Ученые ИММТ разработали технологию упрочнения для производства двигателей внутреннего сгорания

Сотрудники кафедры «Сварка и металлургия» института машиностроения, материаловедения и транспорта разработали процессы лазерного тонкослойного модифицирования шатунных шеек коленчатых валов автомобильных двигателей.

Ресурс механизмов и систем автомобильных двигателей внутреннего сгорания определяется долговечностью и эксплуатационной надежностью их отдельных конструктивных элементов. В современной автомобильной промышленности при конструировании и производстве двигателей внутреннего сгорания большое внимание уделяется инженерии поверхности функциональных и подверженных интенсивному износу частей механизмов. Решение коллектива разработчиков было направлено на повышение качества коленчатых валов автомобильных двигателей путем создания на поверхности их шатунных шеек высокотвердых износоустойчивых покрытий экспериментального компонентного состава.

«На поверхность исследуемых элементов – шатунных шеек коленчатого вала – наносилась смесь мелкодисперсных порошков со связующим веществом. В качестве экспериментальных порошковых присадок применялись наночастицы карбида бора и нитрида титана, наночастицы карбида титана и оксида алюминия, наночастицы карбида вольфрама и карбида титана и другие соединения. При всех указанных комбинациях компонентных составов применялось разное количественное соотношение химических соединений в смеси. Нанесенный присадочный материал сканировался лазерными пучками мощностью импульсного излучения 120-160 Вт на установке для термофизической когерентной модификации LRS-50А, в результате чего формировался тонкий наплавленный слой из модифицируемых порошков. Создавалось высокотвердое и механически прочное покрытие, обладающее повышенной сопротивляемостью износу» - поясняет научный руководитель коллектива авторов, заведующий кафедрой «Сварка и металлургия», д.т.н., профессор Игорь Родионов.

Полученные научно-исследовательские результаты легли в основу усовершенствования конструкций коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания за счет упрочнения поверхности их шатунных шеек. Это позволит повысить долговечность изделий и увеличить ресурс работы кривошипно-шатунных механизмов двигателей.

Все экспериментальные исследования проводились на лабораторной базе кафедры «Сварка и металлургия», по результатам которых авторами (д.т.н., проф. Родионовым И.В., к.т.н., доц. Перинской И.В. и к.т.н., доц. Куц Л.Е.) предложен целый ряд перспективных решений с применением лазерной обработки импульсными пучками для отечественной автомобильной промышленности.

На решения авторов получены патенты Российской Федерации, где патентообладателем является СГТУ имени Гагарина Ю.А.:

1. Патент РФ на полезную модель №234852. Коленчатый вал / Родионов И.В., Перинская И.В., Куц Л.Е. Опубл. 11.06.2025.

2. Патент РФ на полезную модель №235277. Коленчатый вал / Родионов И.В., Перинская И.В., Куц Л.Е. Опубл. 26.06.2025.

3. Патент РФ на полезную модель №235278. Коленчатый вал / Родионов И.В., Перинская И.В., Куц Л.Е. Опубл. 26.06.2025.

4. Патент РФ на полезную модель №237736. Коленчатый вал / Родионов И.В., Перинская И.В., Куц Л.Е. Опубл. 02.10.2025.