Важнейшей задачей развития машиностроения России является совершенствование действующего оборудования, определяющего качество продукции промышленных предприятий, т.е. модернизированного оборудования, соответствующего требованиям современных технологий.
К такому оборудованию следует отнести:
унифицированные узлы и механизмы, использование которых позволяет повысить точность обработки и в определенной степени - гибкость оборудования;
уникальные и тяжелые станки, определяющие технологические процессы предприятия (судо- и авиастроение, атомная и космическая промышленность, энергетическое машиностроение); хотя количественная база совершенствования таких станков будет определяться единицами, их применение может существенно повысить технический уровень соответствующих отраслей промышленности.
Основу совершенствования действующего станочного оборудования представляют следующие технические решения:
сверхскоростная и скоростная обработка материалов;
замена ЧПУ действующих станков новым, построенным на базе ПК;
замена фотосчитывающего устройства системы ЧПУ функционирующих станков специальным электронным устройством, ориентированным на конкретные системы программного управления;
комплексная замена узлов электро- и пневмопривода, электроавтоматики;
новые конструкции режущих инструментов с выбором оптимальных режимов обработки для конкретного оборудования и условий производства;
модернизация изношенных узлов станков для повышения их точности, надежности и долговечности;
новые унифицированные узлы агрегатных станков и автоматических линий, в том числе с ЧПУ, а также обрабатывающих центров, обеспечивающих их гибкость при изменении условий массового и крупносерийного производства.
Решение вышеназванных проблем возможно только при использовании инструментов промышленной политики государства, т. е. осуществлении с его стороны организационно-экономических мер, к которым относятся:
повышение заинтересованности поставщиков и потребителей в развитии производства и внедрении прогрессивных видов оборудования, в частности, посредством ускоренной амортизации;
регулирование таможенных пошлин на импортируемые оборудование, инструмент и комплектующие изделия;
развитие системы государственной поддержки высокоэффективных инвестиционных проектов в отрасли за счет предоставления государственных гарантий и инвестиционных ресурсов, размещаемых на конкурсной основе;
развитие лизинговых операций как механизма расширения сбыта продукции и перевооружения промышленности в условиях дефицита финансовых ресурсов;
создание интегрированных корпоративных структур (финансовых и научных и др.), основанных на экономически стабильных, технически оснащенных предприятиях;
оказание на долевых началах государственной поддержки проведению НИОКР за счет средств федерального бюджета по конкурентоспособным видам продукции в рамках действующих федеральных программ.
Твердосплавные изделия для нужд инструментальной промышленности России. Основными направлениями этого вида производства конкурентоспособной продукции являются:
твердосплавные стержни для изготовления концевого прецизионного твердосплавного инструмента типа концевых фрез, разверток, сверл, борфрез;
твердосплавные диски для производства отрезных цельнотвердосплавньгх фрез;
заготовки для производства борфрез;
производство концевых фрез с винтовыми напайными и сборными твердосплавными винтовыми пластинами;
пластины для сборных отрезных, канавочных резцов, сборных токарных резцов, отрезных, кангавочных, сборных отрезных фрез;
пластины для сборных резцов и фрез с внутренним коническим отверстием по ИСО 6987, сборных токарных резцов, сборных проходных, подрезных, отрезных, копировальных, расточных фрез;
пластины для тяжелых работ на крупных и уникальных токарных станках и для сборных токарных резцов;
дереворежущий инструмент, качество и ассортимент которых соответствует уровню ведущих мировых товаропроизводителей;
усовершенствование системы сервисного обслуживания машин и оборудования предприятий лесопромышленного комплекса с привлечением предприятий машиностроительного комплекса и потребителей машиностроительной продукции.
Гибридные технологии лазерной сварки в судостроении. Одной из современных тенденций развития теории и практики сварочных процессов плавлением являются гибридные технологии лазерной сварки.
Лазерная сварка в процессе научно-технического развития получила дальнейшее совершенствование в виде создания гибридных методов сварки - тандемной, гибридной лазерно-дуговой, лазерно-индукционной, лазерно-плазменной, которые находят все большее применение в промышленности вследствие высокой технико-экономической эффективности.
Гибридные технологии лазерной сварки - это одновременно действующие в локальном объеме пространства сварочные источники энергии, формирующие сварное соединение.
Одно из важных свойств луча лазера - его корпоративность, т.е. способность объединяться в технологическом процессе сварки с другими источниками энергии. Такая интеграция в пространстве и во времени в единый сварочный источник энергии позволяет в значительной мере нивелировать присущие каждому методу сварки недостатки и одновременно получать новые положительные качества сварочного процесса.
Особенно перспективны технологии гибридной лазерной сварки в судостроении при сварке сталей большой толщины за один проход; сварке длинномерных конструкций на повышенных скоростях для снижения уровня продольных и поперечных деформаций, повышения коррозионной стойкости сварных соединений, снижения уровня межкристаллитной коррозии и создания коррозионно-стойких поверхностных покрытий, обладающих повышенной абразивной и кавитационной износостойкостью.
Наиболее перспективны для судостроения гибридные технологии лазерно-дуговой и тандемной лазерной сварки последовательными лучами.
Впервые гибридная лазерно-дуговая сварка стала использоваться в промышленных масштабах на судостроительной Маейр-верфи в г. Папенбург (Германия) для соединения судовых панелей. Лазерной гибридно-дуговой сваркой соединяются Т-образные соединения при производстве морских судов.
Гибридная лазерная сварка двумя последовательными лучами позволяет проводить сварку длинномерных конструкций на повышенных скоростях (Усв > 200 мм/с), что позволяет практически избежать изменения их формы (коробления) и сохранить геометрические размеры в диапазоне допуска - от нескольких десятков до нескольких сот микрон.
Развитие технологии гибридной двухлучевой лазерной обработки потребовало разработки и создания двухлучевого лазера. Такой лазер модели «ТАНДЕМ» был разработан и создан в АО «ТЕХНОЛАЗЕР» (г. Шатура) под руководством А.М. Забелина. В настоящее время такая гибридная лазерная сварка внедрена для производства воздухозаборников европейских гражданских самолетов. Для реализации технологии двухлучевой лазерной сварки было создано роботизированное рабочее место для сварки вкладышей воздухозаборника с использованием твердотельного YAG-лазера со световолоконной системой.
Ресурс работы оборудования во многих случаях определяется коррозионной стойкостью сварных соединений.
Обработка поверхности лазерным излучением сопровождается появлением целого ряда факторов - предпосылок, позволяющих повысить коррозионную стойкость.
Структурно-фазовое состояние поверхностного слоя при одном и том же химическом составе сплава значительно влияет на коррозионную стойкость. Возможность изменить структурно-фазовое состояние поверхностного слоя, химический состав при лазерной обработке (термообработке, оплавлении, рафинировании, микролегировании поверхности и наплавке) может быть использована для повышения коррозионной стойкости.
Луч лазера, воздействуя на поверхность металла, создает такие условия, при которых из поверхностного слоя глубиной от нескольких сот микрон до нескольких миллиметров можно удалять серу, фосфор, получая их процентное содержание близкое к вакуумному переплаву, что, безусловно, благоприятно влияет на улучшение коррозионных свойств сварного соединения. В результате поверхностный слой имеет минимальную микрохимическую неоднородность за счет высоких скоростей охлаждения и образования большого количества центров кристаллизации. Таким образом, лазерная обработка с оплавлением поверхности создает необходимые предпосылки для повышения коррозионной стойкости.
Лазерное легирование (микролегирование) поверхностного слоя хромом, никелем, молибденом, ниобием, ванадием значительно повышает коррозионную стойкость. Скорость коррозии после лазерного микролегирования поверхности уменьшается в 5-10 раз в зависимости от химического состава коррозионной среды. Используя технологию лазерного микролегирования, можно поверхностный слой металла покрывать коррозионно-стойкими высоколегированными сплавами, например, содержащими не менее 13% хрома, что обеспечивает образование на поверхности металла пассивирующей пленки.
Повышение коррозионной стойкости в результате переплава можно рассмотреть на примере лазерной сварки коррозионно-стойких сталей, которые широко применяются в химической промышленности. Использование лазерной сварки позволяет существенно повысить стойкость сварных соединений для аустенитных хромоникелевых сталей, кремнистых сталей, ферритных хромистых сталей с высоким содержанием углерода.