Результаты 14.607.21.0190

Результаты 14.607.21.0190

Информация по проекту,
выполняемому в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным
направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы»

Номер Соглашения о предоставлении субсидии: 14.607.21.0190

Тема: Разработка интеллектуальной технологии гибридной лазерной сварки с ультразвуковым воздействием и адаптивным управлением для производства танк-контейнеров, в том числе криогенных, для транспортировки сжиженного природного газа в труднодоступных регионах и Арктике

Приоритетное направление: Транспортные и космические системы

Критическая технология: Технологии создания ракетно-космической и транспортной техники нового поколения

Период выполнения: 26 сентября 2017 г. - 30 июня 2020 г.

Плановое финансирование проекта: 300 млн руб.

Бюджетные средства: 150 млн руб.

Внебюджетные средства: 150 млн руб.

Получатель субсидии: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Cибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН)

Индустриальный партнер: Закрытое акционерное общество «Чебоксарское предприятие «Сеспель» (ЗАО «Чебоксарское предприятие «Сеспель»)

Ключевые слова: интеллектуальное производство, криогенные танк-контейнеры, кастомизированное производство, роботизированная технология, адаптивное управление, транспортировка сжиженного природного газа, гибридная лазерная сварка с мощным ультразвуковым воздействием, онлайн-мониторинг

1 Цель проекта

Разработка инновационной высокопроизводительной роботизированной технологии гибридной лазерной сварки с ультразвуковым воздействием и адаптивным управлением для создания импортозамещающего производства специализированных, в том числе криогенных, танк-контейнеров для транспортирования наливных опасных химических грузов и сжиженного природного газа в сложных природных условиях и Арктике.

2 Основные результаты проекта

Этап 1 (26.09.2017 г. - 29.12.2017 г.)

На основе результатов анализа современной научно-технической литературы в области получения неразъемных соединений методом гибридной лазерной сварки, в том числе, с ультразвуковым воздействием сформулированы конструктивно-технические требования к создаваемым блокам гибридной лазерной сварки и ультразвукового воздействия. Выбран способ ультразвукового воздействия методом подвода ультразвуковых колебаний к заготовке с использованием твердосплавного индентора. В соответствии с конструктивно-техническими требованиями и выбранным способом ультразвукового воздействия разработана конструкторская документация, изготовлены и смонтированы блоки гибридной лазерной сварки и ультразвукового воздействия на портале рабочего стола экспериментального роботизированного комплекса гибридной лазерной сварки с ультразвуковым воздействием.

Разработана методика экспериментальных исследований по определению и оптимизации параметров технологических режимов процесса гибридной лазерной сварки с ультразвуковым воздействием. Экспериментальные исследования по определению технологических режимов показали, что при ультразвуковом воздействии наиболее значительные улучшения механических характеристик наблюдаются на сплаве АМг5. Временное сопротивление при гибридной лазерной сварке с ультразвуковым воздействием для образцов АМг5 толщиной 2,5 и 5 мм повышается на 14% и 23% соответственно за счет снижения пористости в сварном шве.

Этап 2 (01.01.2018 г. - 31.12.2018 г.)

Разработан и изготовлен экспериментальный роботизированный комплекс гибридной лазерной сварки ультразвуковым воздействием (ГЛС-УЗ) и адаптивным управлением.

В ходе теоретических и экспериментальных исследований по оптимизации режимов ГЛС-УЗ определены оптимальные значения параметров сварки для получения бездефектных сварных соединений. Для алюминиевого сплава АМг5 достигнута скорость сварки 7 м/мин.

Проведены испытания крупногабаритных цилиндрических сварных заготовок, по диаметру соответствующих диаметру цистерны танк-контейнера, изготовленных по оптимальным режимам ГЛС-УЗ. Характеристики сварных соединений заготовок по уровню остаточных напряжений, прочности, числу циклов до разрушения и ударной вязкости, в том числе при пониженных температурах, соответствуют требованиям технического задания.

Проведенные исследования выполнены на высоком научно-техническом уровне, полученные результаты соответствуют современному мировому уровню исследовательских и экспериментальных работ по гибридной лазерной сварке. Выполненные работы по составу, объему и полученным результатам соответствуют Техническому заданию и Плану-графику исполнения обязательств.

Этап 3 (01.01.2019 г. - 31.12.2019 г.)

Разработан и изготовлен экспериментальный роботизированный комплекс гибридной лазерной сварки ультразвуковым воздействием (ГЛС-УЗ) с адаптивным управлением, проведены его исследовательские испытания.

Разработана методика экспериментальных исследований по определению и оптимизации параметров технологических режимов процесса ГЛС-УЗ, определены оптимальные значения параметров сварки для получения бездефектных сварных соединений. Для алюминиевого сплава АМг5 достигнута скорость сварки 7 м/мин. Характеристики полученных сварных соединений по уровню остаточных напряжений, прочности, числу циклов до разрушения и ударной вязкости, в том числе при пониженных температурах, соответствуют требованиям технического задания.

Разработаны и изготовлены блоки неразрушающего контроля, а также разработаны соответствующие методики неразрушающего контроля сварных соединений плоских и цилиндрических крупногабаритных листовых сварных заготовок экспериментального роботизированного комплекса ГЛС-УЗ.

Разработана технологияизготовления методомГЛС-УЗ плоских и цилиндрических крупногабаритных листовых сварных заготовок из сталей марок 09Г2С, 12Х18Н10Т и алюминиевого сплава марки АМг5. Разработана эскизная конструкторская и технологическая документациядля изготовления экспериментальных образцов емкостей танк-контейнеров. С использованием экспериментального роботизированного комплекса ГЛС-УЗ из сталей марок 09Г2С и 12Х18Н10Т и алюминиевого сплава марки АМг5 изготовлены экспериментальные образцы емкостей танк-контейнеров, проведены их исследовательские испытания, которые подтвердили соответствие характеристик полученных изделий эскизной конструкторской и технологической документации.

Выполненные работы по составу, объему и полученным результатам в полной мере соответствуют плану-графику исполнения обязательств и техническому заданию.

Выполненные в ходе реализации проекта научные исследования и технические разработки, находятся на высоком научно-техническом уровне и соответствуют современному мировому уровню исследовательских и экспериментальных работ по гибридной лазерной сварке.

3 Охраноспособные результаты интеллектуальной деятельности (РИД), полученные в рамках прикладного научного исследования и экспериментальной разроаботки

В ходе выполнения работ получены охраноспособные РИД:

1. Изобретение «Способ гибридной лазерной сварки с ультразвуковым воздействием и устройство для его осуществления», патент РФ на изобретение № 2704874 от 31.10.2019 г.

2. Секрет производства (ноу-хау) «Способ ультразвукового воздействия в процессе гибридной лазерной сварки», приказ о введении режима коммерческой тайны № 204-од от 07.12.2018 г.

3. Секрет производства (ноу-хау) «Методика адаптивного управления процессом гибридной лазерной сварки в режиме реального времени», приказ о введении режима коммерческой тайны № 205-од от 10.12.2018 г.

4. Секрет производства (ноу-хау) «Приемы и режимы гибридной лазерно-дуговой сварки для повышения пластичности сварного соединения 09Г2С», приказ о введении режима коммерческой тайны № 74-од от 17.06.2019 г.

5. Секрет производства (ноу-хау) «Технологические приемы базирования, перемещения и позиционирования крупнолистовых заготовок металлических материалов для лазерной сварки и обработки свариваемых кромок», приказ о введении режима коммерческой тайны № 75-од от 18.06.2019 г.

6. Секрет производства (ноу-хау) «Способ лазерной сварки алюминиево-магниевых сплавов (варианты)», приказ о введении режима коммерческой тайны № 70а-од от 10.06.2019 г.

7. Программа для ЭВМ «Программа для управления экспериментальным образцом роботизированного комплекса оборудования гибридной лазерной сварки (ЭО РКО)», свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2019617866 от 24.06.2019 г.

4 Назначение и область применения результатов проекта

С использованием разрабатываемых в проекте высокопроизводительной интеллектуальной технологии и роботизированного комплекса оборудования гибридной лазерной сварки с ультразвуковым воздействием будет организовано отечественное конкурентоспособное импортозамещающее производство специализированных, в том числе криогенных, танк-контейнеров для транспортирования наливных опасных химических грузов и сжиженного природного газа. Целевыми потребителями продукции проекта являются компании-перевозчики (морской, железнодорожный, автомобильный транспорт), а также предприятия инфраструктуры хранения и распределения сжиженного природного газа, в том числе с целью энергообеспечения труднодоступных регионов, включая Арктику и северные регионы.

5 Эффекты от внедрения результатов проекта

Внедрение результатов проекта будет способствовать опережающему росту национального производства специализированных танк-контейнеров и емкостей газовых заправщиков для транспортной и газозаправочной инфраструктуры. С учетом задач современной государственной политики в области развития технологий сжижения природного газа и переводу транспорта и техники на газомоторное топливо, реализация проекта вносит значимый вклад в решение задач государственной значимости - снижения доли импорта передвижных топливных заправщиков сжиженным природным газом до 60 % к 2020 году (приказ № 645 от 31.03.2015 г. Минпромторга России) и перевода на сжиженный природный газ к 2020 году 50 % коммунального транспорта в Приволжском федеральном округе (поручение Президента РФ от 11.06.2013 г. № Пр-1298) .

6 Формы и объемы коммерциализации результатов проекта

Коммерциализация результатов проекта будет выполняться Индустриальным партнером проекта ЗАО «Чебоксарское предприятие «Сеспель». С использованием результатов проекта б Индустриальным партнером будет организовано импортозамещающее производство специализированных, в том числе криогенных танк-контейнеров для транспортирования опасных химических жидкостей и сжиженного природного газа. Плановая мощность производства в 2024 году составляет 600 танк-контейнеров в год (0,9 млрд руб. в год).

7 Наличие соисполнителей

Соисполнители отсутствуют.

Cтраница проекта

Назад