BR24992870 «Беттік инженерияның өнеркәсіптік технологияларын әзірлеу, ғылыми негіздеу және іске асыру негізінде Қазақстанның машина жасау саласының тұрақты дамуын қамтамасыз ету»

2024-2026 36 ай SDG #9

SDG #9

Жоба жетекшісі

Сатбаева Зарина Аскарбековна, PhD

Өзектілігі

Қазақстанда машина жасау саласының тұрақты дамуын қамтамасыз ету қазіргі заманғы технологияларды, соның ішінде бөлшектер беттерінің қасиеттерін жақсартуға инженерлік тәсілдерді енгізуді талап етеді. Беткейлік инженерия бөлшектердің тозуға төзімділігін, коррозияға төзімділігін және ұзақ мерзімділігін айтарлықтай жақсарта алады, бұл ішкі және әлемдік нарықтағы өнімдердің бәсекеге қабілеттілігінің негізгі факторы болып табылады. Плазмалық және ұнтақты өңдеу технологиялары сияқты озық әдістерді қолдану материалдарға, энергия ресурстарына және жабдықты пайдалану шығындарын азайтуға көмектеседі. Бұл шешімдер машина жасаудағы инновацияларды ынталандырып қана қоймайды,
сонымен қатар қоршаған ортаға тигізетін әсерді азайтып, Қазақстанның технологиялық дамыған және экологиялық бағдарланған ел ретіндегі ұстанымын нығайтады.

Мақсаты

Беттік инженерияның өнеркәсіптік технологияларын әзірлеу, ғылыми негіздеу және іске асыру негізінде Қазақстанның машина жасау саласының тұрақты дамуын қамтамасыз ету.

Күтілетін нәтиже

Бағдарламаның нәтижелері бойынша мынадай нәтижелер алынуға тиіс:

1. Болаттар мен қорытпаларды беттік өңдеудің прогрессивті плазмалық технологияларын дамыту:

1.1 Зымыран-ғарыш техникасының жылу тиелген элементтері үшін ZR-Y-O негізіндегі жылу қорғаныш жабындарын алудың ауа-плазмалық тәсілі әзірленеді;
1.2 Тозуға төзімді нитридті жабындарды бүркудің реактивті-плазмалық технологиясы әзірленеді;
1.3 Артиллерия оқпанының ішкі беттерін көміртектен тазартудың электрохимиялық әдісі жасалады;
1.4 Электролитті-плазмалық беттік өңдеу кезінде төмен легирленген болаттарды қатайтудың заңдылықтары мен физикалық механизмдері зерттеледі;
1.5 "Болт-гайка" бұрандалы жұбының тозуға төзімділігі мен беріктігін арттыруға мүмкіндік беретін технологиялық режимдері мен химиялық-термиялық өңдеу тәсілдері әзірленеді;
1.6 Құрылымдық болаттарды электролиттік - плазмалық нитроцементтеудің технологиялық режимдері әзірленді, бұл олардың механикалық және трибологиялық сипаттамаларын арттыруға мүмкіндік береді;
1.7 Алюминий қорытпаларының бөлшектерін олардың трибологиялық қасиеттерін арттыру үшін микро доғалы тотықтыру әдісі жасалады;
1.8 Тиек-реттегіш арматура бөлшектерінің пайдалану ресурсы мен сенімділігін арттыруға мүмкіндік беретін иондық-плазмалық азоттаудың технологиялық режимдері әзірленеді;
1.9 Жоғары жылдамдықты болаттан жасалған субстраттарда тозуға төзімді және аса қатты нанокомпозиттік жабындарды қалыптастырудың иондық-плазмалық технологиялары әзірленеді;
1.10 "Материалдарды беттік өңдеудің плазмалық технологиялары" ғылыми зертханасы құрылды.

2. Жоғары механикалық, коррозиялық және трибологиялық сипаттамалары бар ұнтақты жабындарды алудың инновациялық технологияларын дамыту:

2.1 Әскери техниканың бөлшектерін нығайту және қалпына келтіру үшін металл-керамикалық жабындарды жоғары жылдамдықты оттегі-отын бүрку технологиясы жасалады;
2.2 Қазандық құбырларының коррозияға жоғары тұрақтылығын қамтамасыз ететін жоғары жылдамдықты оттегі-отын бүрку әдісімен Cr3C2-NiCr жабындарын жағудың технологиялық режимдері әзірленеді;
2.3 Термоядролық реакторлардың үйкеліс тораптарында қолдану үшін тозуға төзімді және беріктігі жоғары электр оқшаулағыш жабындарды алу технологиясы әзірленеді;
2.4 Суық газдинамикалық бүрку әдісімен болат бөлшектерге арналған нанокомпозиттік коррозияға қарсы жабындарды алу тәсілі әзірленеді;
2.5 Жоғары адгезиялық беріктігі мен тозуға төзімділігі бар градиентті детонациялық жабындарды алудың ғылыми негіздері әзірленеді;
2.6 "Ұнтақты қорғаныш және қатайтатын жабындар" ғылыми зертханасы құрылды.

3. Машиналардың тозған бөлшектерін нығайту және қалпына келтіру технологияларын дамыту:

3.1 Бөлшектерді пластикалық деформациямен нығайту және қалпына келтіру технологиялары жетілдіріледі;
3.2 Плазмалық балқыту арқылы бекіту арматурасының бөлшектерін жөндеу тиімділігін арттыруға бағытталған эксперименттік жұмыстар жүргізіледі;
3.3 Доғалық металдандыру арқылы иінді біліктерді жөндеу тиімділігін арттыруға бағытталған эксперименттік жұмыстар жүргізіледі;
3.4 Ұсақтау-ұнтақтау жабдығының тозған бөлшектерін қалпына келтіру үшін электронды-сәулелік балқыту әдісі жасалды;
3.5 Доғалық металдандыру әдісімен көлік-технологиялық машиналар мен кешендердің бөлшектерін нығайту мен қалпына келтірудің ресурс үнемдеу тәсілі әзірленеді;
3.6 Машиналар мен механизмдердің қатайтылған және қалпына келтірілген бөлшектеріне стендтік және заттай сынақтар жүргізіледі;
3.7 Болат пен қорытпаларды беттік өңдеудің әзірленген технологияларын енгізу бойынша бизнес-жоспар әзірленеді;
3.8 Машина жасау кәсіпорындарының өнімділігі мен техникалық-экономикалық тиімділігін арттыру үшін инжинирингтік қызметтер көрсететін машина жасау бөлшектерін нығайту және қалпына келтіру жөніндегі инжинирингтік орталық құрылды: жобалау алдындағы жұмыстар, техникалық құжаттаманы әзірлеу, жабдықтарды өндіру және жиынтық жеткізу, пайдалану процестерін оңтайландыру, сервистік қызмет көрсету және жоғары білікті кадрларды даярлау.
Соңғы нәтиже:
Бағдарлама нәтижелері бойынша жарияланатын болады:
1) Web of Science деректер базасында импакт-фактор бойынша 1 (бірінші), 2 (екінші) және (немесе) 3 (үшінші) квартильге кіретін және (немесе) Бағдарламаның ғылыми бағыты бойынша рецензияланатын ғылыми басылымдарда кемінде 9 (тоғыз) мақала және (немесе) шолулар Citescore Scopus дерекқорында кемінде 50 (елу).
2) КОКНВО ұсынған журналдарда кемінде 10 (он) мақала.
3) Өтініш беруші ұйымның Ғылыми кеңесі және (немесе) ғылыми-техникалық кеңесі ұсынған шетелдік және (немесе) қазақстандық баспаларда кемінде 1 (бір) монография немесе оқу құралы;
4) Шетелдік патенттік бюроларда (еуропалық, американдық, жапондық) кемінде 2 (екі) патент немесе Derwent Innovations Index (Web of Science, Clarivate Analytics) дерекқорына енгізілген кемінде 2 (екі) шетелдік немесе халықаралық патент не
кемінде 5 (бес) зияткерлік меншік объектісі (патент; Ақпараттық технологиялар саласындағы өтінімдер үшін-Қазақстан Республикасының Ұлттық зияткерлік меншік институтында тіркелген авторлық куәлік). Бағдарлама нәтижелері бойынша машина жасау бөлшектерін нығайту және қалпына келтіру жөніндегі инжинирингтік орталық құрылатын болады. Әзірленетін жабдыққа конструкторлық құжаттама әзірленетін болады. Бағдарлама нәтижелерін пилоттық енгізу және әлеуетті пайдаланушылар, ғалымдар қауымдастығы және жалпы жұртшылық арасында бағдарламаны іске асыру кезінде алынған білім мен нәтижелерді тарату бойынша іс-шаралар өткізілетін болады. Бағдарлама аяқталғаннан кейін "Ғылым қоры"АҚ өткізетін СТНТҚ нәтижелерін гранттық қаржыландыру конкурсына өтінім дайындалады.

Қол жеткізілген нәтиже

Әскери техниканың бөлшектерін қатайту және қалпына келтіру үшін WC-Co металл-керамикалық жабындарды жоғары жылдамдықты оттегі-отын бүрку технологиясы әзірленді. Әр түрлі технологиялық режимдерде бүрку сериясы жүргізілді, нәтижесінде ең аз кеуектілігі (≈1,2 %) және жоғары адгезиясы бар ең тығыз және біртекті ламеллярлық құрылымның қалыптасуын қамтамасыз ететін оңтайлы бүрку қашықтығы – 350 мм анықталды.

12Х1МФ болаттан жасалған қазандық құбырларының коррозияға және тозуға төзімділігін арттыруды қамтамасыз ететін жоғары жылдамдықты оттегі–отын бүрку (HVOF) әдісімен Cr₃C₂-NiCr жабындарын қолдану тәсілі әзірленді. Қаттылық пен адгезия беріктігін арттыру мақсатында ұнтақтың құрамын, құрылымын және бүрку режимдерін оңтайландыру бойынша жұмыстар жүргізілді.

Термоядролық реакторлардың үйкеліс тораптарында қолдану үшін тозуға төзімді және беріктігі жоғары электр оқшаулағыш жабындарды алу технологиясы әзірленді. Оңтайлы бүрку қашықтығы 150 мм кеуектілігі төмен (~2,99%), микроқаттылығы жоғары (~1358 HV₀) тығыз, біртекті құрылымның қалыптасуын қамтамасыз ететіні анықталды.₁ ) Және жақсартылған электр оқшаулау өнімділігі(εr = 7,1-7,3; rhigh ≈ 1,4 кΩ). Қашықтықты 200 мм-ге дейін ұлғайту кезінде кеуектіліктің өсуі (~5% дейін) және қаттылық пен электр кедергісінің төмендеуі екі есеге жуық байқалады.

Суық газдинамикалық бүрку (ХГДН) әдісімен Болат бөлшектерге арналған нанокомпозиттік коррозияға қарсы жабындарды алу тәсілі әзірленді. Al–Zn–TiO₂ агломерацияланған ұнтақтары механикалық аралас фидстоктардан жоғары сапалы жабындардан жоғары адгезиясы және минималды кеуектілігі (~0,95%) бар тығыз, біртекті жабындардың пайда болуын қамтамасыз ететіні көрсетілген. Процестің оңтайлы параметрлері (0,6 МПа, 600 °C, 15 мм, 90°) интерметаллидтерсіз тұрақты фазалық құрамды (Al, Zn, TiO₂) және субстратпен қатты фазалық адгезияны қамтамасыз етті. Алынған жабындар коррозияға төзімділігі жоғары (icorr ретін төмендету, ecorr — ді асыл жаққа ауыстыру) және жақсартылған трибологиялық қасиеттерге ие–үйкеліс коэффициенті 0,4-0,5 және өңделмеген болатпен салыстырғанда тозуды 50% дейін төмендетеді.

Адгезиясы, қаттылығы және тозуға төзімділігі жоғары алюминий оксиді негізінде градиентті детонациялық жабындарды алудың ғылыми негізі жасалды. Α - және γ-Al₂oаз фазаларының қабаттың қалыңдығы бойынша оңтайлы таралуы қасиеттердің тұтқыр қабаттан беріктігі жоғары бетке біркелкі өтуін қамтамасыз ететіні анықталды. Градиент жабындары микроқаттылықтың жоғарылауымен (14-14,5 ГПа дейін), кеуектіліктің төмендеуімен және біртектілермен салыстырғанда тығыз құрылымымен сипатталады.

"Шәкәрім университеті" базасында "материалдарды беттік өңдеудің плазмалық технологиялары" зертханасы құрылды. "Ұнтақты қорғаныс және қатайтатын жабындар" зертханасының негізгі қызметі термиялық бүрку және балқыту әдістерімен (HVOF/HVAF, APS, PTA, электр доғасын металдандыру) түзілетін жабындарды әзірлеуге, алуға және зерттеуге бағытталған. Зертханада материалдардың тозуға төзімділігін, коррозияға және термиялық төзімділігін арттыру, сондай-ақ машина жасау, авиациялық және энергетикалық техника бөлшектерін қалпына келтіру және нығайту бойынша жұмыстар жүргізілуде.

"Шәкәрім университеті" базасында "қатайтатын технологиялар және жабындар" инжинирингтік орталығы құрылды. "Қатайтатын технологиялар мен жабындар" инжинирингтік орталығы-бұл іргелі ғылым мен қолданбалы әзірлемелер қосылатын университеттің заманауи ғылыми-зерттеу және білім беру алаңы.

КОКСНВО ұсынған журналдардағы жарияланымдар.

1. Жасұлан А.Ж., Сатбаева з. А., Орманбеков К. Д., Шынарбек А. Б., Құсайынов Р. К. микродоғырлы тотығу әдісімен қалыптасқан нанокомпозиттік жабындардың уыттылығын бағалау // Шәкәрім университетінің хабаршысы. Техникалық ғылымдар. – 2025. - №2(18). - 443-453 ББ. https://doi.org/10.53360/2788-7995-2025-2(18)-55.

Жарияланған: 27 маусым 2025 ж

2 Kadyrbolat N.Ye., Satbayeva Z.A., Kurmangaliev R.Kh., Kusainov R.K., Shynarbek A.B., Bakhyt Zh.A. analysis of the Effects of Electrolytic Plasma Hardening on the Mechanical Characteristics of Steel 45 employed in the Production of Harrow Teeth / / ҚР ҰЯО хабаршысы. – 2025. - №3. 5-13 бет. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2025-3-5-13.

Жарияланған: қыркүйек, 2025 ж

3. Kakimzhanov D. N., Satbayeva Z. A., Dautbekov M. K., Turabekov Y. S., Kuanyshbay R. M., Rustemov A. S. influence of Spaying Parameters on the Property of Detonation Coatings based Т Та // Қарағанды университетінің хабаршысы. "Физика" Сериясы. – 2025. - №30. – 1(117). - Б.53-59. https://doi.org/10.31489/2025PH1/53-59.

Жарияланған: 21 наурыз 2025 ж

4. Жасұлан А.Ж., Леонидова А. Б., Тұрар ж., Бақыт ж. а. микро доғалық тотығу әдісімен алынған кальций-фосфат жабындарының трибокоррозиялық қасиеттеріне кернеудің әсері // Шәкәрім университетінің хабаршысы. Техникалық ғылымдар. – № 2(18) 2025. – 377-384 ББ. https://doi.org/10.53360/2788-7995-2025-2(18)-46.

Жарияланған: 27 маусым 2025 ж

5. Rakhadilov B., Shynarbek A., Romanbekov K., Zhassulan A., Kadyrbolat N., Musataeva N. study of Corrosion Characteristics of 65G and 45 Steels before and after Electrolytic-Plasma Hardening//ВестникНЯЦ. -2025.-№2.-Б. 74. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2025-2-74-81.

Жарияланған: маусым, 2025 ж

Шетелдік рецензияланған ғылыми журналдардағы жарияланымдар.

1. Rakhadilov B., Satbayeva Z., Maulit A., Kurmangaliyev R., Rustemov A. Effect of Electrolytic-Plasma Hardening on the Microstructure and Tribological Properties of Low-AlloySteels // Metals. – 2025. - №15. – Р. 698. https://doi.org/10.3390/met15070698. (Scopus – тегі процентиль-61%, Web of Science – Q2 журналындағы квартиль)

Жарияланды: 23 маусым 2025 ж.

2. Satbayeva Z., Zhassulan A., Rakhadilov B., Shynarbek A., Ormanbekov K., Leonidova A. Effect of Micro-Arc Oxidation Voltage on the Surface Morphology and Properties of CeramicCoatings on 7075 Aluminum Alloy // Metals. - 2025. - №15. – Р. 746. https://doi.org/10.3390/met15070746. жарияланған күні: 02.07.2025 ж. (Scopus-тағы процентиль-61%, Web of Science – Q2 журналындағы квартиль)

3. Rakhadilov B., Berikkhan K., Satbayeva Z., Zhassulan A., Shynarbek A., Ormanbekov K. Optimization of Cold Gas Dynamic Spray Coatings Using Agglomerated Al-Zn-TiO2 Powders on Steel // Metals. – 2025. – №15. – Р. 1011. https://doi.org/10.3390/met15091011. (Scopus – тегі процентиль-61%, Web of Science – Q2 журналындағы квартиль)

Жарияланды: 11 Қыркүйек 2025 ж.

4. Rakhadilov B., Kakimzhanov D., Mural A., Turabekov Y. Effect of Technological Parameters of Detonation Spraying on the Properties of Cr2O3 Coatings // Coatings. – 2025. - №15. – Р. 943. https://doi.org/10.3390/coatings15080943. (Scopus – тегі процентиль-66%, Web of Science – Q2 журналындағы квартиль)

Жарияланды: 12 тамыз 2025 ж.

Барлық жобалар