Ученые назвали способ продлить жизнь КАМАЗам

Автор: Никита Новиков, редактор

22 июня 2022

Введенные против России экономические санкции затронули в том числе и отечественную автомобильную промышленность: под запрет попали поставки компонентов для производства и ремонта автомобилей. Среди пострадавших от санкций – грузовой гигант КАМАЗ. 

На сегодняшний момент не существует ресурсосберегающих технологий, позволяющих качественно и надежно восстанавливать подверженные интенсивному износу детали наиболее нагруженных узлов грузовых автомобилей и тяжелой техники для дальнейшей повторной эксплуатации. К таким деталям относятся, например, полуоси задних мостов автомобилей КАМАЗ, испытывающие значительные нагрузки и при этом имеющие низкий ресурс. Существующие методы восстановления полуосей наплавкой непосредственно на изношенную поверхность сложны, дороги, не отвечают требованиям безопасности при эксплуатации, не подходят для потокового ремонта техники. 

Ученые НИТУ «МИСиС», СГАУ имени Вавилова и Казанского национального исследовательского технологического университета предложили технологию восстановления изношенных металлоемких деталей грузовых автомобилей методом горячей пластической деформации c предварительным нанесением нового, компенсирующего износ металла на нерабочую поверхность, которая позволит частично решить проблему дефицита запчастей для отрасли грузоперевозок. 

Процесс восстановления включает в себя очистку изношенной детали, приваривание стыковой сваркой к торцу компенсирующего слоя, преддеформационный нагрев заготовки до температуры пластической деформации, штампование, отжиг поковки, обработку резанием до номинальных размеров, термообработку, что позволяет максимально приблизить физико-механические свойства восстановленной детали к требованиям завода-изготовителя, в 2 раза продлить срок ее службы и обеспечить безопасность эксплуатации. 

«Учитывая данные экологических организаций о том, что исчерпаемых ресурсов железа хватит на 150 лет, а переплавка сданных в металлолом изношенных стальных деталей требует значительных расходов топлива, кислорода, воды и электроэнергии, следует обратить внимание на такой резерв экономии металла, как восстановление изношенных деталей, уменьшающее обратимые и необратимые потери металла, как в сфере эксплуатации, так и при производстве новых запасных частей», – поясняет один из авторов исследования, заведующий кафедрой промышленного менеджмента НИТУ «МИСиС», к.э.н. Юрий Костюхин. 

В качестве опытных образцов исследователями были взяты полуоси ведущего моста КАМАЗа весом примерно 20 кг каждая, изготовленные из стали марки 47Mn8 и изношенные более чем на 70%. Выбор именно этой детали для восстановления не случаен: только в отдельно взятом аграрном регионе страны – Саратовской области, например, спрос на новые полуоси грузовых автомобилей составляет 2500 единиц в год. Всего же в России в настоящее время эксплуатируется 700 тысяч КАМАЗов. 

В качестве источника компенсационного материала для наиболее изношенных частей узла были использованы фрагменты не подлежащих восстановлению аналогичных полуосей. После приварки компенсатора и удаления грата, восстановленная часть локально нагревается в соляной печи до температуры пластической деформации 1150-1120 °С. Затем нагретая деталь помещается в специальное штамповальное устройство, размещенное на рабочем столе 400-тонного гидравлического пресса, где происходит формообразование поковки с припусками на последующую механическую обработку. 

Авторы исследования подсчитали, что восстановление только 2500 полуосей из Самарской области в год позволит сэкономить до 50 тонн высокопрочной стали, тем самым снижая нагрузку на окружающую среду.  При этом стоимость восстановления одного узла составит примерно 7400 рублей при средней рыночной стоимости новой детали более 9000 рублей. Капитальные затраты, необходимые для приобретения кузнечно-прессового и нагревательного оборудования, составляют около 900 тысяч рублей. По оценке авторов, ежегодные расходы на восстановление 2500 полуосей ведущих мостов грузовых автомобилей составят примерно 4,5 млн рублей. Развернуть ремонтный цех можно за 1 год, а на самоокупаемость проект должен выйти примерно через 6 лет при рентабельности 18%.