По направлению «Оптимизация режима сварки» была разработана математическая модель расчета режима многодуговой сварки от 2-х до 5-ти дуг, что позволяет, отказаться от эмпирического подхода и множества дорогостоящих экспериментов. Методика не имеет аналогов в России и за рубежом. Планируется внедрение методики на ОАО «ЧТПЗ». Проведены эксперименты на Gleeble System 3800. Полученные данные являются основой для создания нового теоретического подхода к расчету вероятности образования трещин в крупных стальных отливках и сварных соединениях.
По направлению «Разработка новых способов противофлокенной обработки поковок и устранение водородного охрупчивания сталей» в отчетном периоде 2014 г. продолжено первопринципное моделирование взаимодействия атомов водорода с межфазными границами. На специально сконструированной установке совместно с ОАО «ЧМК» изучена кинетика выделения водорода из предварительно наводороженных образцов стали 40ХГМ. Был разработан метод расчёта остаточных напряжений при охлаждении стальных поковок с учётом эффектов релаксации для оценки их влияния на образование флокенов. Экспериментально изучена ползучесть среднеуглеродистой легированной стали, используемой для изготовления крупных поковок, и на основании полученных данных построена эмпирическая функциональная зависимость деформации ползучести от температуры и времени.
По направлению «Разработка состава высокопрочных сталей нового поколения для магистральных газопроводов» были определены факторы, влияющие на склонность к деформационному старению сталей с феррито-бейнитной структурой. Экспериментально изучено изменение механических свойств при растяжении и ударной вязкости промышленной трубной стали 06Г2ФБ с феррито-бейнитной структурой в ходе старения при 250 °C. Созданы рекомендации по использованию труб из сталей с феррито-бейнитной структурой в различных условиях эксплуатации.
По направлению «Исследование и моделирование кинетики фазовых превращений в сплавах железа с целью оптимизации их составов и режимов термической обработки» были произведены теоретические разработки: продолжены работы по первопринципному моделированию состояния и поведения атомов примесей внедрения (углерода и азота) в твёрдых растворах на основе железа — совместно с кафедрой общей и теоретической физики. Проведены эксперименты: исследовано сопротивление деформации центробежнолитой трубной заготовки из аустенитной стали типа 08Х18Н10Т в условиях горячей осадки на исследовательском комплексе Gleeble 3800.
По направлению «Создание композиционных материалов с повышенными механическими свойствами» были определены предельные концентрации вводимых частиц в отливки при которых возможно получение высоко-износостойких отливок. Проведены эксперименты: внедрение дисперсных частиц карбидов вольфрама, титана, и также оксидов иттрия в газифицированные модели в различных концентрациях, а также при получении центробежно-литых заготовок.
По направлению «Формирование термохимически устойчивых систем при литье тугоплавких и химически активных сплавов» были произведены теоретические разработки: рассчитаны нестационарные температурные поля в системе «металл-форма», изучены кинетические и термодинамические закономерности поведения компонентов литейных форм, тиглей, сплавов в условиях вакуума и защитных атмосфер, исследован механизм их взаимодействия, рассчитаны свойства защитных атмосфер из инертных газов. Проведены эксперименты: исследованы процессы формообразования для литья интерметаллидных титан-алюминиевых сплавов на установке "Titancast" c применением комплекта оборудования для определения свойств сыпучих материалов и пористых тел и программно-технического комплекса для изготовления сложнопрофильных отливок с использованием СКМ ЛП "Procast".
По направлению «Сорбционные технологии для ликвидации последствий техногенных катастроф» разработан состав и технология изготовления фотокатализатора на основе инертного носителя с регулируемой плотностью и привитых на его поверхности активных фотокаталитических наноцентров. Фотокатализатор предназначен для использования при ликвидации разливов нефтепродуктов в природной среде и очистки загрязненных тяжелыми металлами водоемах. Разработана теоретическая модель функционирования композиционных сорбционно-фотокаталитических систем в режиме саморегулирования.
По направлению «Получение функциональных монокристаллических материалов» в отчетный период были выращены образцы монокристаллов гексаферрита бария, легированного Al, Ti, Co, Ni, Zn, Cu, W, Cr, Si, Mn. Изучены состав, структура и свойства выращенных образцов.
По направлению «Развитие и совершенствование технологии металлотермического восстановления тугоплавких металлов» ведутся работы по получению феррониобия. Создана оригинальная инновационная конструкция печи, позволяющая отводить выделяющиеся при кристаллизации газы, ликвидировать выбросы металла и шлака, повысить выход годного до 95-98%. В перспективе – развитие вакуумирования процесса металлотермии.
По направлению «Термодинамика процессов легирования, рафинирования и модифицирования стали щелочно-земельными и редкоземельными металлами» развитие получили методы термодинамического анализа процессов раскисления, десульфурации, модифицирования стали щелочноземельными металлами, включая барий, и РЗМ. Создана система анализа фазовых равновесий для условий проведения рафинирования цветных металлов. Эти работы носят совершенно оригинальный характер, не имеющий аналогов в мировой научной литературе. В ближайшее время будет рассмотрены влияние отдельных РЗМ на свойства и установлено их влияние на свойства матрицы. По материалам работы издана монография в издательском доме МИСИС.
По направлению «Создание конструкционных материалов с повышенной обрабатываемостью», что достигается за счет введения в металлы на стадии разливки таких элементов как висмут и олово, заменяющие традиционно используемый свинец, запущена в эксплуатацию печь высокого давления, позволяющая вести плавку металла с контролируемой атмосфере при задаваемом давлении; проведена серия экспериментов по получению новых материалов при помощи закупленного и установленного плавильного оборудования; начаты исследования полученного материала с повышенной обрабатываемостью.
По направлению «Исследование процессов горячей деформации трубных сталей» выполнено физическое моделирование процессов горячей деформации сталей 20Х13, 15Х13Н2 и 04Ч13Н4М2, используемых для производства бесшовных труб; проведены микроструктурные исследования и определены условия протекания динамической и статической рекристаллизации в исследуемых сталях.
По направлению «Изучение деформационного поведения жаропрочных хромоникелевых сплавов в условиях горячей деформации» проведено экспериментальное изучение деформационных характеристик жаропрочных хромоникелевых сплавов ХН78Т, ХН60ВТ, ХН35В3ФТ в условиях горячей деформации одноосной осадкой и растяжением; оценены энергии активации процессов, контролирующих горячую деформацию исследуемого сплава; получены аналитические выражения для пиковых и установившихся напряжений деформирования в виде функций параметров Зинера-Холломона
По направлению «Изучение кинетики фазовых превращений в сталях в условиях непрерывного охлаждения» построены термокинетические диаграммы распада аустенита в зоне термического влияния малоуглеродистых трубных сталей; построены термокинетические диаграммы распада аустенита высокоуглеродистых рельсовых сталей. За 2014 год выполнялись работы в рамках хозяйственных договоров с ОАО «Мечел», ОАО «ЧТПЗ», ОАО «РосНИТИ», ОАО «Композит», ОАО «Трубодеталь». Опубликованы две статьи, подготовлены к печати четыре научных работы.
По направлению «Термодинамический анализ фазовых равновесий, реализующихся в системах «жидкий металл-сопряженные вещества», являющихся основой перспективных технологий» разработаны адаптированные методики термодинамического анализа фазовых равновесий, реализующихся в ходе процессов образования различных неорганических соединений в металлических расплавах сложного состава.
По направлению «Анализ фазовых равновесий в многокомпонентных системах, сопряженных с металлическими расплавами» впервые получены экспериментальные по равновесным составам сопряженных фаз, диаграммы систем Cu-S-Me (где Me – Ni, Zn, Fe), Pb-Te-Na, Pb-R-O (где R – As, Sb, Zn, Ca, Mg), Cu-Zr-O, Cu-Zn-Sn-Pb-P-O.
Направление «Разработка ресурсосберегающих технологий вяжущих, клеев и ячеистых жаростойких бетонов на основе высокоглиноземистых промышленных отходов»: исследовано совместное влияние добавок указанных шлаков и суперпластификаторов на основе эфиров поликарбоксилатов (Melflux 1641, 2641, 2651, PP200) на особенности гидратации вяжущего, а также на его основные свойства. Установлено, что обеспечивается эффективное замедление схватывания вяжущего с сохранением высоких прочностных и огнеупорных свойств. Разработаны огнеупорные шлаковые вяжущие с пределом прочности при сжатии 30-50 МПа в 7 сут возрасте, с огнеупорностью 1500-1650С.
Цели исследования:
Эффективных технологий в металлургии, обеспечивающих использование комплексных руд, возможность производства качественных сталей и сплавов на основе требований к их физико-механическим свойствам и химическому составу.
Получение материалов с уникальными свойствами, повышение качества продукции и эффективности металлургического производства на основе исключения затратных переделов.
Создание эффективных энергоблоков, линий электропередач, автома-тизированных систем управления энергоресурсами в металлургии.
Направления:
1. Направление «Выращивание монокристаллических материалов»
Основная работа направлена на получение и изучение свойств магнитных и пьезоэлектрических монокристаллов.
2. Направление «Построение термокинетической диаграммы стали марки 80»
Сталь высокоуглеродистых марок широко используется при производстве канатов, пружин, высокопрочной арматуры и металлокорда. В последнее время среди производителей этих видов продукции наметилась устойчивая тенденция к переходу на марки стали с повышенным содержанием углерода. Сталь марки 70 традиционно используемая при производстве канатов и металлокорда все чаще уступает место стали марки 80, 85, а то и 90. Связано это с необходимостью повышения прочности получаемых изделий при снижении их массы. В связи с этим представляет большой практический интерес построение термокинетических диаграмм высокоуглеродистых конструкционных марок стали полученных на современном металлургическом оборудовании.
3. Направление «Разработка ресурсосберегающих технологий вяжущих, клеев и ячеистых жаростойких бетонов на основе высокоглиноземистых промышленных отходов»
Работы проводились по двум основным направлениям:
ресурсосбережение в технологии высокоглиноземистых огнеупорных вяжущих и заполнителей на основе отходов металлургии;
получение ячеистых жаростойких бетонов для высокотемпературной теплоизоляции, твердеющих в режиме самораспространяющейся экзотермической реакции, на основе высокоглиноземистых промышленных отходов.
4. Направление «Разработка новых способов противофлокенной обработки поковок и устранение водородного охрупчивания сталей»
5. Направление «Разработка состава высокопрочных сталей нового поколения для магистральных газопроводов»
6. Направление «Разработка новых материалов для авиакосмической промышленности и прогнозирование долговечности их эксплуатации и хранения»
7. Направление «Исследование и моделирование кинетики фазовых превращений в сплавах железа с целью оптимизации их составов и режимов термической обработки»
8. Направление "Формирование термохимически устойчивых систем при литье тугоплавких и химически активных сплавов"
Интерметаллидные титан-алюминиевые сплавы являются перспективным материалом для производства литых деталей авиационно-космической техники благодаря комплексу уникальных свойств – невысокой плотности, высокому сопротивлению окислению, ползучести, высокой удельной прочности и модулю упругости, сохраняющимся до температур порядка 850 °С.
Основная работа направлена на исследование процессов формообразования для литья интерметаллидных титан-алюминиевых сплавов на установке "Titancast" c применением комплекта оборудования для определения свойств сыпучих материалов и пористых тел и программно-технического комплекса для изготовления сложнопрофильных отливок с использованием СКМ ЛП "Procast" для моделирования гидравлических и кристаллизационных процессов в литейной форме.
В рамках ПНР-1 по направлению «Контрольно-измерительные и функциональные устройства энергоконтролирующих и энергосберегающих систем» в 2014 г. был разработан метод самодиагностики измерительных первичных преобразователей, основанный на использовании нелинейных свойств функции преобразования – метод нестационарного шума. Метод является принципиально новым и создает основу для исследования и реализации принципов метрологического самоконтроля, основанных на алгоритмических методах анализа выходного сигнала и не требующих доработок конструктива преобразователя.
На основе разработанных моделей и алгоритмов создан прототип комплексного датчика давления способного реализовать, как функции метрологического самоконтроля, так и функции диагностики состояния собственной конструкции. На конструкцию датчика подана заявка на регистрацию РИД.
По направлению «Альтернативная энергетика и ресурсосберегающие технологии» в рамках ПНР-1 в 2014 году разработана математическая модель расчета производительности солнечной опреснительной установки, позволяющая определять экономическую целесообразность использования энергии солнца в системах очистки воды для любого региона.
Проведены лабораторные и производственные эксперименты по исследованию разработанной солнечной опреснительной установки в условиях Южного Урала при использовании вакуумированных солнечных коллекторов и системы слежения за солнцем. Результаты эксперимента показали, использование системы слежения за солнцем увеличивает эффективность устройства на 12%. На основе разработанных моделей и алгоритмов создан экспериментальный образец солнечного опреснителя воды. Проведены прикладные исследования в области создания технологий высоконадежных систем энергоснабжения объектов различного назначения на основе современных устройств альтернативной и гибридной генерации, аккумуляции, распределения и потребления энергии.
По направлению «Геоинформационные системы управления в ЖКХ и бюджетной сфере» выполнены следующие работы: создание ПО «Прототип подсистемы мониторинга объектов сельского хозяйства Челябинской области – раздела сельскохозяйственного мониторинга в геоинформационной системе «Геопортал Челябинской области»; осуществление дешифровки мультиспектральных спутниковых изображений и на их основе проведение геопространственного анализа в сфере сельского и лесного хозяйства; установка референц-станций в г. Челябинск и г. Миасс с целью оптимизации единого геокоординатного пространства в области для проведения высокоточных геодезических, инженерно-изыскательских работ.
По направлению «Теоретические основы создания энерго- и ресурсоэффективных магнезиальных строительных материалов» предложены принципы получения магнезиального вяжущего из магнезиальных пород любой степени закристаллизованности, заключающиеся в использовании при обжиге добавок-интенсификаторов, значительно снижающих температуру декарбонизации магниевой составляющей пород, что обеспечивает энергоэффективность производства и высокие технические характеристики получаемых вяжущих веществ.
Разработана эффективная технология магнезиального вяжущего из широкого спектра магнезиальных пород при пониженных температурах обжига (550…650 °С), что позволяет уменьшить затраты энергии на обжиг, утилизировать накопленные в отвалах породы и является целесообразным как с экономической, так и экологической точки зрения.
По направлению «Многозонные интегрирующие развертывающие преобразователи в системах технологической автоматики и вентильных электроприводах с параллельными каналами регулирования» рассмотрены вопросы моделирования многозонного интегрирующего развертывающего преобразователя для целей использования на объектах социальной сферы (котельные, сети, тепловые электрические станции муниципальных образований).
Проведено моделирование интегрирующего многозонного развертывающего преобразователя с адаптацией к отказам активных компонентов схемы, исследование методов диагностики и автоматического резервирования периферийных устройств автоматики, на базе многозонного интегрирующего развертывающего преобразователя; исследование системы передачи логических сигналов по однопроводной линии связи на основе многозонного интегрирующего развертывающего преобразователя.
По направлению «Синхронный реактивный электропривод с независимым управлением по каналу возбуждения и предельными характеристиками по быстродействию и перегрузочным способностям», для использования на социальных объектах инженерной инфраструктуры и на промышленных предприятиях региона, разработана обобщённая математическая модель электроприводов переменного тока с электродвигателями, имеющими произвольную конфигурацию магнитной цепи, в которой параметры полупроводникового преобразователя в диапазоне частот до половины от несущей аппроксимированы непрерывными динамическими звеньями, параметры электрической машины представлены как распределённые, и отличающаяся тем, что алгоритм параллельного вычисления обобщен для класса электроприводов переменного тока, а в основу построения модели положен критерий минимума расчетного времени.
По направлению: «Устройства и системы управления силовыми вентильными преобразователями для потребителей с нестабильными параметрами источника электроснабжения» разработан, теоретически и экспериментально исследован комплекс силовых вентильных преобразователей, построенных на основе адаптивных интегрирующих систем управления для электроприводов и технологических установок постоянного и переменного тока общепромышленного и специального назначения, в том числе функционирующих с сетью ограниченной мощности, например, с дизель– или ветро-генераторными станциями, характеризующиеся высоким уровнем коммутационных искажений и широким диапазоном изменения амплитуды и частоты напряжения сети. По своим техническим характеристикам комплекс превосходит отечественные и зарубежные аналоги и обеспечивает высокий уровень помехоустойчивости силовых вентильных преобразователей и их способность адаптироваться к нестационарным параметрам источника электроснабжения.
По направлению: «Создание технологий энергоэффективного автоматизированного освещения улиц и зданий на основе регулируемых энергосберегающих источников света» предложена структура интеллектуального локального регулятора, реализующего функции снижения освещенности в заданной зоне, в зависимости от внешних условий, а так же структура систем управления, обеспечивающая гибкую реконфигурацию системы по критерию эксплуатационной надежности с обратной связью; предложена методика определения остаточного ресурса светильников на основе ламп ДНаТ и светодиодных источников; предложены варианты оптимизации функционального резерва светильников для повышения эксплуатационной надежности системы освещения; предложено информационное обеспечение систем управления уличным освещением, обеспечивающее прогнозирование ремонтно-технических мероприятий, мониторинг показателей надежности, а также информационная база данных планирования ремонтно-технического обслуживания; предложены варианты модернизации систем освещения с применением механизма возвратно-целевого финансирования эволюционного внедрения; разработаны блоки управления светильниками и иллюминацией по беспроводным каналам связи и питающей сети;
По направлению «Диспетчеризация инженерных систем ЖКХ» разработана методология интегрированного управления сложными теплоэнергетическими комплексами, позволяющая оптимальным образом согласовывать динамику подсистем и принятие управленческих решений по повышению энергетической эффективности производства; разработаны методы идентификации энергетических характеристик подсистем энергетических комплексов по критериям гарантированной точности и минимизации стоимости энергетических обследований; разработаны методы идентификации оперативных энергетических характеристик технологических объектов, позволяющих оперативное ведение технологических процессов по критерию минимума энергоемкости; разработаны ориентированные модели теплоэнергетических сетей и комплексов, позволяющих решать оперативные задачи парирования возмущений в сложных сетях.
Основные задачи деятельности лаборатории мирового уровня «Проблем энергосбережения в ЖКХ и социальной сфере», в том числе тематика научных исследований:
Разработка теоретических основ энерго- и ресурсосбережения в ЖКХ и социальной сфере.
Создание комплексных систем энергообеспечения, включающих системы энергоснабжения с распределенной когенерацией на базе газотурбинных и газопоршневых энергоагрегатов, альтернативные источники энергии.
Создание технологий мониторинга, анализа энергетической эффективности и регулирования потребления коммунальных ресурсов с использованием интеллектуальных датчиков и исполнительных механизмов.
Создание технологий метрологического обеспечения средств учета энергопотребления на базе мобильного малогабаритного оборудования для калибровки и аттестации.
Создание технологий энергоэффективного автоматизированного освещения улиц и зданий на основе регулируемых энергосберегающих источников света.
Получение высокоэффективных долговечных строительных и специальных материалов.
Разработка автоматизированных систем учета и диспетчерского управления потреблением энергетических ресурсов.
Студенты третьего и пятого курсов кафедр «Экономика торговли» и «Маркетинг и менеджмент» Института экономики, торговли и технологий вышли в финал открытого конкурса исследовательских работ, посвященных развитию розничной торговли.
Конкурс организован фондом «Поколение Ашан» в рамках благотворительной программы «Содействие развитию образования».
Студенты 5 курса ЭиП-560 специальности 032001.65 «Документоведение и Документационное обеспечение управления» факультета «Экономика и предпринимательство» кафедры «Предпринимательство и менеджмент» под руководством к.э.н., доцента Федосеева Андрея Васильевича посетила Государственное бюджетное учреждение Челябинской области «Инновационный бизнес-инкубатор» с целью ознакомления с организацией работы учреждения и предприятий, являющихся его резидентами.
Министерством образования и науки РФ объявлен сбор предложений по формированию тематик федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014—2020 годы».
Южно-Уральский государственный университет имеет положительный опыт побед в этой федеральной целевой программе – в 2013 году победили 7 заявок!
Просим вас принять участие в формировании тематик, так как это значительно повышает шансы на победу в конкурсах в рамках ФЦП.
Такие встречи с судьями стали доброй традицией на факультете и проводятся ежегодно, начиная с 2003 года.
Студенты выслушали напутственные слова от заместителей председателя областного суда Елены Павловны Кашириной и Виктора Петровича Смирнова, председателя судебной коллегии по уголовным делам Игоря Анатольевича Зубенко, начальника Управления Судебного департамента Сергея Ивановича Андреева.