Нанотехнологии в лесном машиностроении

Нанотехнологии в лесном машиностроении

Нанотехнологии способны оказать революционное воздействие на развитие промышленности и, в частности, лесного машиностроения. Специалисты и инженеры лесной промышленности условно относят к наноматериалам дисперсные и массивные материалы, обладающие принципиально новыми свойствами, функциональными и эксплуатационными характеристиками. О том, как они используются в лесном машиностроении – в нашем материале.

На сегодняшний день нанотехнологии служат инструментом повышения эффективности реализации продукции предприятия за счет внедрения наноматериалов, наноустройств, наносистем, способных оказать революционное воздействие на развитие цивилизации. Если в недавнем прошлом нанотехнологии представляли интерес лишь для узкого круга научных специалистов, то сейчас они приобрели практическое значение. Наноматериалами считаются материалы, содержащие структурные элементы различной конфигурации, характерным свойством которых являются крайне малые размеры. То есть те материалы, геометрические размеры которых хотя бы в одном измерении не превышают 100 нм.

Нанотехнологии в лесном машиностроении

Сейчас лесная промышленность и машиностроение потребляет большой объем:

  • наноструктурированных материалов – стали, титана, алюминия и их сплавов, пластмасс, керамики, композиционных материалов;
  • порошковых материалов и комплектующих наноизделий – гидрооборудование и электрооборудование, нанопродукция приборостроения;
  • материалов с памятью.

В перспективе значительный эффект ожидается от внедрения технологических процессов нанесения износостойких, коррозионностойких, жаростойких и водооталкивающих покрытий деталей лесных машин. Такие решения приведут не только к улучшению качеством продукции, но и создадут оптимальные условия для повышения эффективности управления ресурсами предприятия.

Наноструктурированная продукция триботехнического направления и оборудования имеет важное значение для обработки деталей с нанометровой точностью, а также для нанесения нанопокрытий. При этом улучшение соответствующих показателей качества (твердость, прочность, пластичность, жаростойкость, износостойкость, коррозионная стойкость) может быть достигнуто как за счет внедрения технологического процесса (литье, прессование, нанесение покрытий) получения нанотрубок, нанопорошков, фуллеренов, так и за счет соответствующих технологических режимов изготовления заготовок и изделий (равноугольное прессование, термомеханическая обработка), позволяющих избегать возникновение разных видов брака на производстве.

Виды наноматериалов в лесном машиностроении

Одним из показательных примеров эффективного использования наноматериалов в лесной промышленности и машиностроении является использование углеродных наночастиц, обладающих некоторыми свойствами графита и алмаза (фуллеренов). Установлено, что малозначительные добавки фуллеренов смазочные масла заметно улучшают работу узлов трения механизмов лесных машин (подшипники, втулки, зубчатые и шлицевые соединения). Фуллерены имеют шаровидную форму, как шарики в подшипниках, при этом они снижают трение. А высокая механическая прочность молекул снижает вероятность возникновения задиров и уменьшает выработку контактирующих поверхностей. Благодаря таким материалам появилась возможность снизить риск поломки оборудования и устранить различные виды брака на производстве машиностроения.

Для изготовления различных деталей лесных машин используются нанодисперсные порошки оксидов и гидроксидов алюминия, также применяются волокна оксидов и гидроксидов алюминия, обладающие уникальными сорбционными, бактерицидными и каталитическими свойствами. =

Также было разработано около 30 видов алюминиевых наноматериалов, которые упрочнены синтезированными оксидами и/или карбидами со средним размером их частиц от 10 нм до 50 нм. Основным преимуществом этих материалов является их высокая жаростойкость, благодаря которой они могут заменять ряд сталей, титановых сплавов, а также все имеющиеся алюминиевые и магниевые сплавы при температуре эксплуатации 350°С. Из полученных полуфабрикатов изготавливаются различные машины, которые использует лесное машиностроение.

Наноматериалы в лесном машиностроении

В последние годы при помощи нанотехнологий создан новый класс полимерных материалов – нанокомпозиты. Технология их получения состоит в том, что в полимерную матрицу вводятся углеродные нанотрубки. Полученные наноматериалы можно использовать при герметизации различных соединений и в качестве уплотнений.

Использование нанодисперсных наполнителей в полимерных и эластомерных композициях – один из наиболее эффективных способов получения материалов с заданным набором свойств. Например, добавки нанопорошков технического алмазного углерода повышает сопротивление резин к истиранию, а добавки углеродных нанотрубок к эпоксидным смолам увеличивают прочность при растяжении в 1,5-4,0 раза.

Добавление наночастиц в резиновые смеси дает возможность значительно повысить потребительские характеристики, конкурентоспособность шин и резинотехнических изделий российского производства, а также повысить эффективность реализации продукции предприятия. Повышение качества достигается за счет введения в состав резины нанодобавок органической и неорганической природы наноструктурированных кремнекислотных наполнителей и наногелей, наномодифицированных природных минеральных наполнителей, нанодисперсных углеродных наполнителей и других видов добавок.

Металлические нанопорошки в лесном машиностроении используются в качестве плакирующих и антифрикционных присадок к смазочным маслам. Так, например, при создании присадок на основе нанормазмерных порошков необходимо обеспечить их стабильность в моторном масле. Это связано с большой удельной поверхностью частиц, что усиливает их химическую активность и агрегацию. В результате частицы могут слипаться, теряют стабильность и выпадают в осадок. Повышению стабильности нанопорошков в моторном масле способствует наличие на поверхности частиц электрических зарядов, что достигается добавлением в суспензию вспомогательных веществ, например, олеиновой кислоты, которая выступает в качестве стабилизатора.

Нанопорошки цинка, никеля, железа и платины, полученные методом электрического взрыва проводников, используют в качестве добавок к штатным катализаторам синтеза моторных топлив из попутных нефтяных газов и смазочных масел. Применение нанопорошков в качестве добавок к грубодисперсным порошкам улучшает их формуемость и приводит к повышению прочности прессовок.

В лесном машиностроении используется широкий спектр материалов для покрытий и способов их нанесения. В качестве материалов покрытий применяют многокомпонентные материалы с большим набором легирующих элементов, с помощью которых конструкционному материалу детали можно придать комплекс новых свойств (антикоррозионность, термостойкость, износостойкость). Инженеры лесной промышленности знают, что особенно это касается изделий сложной техники, работающих в экстремальных условиях эксплуатации (температура, агрессивная внешняя среда, высокие динамические нагрузки). Без использования специальных покрытий с определенной структурой и составом практически не могут работать детали поршневой группы двигателей внутреннего сгорания и др.

Ознакомиться с полной версией материала и другими публикациями вы можете, оформив подписку на журнал «Главный инженер. Управление промышленным производством» ИД «ПАНОРАМА».

    Настолько полезной была статья?

    Выберите необходимое количество звезд!

    Средний рейтинг 0 / 5. Количество оценок: 0

    Статью еще никто не оценил, будьте первыми.

Got something to share? Let's hear it.

Оставить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *