресс» и ОАО «Кузнецов») созданы и прошли испытания два прототипа склерометрического программно-аппаратурного комплекса. 
Потенциальный рынок для реализации склерометрического программно-аппаратурного комплекса образуют предприятия автомобилестроения, аэрокосмической отрасли, общего машиностроения, сельского хозяйства, транспорта и энергетики в России и за рубежом. Намечено, стратегию расширения сбыта и ценообразования в начале проекта базировать на установке минимальной цены при развертывании рекламы на базе первых внедрений склерометрических программно-аппаратурных комплексов.
Разработка склерометрических программно-аппаратурных комплексов предполагается на базе НТЦ «Надежность» СамГТУ с участием конструкторских подразделений ОАО «РКЦ-Прогресс», ОАО «Кузнецов и др. Серийное производство предполагается в СамГТУ и на указанных предприятиях.

Конкурентные преимущества

В отличие от предложенного способа существующие методы оценки механических свойств прочности материалов требуют применения длительных разрушающих, энерго-материалозатратных и трудоёмких испытаний на длительную прочность в режиме ползучести. Они не предназначены для диагностики состояния и оценки ресурсных характеристик поверхностей трения деталей машин и конструкций, т.к. проводятся  для оценки их объёмной прочности.

Характеристики производства

Цена (диапазон цен) на инновационную продукцию

300 тысяч рублей.

Производственные мощности

Производство (в т.ч. серийное) склерометрических программно-аппаратурных комплексов возможно организовать на предприятиях машиностроительного профиля, обладающих необходимой материально-технической базой (ОАО «РКЦ-Прог-ресс», ОАО «Кузнецов и др.).

Правовая защита основных технологических решений продукта

Имеется патент

Сертификация

Не проводилась

Опыт применения

Первый лабораторный склерометрический программно-аппаратурный комплекс для контроля прочности поверхностей был разработан и передан в эксплуатацию на ОАО «Кузнецов» в 2012г.
Второй лабораторный склерометрический программно-аппаратурный комплекс для контроля прочности поверхностей был разработан и изготовлен в 2013г. и будет передан в эксплуатацию на ОАО «РКЦ-Прогресс» в 2014г.

Дополнительная информация

Не указано

Прикрепить документы

Документ

  • Презентация продукта - Склерометрического программно-аппаратурного комплекса. [Скачать]