Руководитель проекта

Шаврин Олег Иванович, д.т.н., профессор, Машиностроительный факультет, кафедра «Технология производства систем вооружения».

Назначение

Проект предназначен для решения задачи повышения качества и надежности изделий машиностроения за счет организации производства заготовки-полуфабриката (высокопрочной проволоки/калиброванной стали с наноразмерной структурой) с качественно новыми (не имеющих мировых аналогов) механическими характеристиками из конструкционных сталей. Проект позволит решить задачи импортозамещения и обеспечения национальной безопасности по стратегическим приоритетам «Экономический рост», «Наука, технологии и образование».

Область применения

Круг конструкционных сталей и деталей, повышение эксплуатационных характеристик которых требуется, исходя из тенденций развития машиностроения, огромен. Можно назвать следующие:
1. Оборонная техника.
1.1. Стволы артиллерийских систем с прочностью 1400 МПа и выше.
1.2. Стволы стрелкового оружия с повышенной на 20-30% износостойкостью.
1.3. Детали ходовой части транспортных машин - пальцы траков, катки с пониженной на 20-30% массой и повышенной долговечностью в 10 раз и выше.
1.4. Винтовые цилиндрические пружины с пониженной на 30-40% массой и повышенной более чем в 10-20 раз долговечностью (для оборонной техники, оружия, автомобилей, сельскохозяйственной техники, железнодорожного транспорта, амортизационных устройств в строительстве).
1.5. Различные колеса (в том числе железнодорожные и прочие) испытывающие высокие контактные нагрузки в целях повышения износостойкости до 10 раз.
2. Общегражданского назначения.
2.1. Валки станов холодной прокатки листов и ленты в черной и цветной металлургической промышленности с повышением износостойкости до 5 раз.
2.2. Коленчатые и распределительные валы дизельных двигателей, цилиндрические детали типа штоков, штанг гидромеханизмов с повышенной износостойкостью до 5 раз.
2.3. Металлургическая продукция - высокопрочные прутки, проволока с повышенной на 20-30% статической прочностью для изготовления деталей с увеличенной в десятки раз эксплуатационной долговечностью.
2.4. Детали с крупногабаритными плоскими поверхностями с целью уменьшения в десятки раз износа.
2.5. Стальные канаты различного назначения с увеличенным сроком службы не менее чем в 5 раз.
2.6. Кордовая проволока для автомобильных шин с увеличенной в 2-5 раз долговечностью при усталостном изгибе.
2.7. Арматурная сталь с увеличенной на 20-30% прочностью.
2.8. Пружины различного типа и назначения с повышенной до 10 раз долговечностью.

Принцип действия

Основным, отличительным от других технологий, фактором является термодеформационное формирование устойчивой наноразмерной структуры (полигональной субструктуры) наследуемой при определенном сочетании режимов термической обработки материалом деталей изделий машиностроения.
Полученые научные результаты по реализуемости и эффективности процессов формирования наноразмерной структуры и субструктуры позволяют создать производства таких сталей и деталей из них впервые в мире, что значительно повысит конкурентоспособность целого ряда изделий машиностроения и продукции металлургических заводов, например, высокопрочной проволоки широкого назначения и калиброванной стали для ответственных деталей изделий машиностроения и специальной техники.
Это направление исследований включает изучение новых явлений и процессов даже неформулировавшихся и неизучавшихся ранее.

Технические характеристики

При комплексной оценке конструктивная прочность проволоки (образцов калиброванной стали) с наноразмерной структурой на 20-30% выше, чем у проволоки (образцов калиброванной стали) после ОТО.
Экспериментальные образцы конструкционных сталей и деталей изделий машиностроения с наноразмерной структурой в процессе эксплуатации выдерживают рабочие напряжения на 20-30 % больше, чем стали и детали, не имеющие наноразмерной структуры.
Экспериментальные образцы деталей изделий машиностроения, изготовленные из проволоки и калиброванной стали со сформированной наноразмерной структурой, работающие в условиях циклических нагрузок, имеют долговечность не менее чем в 10 раз большую, релаксацию напряжений в 2-5 раз меньшую, материалоемкость на 20-30 % меньшую, чем детали, не имеющие наноразмерной структуры.

Степень готовности к использованию

«Опытный образец», «Опытные технологии», «Экспериментальное технологическое оборудование». Стадия ОКР/ОТР

Конкурентоспособность

Конкурентные преимущества вероятных результатов работы заключаются в показателях положительных характеристик видов продукции, в производстве которой они использоваться.
Планируемый к производству инновационный продукт - проволока с наноразмерной структурой - будет иметь на 20-30% больший уровень прочности и меньшую на 50-70 % цену. В виду того, что сталь с наноструктурой обладает повышенной прочностью и эксплуатационными характеристиками в различных условиях нагружения использование разработанных технологий в производстве деталей изделий машиностроения обеспечит их конкурентное преимущество и по показателям безаварийности и по возможности и по возможности уменьшения массы изделий.
Народно – хозяйственный эффект будет заключаться:
1. В повышении надежности и долговечности изделий машиностроения.
2. В уменьшении нерационального расходования металла.
3. В повышении эффективности работы оборудования из-за уменьшения простоев на ремонтные работы.
4. В уменьшении материалоемкости изделий машиностроения.
5. В организации производства продукции по качественным показателям не имеющей аналогов в мире.
6. Увеличение экспортных возможностей.
7. Снижение производственных издержек, например, при переходе с горячей навивки пружины на холодную, за счет использования высокопрочной проволоки.
Коммерциализация подлежащих разработке технологий не требует экономически нецелесообразных трат, не требует строительства новых предприятий, а может быть осуществлена за счет корректировки технологических процессов, создания нового патентнозащищенного оборудования.

Оценочная стоимость

По результатам проведенного в рамках проекта «Разработка и исследование процессов (технологий) получения стальных конструкционных наноматериалов и изделий из них» технико-экономического обоснования организации производства проволоки/калиброванной стали с наноразмерной структурой:
1. Совокупный объем инвестиций, необходимых для организации производства составляет 1 965,6 млн. рублей.
2. Оборот (выручка) за 10 лет реализации проекта составит 11 440 млн. руб. Объем материальных затрат – 5 110 млн. руб.
3. При ставке дисконтирования 15,1%, рассчитанного как средневзвешенная стоимость капитала (WACC), интегральный экономический эффект (NPV) за 10 лет реализации проекта составит 1 636 млн. руб.
4. Простой срок окупаемости (PP) проекта составит 5,9 лет, с учетом дисконтирования (DPP) – 8,9 лет.
5. Общая бюджетная же эффективность проекта за 10 лет составит 658 млн. руб., т. е на каждый вложенный инвестором рубль федеральный и региональный бюджет получат 40 копеек в виде налогов.

Экономическая целесообразность

Приведенные результаты свидетельствуют о том, что данный проект является экономически целесообразным и его реализация принесет предприятию коммерческий успех.

Авторский коллектив

• Руководитель проекта Шаврин О.И., д.т.н., профессор

Контакты

Телефон: (3412) 77-60-55, доб. 2306.

E-mail: shavrin@istu.ru.