The object of research, development or design (in Russian) : Технологичные способы и термодинамические процессы лазерного восстановления по увеличению ресурса изношенных колес железнодорожного состава при использовании инновационного мобильного комплекса повышенной энергоэффективности

The object of research, development or design (in Kazakh) : Энергия тиімділігі жоғары Инновациялық мобильді кешенді пайдалану кезінде темір жол құрамының тозған дөңгелектерінің ресурсын ұлғайту бойынша лазерлік қалпына келтірудің технологиялық тәсілдері мен термодинамикалық процестері

Aim of work (in Russian) : Создание конструктивно-технологического мобильногоремонтного комплекса с ресурсосберегающей технологией лазерного восстановления изношенных колес железнодорожного состава, позволяющая адаптировать термодинамические процессы лазерной модификации к оптимальной фазовой структурой колеса. Научно-технологические решения проекта обеспечат казахстанские железнодорожные мощности высокопроизводительными ремонтными комплексами и отечественными лазерными технологиями. Повысить конкурентоспособность Казахстана на мировом рынке транспортного машиностроения.

Aim of work (in Kazakh) : Лазерлік модификацияның термодинамикалық процестерін дөңгелектің оңтайлы фазалық құрылымына бейімдеуге мүмкіндік беретін темір жол құрамының тозған дөңгелектерін лазерлік қалпына келтірудің ресурс үнемдеуші технологиясымен конструктивті-технологиялық мобильді жөндеу кешенін құру. Жобаның ғылыми-технологиялық шешімдері қазақстандық темір жол қуаттарын жоғары өнімді жөндеу кешендерімен және отандық лазерлік технологиялармен қамтамасыз етеді. Көліктік машина жасаудың әлемдік нарығында Қазақстанның бәсекеге қабілеттілігін арттыру.

Методы исследования (на русском) : Последовательная реализация всех ключевых логически-взаимосвязанных этапов НИОКР; моделирование атомарных процессов изнашивания колесных пар; синтез технологий создания энергоэффективных ремонтных комплексов и универсального лазерного оборудования модификации поверхностей, автоматизации, наноструктурированных многокомпонентных порошковых технологиях; 3D моделирование, аддитивное прототипирование, алгоротмизация, эмпирические зависимости, неразрушающие методы контроля, металлографические исследования, численные коэффициенты; использование надежных комплектующих мировых производителей лазерного и железнодорожного оборудования.

Методы исследования (на казахском) : Барлық негізгі логикалық-өзара байланысты ҒЗТКЖ сатыларын дәйекті іске асыру; доңғалақ жұптарының тозуының атомдық процестерін модельдеу; энергияны үнемдейтін жөндеу кешендерін және Беттерді модификациялаудың әмбебап лазерлік жабдықтарын, автоматтандыруды, наноқұрылымды көп компонентті ұнтақты технологияларды құру технологияларын синтездеу; 3D модельдеу, аддитивті прототиптеу, Алгоритмдеу, эмпирикалық тәуелділіктер, бақылаудың бұзбайтын әдістері, металлографиялық зерттеулер, сандық коэффициенттер; әлемдік лазерлік және теміржол жабдықтарын өндірушілердің сенімді компоненттерін пайдалану.

Obtained results and novelty (in Russian) : Разработана конструкторская документация и изготовлен экспериментальный образец мобильного инновационного высокопроизводительного ремонтно-восстановительного лазерного комплекса. Разработана лазерная технология восстановления поверхности катания и гребня с адаптивным модулем фокусировки лазера. Установлены зависимости оптимальных параметров режимов восстановления от мартенситной фазовой структуры с износостойкими свойствами. Обоснованы конструкторские параметры проектирования мобильного лазерного комплекса. Экспериментально обоснованы весомость каждого показателя работы инновационного комплекса по диагностике механических свойств качества лазерного покрытия, восстановленной поверхности колеса железнодорожного вагона. Изготовлена 3D модель экспериментального опытного образца инновационного высокопроизводительного ремонтно-восстановительного комплекса. Проведены испытания и экспертиза опытного образца с лазерной техники. Разработана методика определения оптимальной траектории движения лазерной головки при восстановлении. Предложены варианты автоматизации технологических процессов. Научная новизна, о атомарном взаимодействии некоторых видов металлов в мартенситной фазе с легирующим соединением борида никеля только при импульсно-лазерном воздействии. Скоростное воздействие лазера снижает температуру до 240 °С, обеспечивая трансформацию аустенита в мартенсит, протекающую по границе игольчатого феррита, регулируя коэффициент термического расширения материала.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Конструкторлық құжаттама әзірленді және мобильді инновациялық жоғары өнімді жөндеу-қалпына келтіру лазерлік кешенінің эксперименттік үлгісі жасалды. Адаптивті лазерлік фокустау модулі бар шаңғы мен жотаның бетін қалпына келтірудің лазерлік технологиясы жасалды. Қалпына келтіру режимдерінің оңтайлы параметрлерінің тозуға төзімді қасиеттері бар мартенситтік фазалық құрылымға тәуелділігі орнатылған. Мобильді лазерлік кешенді жобалаудың дизайн параметрлері негізделген. Лазерлік жабын сапасының механикалық қасиеттерін диагностикалау бойынша инновациялық кешен жұмысының әрбір көрсеткішінің салмағы, теміржол вагонының дөңгелегінің қалпына келтірілген беті эксперименталды түрде негізделген. Инновациялық жоғары өнімді жөндеу-қалпына келтіру кешенінің эксперименттік тәжірибелік үлгісінің 3D моделі жасалды. Лазерлік техникадан тәжірибелік үлгіні сынау және сараптау жүргізілді. Қалпына келтіру кезінде лазер басының қозғалысының оңтайлы траекториясын анықтау әдістемесі жасалды. Технологиялық процестерді автоматтандыру нұсқалары ұсынылған. Ғылыми жаңалық, мартенсит фазасындағы металдардың кейбір түрлерінің никель боридінің легирленген қосылысымен импульстік-лазерлік әсерде ғана атомдық өзара әрекеттесуі туралы. Лазердің жылдамдыққа әсер етуі температураны 240 °C-қа дейін төмендетеді, бұл материалдың термиялық кеңею коэффициентін реттей отырып, ине ферритінің шекарасынан өтетін аустениттің мартенситке айналуын қамтамасыз етеді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Разработана научно-техническая документация по обоснованному выбору оптимальных параметров технологического процесса лазерного восстановления колесных пар. Обоснованы основные элементы конструкции лазерного модуля, формирующего фазовую структуру. Предложен экономический критерий оценки качество восстановленной поверхности и метод адаптации режимов лазерного воздействия на колесо вагона. Стоимость новой колесной пары 6364 евро, а комплект одногогрузового вагона 25,46 тыс.евро. Изготовление по новой технологии 1464 евро, для одного состава из 75 вагонов составляет 241,56 млн. тенге (439,2 тыс.евро). Значит, восстановление железнодорожных комплексов лазерной технологией экономически целесообразно, т.к. на 23% ниже стоимости новых иностранного производства.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Доңғалақ жұптарын лазерлік қалпына келтірудің технологиялық процесінің оңтайлы параметрлерін негізделген таңдау бойынша ғылыми-техникалық құжаттама жасалды. Фазалық құрылымды құрайтын лазерлік модуль дизайнының негізгі элементтері негізделген. Қалпына келтірілген беттің сапасын бағалаудың экономикалық критерийі және вагон дөңгелегіне лазерлік әсер ету режимдерін бейімдеу әдісі ұсынылды. Жаңа доңғалақ жұбының құны 6364 еуро, ал бір жүк вагонының жиынтығы 25,46 мың еуро. Жаңа технология бойынша 1464 Еуро дайындау, 75 вагоннан тұратын бір құрам үшін 241,56 млн. теңгені (439,2 мың еуро) құрайды. Сонымен, теміржол кешендерін лазерлік технологиямен қалпына келтіру экономикалық тұрғыдан тиімді, өйткені жаңа шетелдік өндіріс құнынан 23% төмен.

Level of implementation (in Russian) : Результаты исследований внедрены в учебный и производственные процессы: АКТ внедрения и использования результатов исследований проекта внедрены в учебном процессе СКУ им. М. Козыбаева №1 - 09/2023 от 14.08.2023г. Открыта и в ведена в реестр РК инновационная новая образовательная программа 6B07107 «Техническая эксплуатация, обслуживание и ремонт вагонов». (Протокол академического совета №9 от 24.05.2023г. и Протокол ученого совета №16 от 26.05.23г)Акт внедрения конструкторской документации по проектированию автономной установки лазерной наплавки для восстановления поверхностей катания и гребня колесной пары железнодорожного вагона № ГРФ-10/2023 от 05.09.2023г. АКТ внедрения № ИРН АР14869177/08-2024/3 ресурсосберегающей технологии лазерного восстановления поверхностей катания и гребня колесной пары железнодорожного вагона от 27.08.2024г. АКТ изготовления № ИРН АР14869177/08-2024 с 3D прототипированием экспериментального образца высокопроизводительного мобильного железнодорожного комплекса с ресурсосберегающей технологией лазерного восстановления колесных пар железнодорожного состава от 15.08.2024г. АКТ № ИРН АР14869177/10-2024 испытания и экспертизы опытного образца восстановленного лазерной технологией с предложенными новыми режимами наплавки колеса железнодорожного состава от 16.10.2024г

Level of implementation (in Kazakh) : Зерттеу нәтижелері оқу және өндірістік процестерге енгізілді: api4869177"теміржол құрамының доңғалақ жұптарын лазерлік қалпына келтірудің ресурс үнемдейтін технологиясы бар жаңа жоғары өнімді мобильді теміржол кешенін әзірлеу және енгізу" жобасының зерттеу нәтижелерін енгізу және пайдалану актісі. М. Қозыбаева 14.08.2023 ж. № 1-09/2023 ҚР тізіліміне 6B07107 "вагондарды техникалық пайдалану, қызмет көрсету және жөндеу"инновациялық жаңа білім беру бағдарламасы ашылды және енгізілді. (Академиялық кеңестің 24.05.2023 ж. №9 ХАТТАМАСЫ және ғылыми кеңестің 26.05.23 ж. №16 ХАТТАМАСЫ) 05.09.2023 ж. № ГРФ-10/2023 теміржол вагонының доңғалақ жұбының сырғанау және жотасының беттерін қалпына келтіру үшін лазерлік балқыманың автономды қондырғысын жобалау бойынша конструкторлық құжаттаманы енгізу актісі. 27.08.2024 ж. № ИРН АР14869177/08-2024/3 Лазерлік қалпына келтіру технологиясымен өнімділігі жоғары жылжымалы теміржол кешенінің эксперименттік үлгісін 3D прототиптеумен № ИРН АР14869177/08-2024 дайындау актісі темір жол вагонының доңғалақ жұбының сырғанау және жотасының беттерін лазерлік қалпына келтірудің ресурс үнемдеуші технологиясын енгізу актісі теміржол құрамының доңғалақ жұптары 15.08.2024 ж. 16.10.2024 ж. темір жол құрамының доңғалағын балқытудың ұсынылған жаңа режимдерімен қалпына келтірілген лазерлік технологияның тәжірибелік үлгісін сынау және сараптау № ИРН АР14869177/10-2024 актісі

Efficiency (in Russian) : Методика имитационного моделирования эксперимента повышает точность и эффективность оценки качества восстановленных колес железнодорожных вагонов. Научная новизна о межатомном взаимодействии тугоплавких материалов на фазовом уровне мартенситного класса под действием лазера обеспечивает возможность управления коэффициентом термического расширения регулируя процессы сжатия, растяжения контролируя микротвердость структуры. Система адаптации режимов лазера под качественные показатели напряженности фазовой структуры снижает количество технологического брака при восстановлении колес на 5%. Эффективность восстановления изношенных колес лазерным источником повысилась на 7%, трудоемкость работ снизилась на 12 чел-часа с каждого изделия.

Efficiency (in Kazakh) : Экспериментті Имитациялық модельдеу әдістемесі теміржол вагондарының қалпына келтірілген дөңгелектерінің сапасын бағалаудың дәлдігі мен тиімділігін арттырады. Лазердің әсерінен мартенсит класының фазалық деңгейінде отқа төзімді материалдардың атомаралық өзара әрекеттесуі туралы ғылыми жаңалық құрылымның микроқаттылығын бақылау арқылы қысу, созылу процестерін реттеу арқылы термиялық кеңею коэффициентін басқаруға мүмкіндік береді. Лазерлік режимдерді фазалық құрылымның кернеулігінің сапалық көрсеткіштеріне бейімдеу жүйесі дөңгелектерді қалпына келтіру кезінде технологиялық ақаулардың санын 5% - ға азайтады. Тозған дөңгелектерді лазер көзімен қалпына келтіру тиімділігі 7% - ға артты, жұмыстың еңбек сыйымдылығы әр өнімнен 12 адам-сағатқа төмендеді.

Field of application (in Russian) : Целевыми потребителями являются эксплуатирующие предприятия, компании, занимающиеся ремонтом и лазерным восстановлением сложных высоконагруженных деталей, Научно-производственные предприятия по проектированию и изготовлению железнодорожного состава и лазерного оборудования.

Field of application (in Kazakh) : Мақсатты тұтынушылар-пайдаланушы кәсіпорындар, күрделі жоғары жүктемелі бөлшектерді жөндеумен және лазермен қалпына келтірумен айналысатын компаниялар, теміржол құрамы мен лазерлік жабдықты жобалау және дайындау бойынша ғылыми-өндірістік кәсіпорындар.