Магнитогорск. Напомним, что в День Российской печати МГТУ пригласил журналистов в святилище науки, чтобы, во-первых, поздравить с праздником, а во-вторых – показать последние результаты своей работы.
Забегая вперёд, скажем, что нам продемонстрировали не какой-то один продукт и даже не какую-то одну линейку продуктов. Нас познакомили с несколькими инновационными разработками, которых объединяет одно – это новое слово в промышленности.
Для начала нас провели в большое помещение, где происходит экспериментальное производство стали – Инжиниринговый центр МГТУ. Гул, характерный для заводских цехов, царил в одном из зданий университета, отражаясь от далёких стен и потолка. Люди в касках и спецодежде – научные сотрудники – проводили непонятные для нас манипуляции рядом с сооружением, похожим на большую цистерну, пока журналисты толпились возле входа – подальше от опасного производства – и ждали пояснений.
Царила некоторая интрига. Нам собирались показать результат загадочных действий научных сотрудников. Мы видели лишь искры плавящегося металла, как от сварки, и несколько непонятных сооружений, расставленных в большом помещении. Сооружения для научных экспериментов выглядят крайне непривычно для глаз обычных людей. Эти агрегаты не похожи на что-либо, виденное нами ранее.
И когда из большой печи вытащили огромную, раскалённую деталь, похожую на батарею, появился такой же раскалённый, огненно-рыжий стержень.
Ну, стержень и стержень, просто выплавили сталь, казалось бы.
«Это криогенная сталь для резервуаров – хранения и транспортировки сжиженного природного газа», – пояснил директор Инжинирингового Центра Термодеформ-МГТУ Павел Полецков. – Новейшая сталь, которая выдерживает очень низкие температуры, такие как в Антарктике. Не в пример своим сёстрам, которые при сильных морозах становятся хрупкими. Испытания проходят при температуре -196 градусов. Надо сказать – это новейшая разработка. Её недавно представили на национальной выставке «ВУЗПРОМЭКСПО-2019».
Агрегат, при помощи которого эту сталь получили на наших глазах – это, как оказалось, вакуумная индукционная печь, интегрированной машиной непрерывного литья заготовок. В ней идёт совмещённый процесс выплавки и тут же – литья.
Итак, получив раскалённый стержень, мы подошли к ещё более необычному научному устройству. Чем-то напоминает по форме треногу, поставленную на бок. Только очень большую, и ноги заменяют большие цилиндрические детали (электроприводы, которые задают вращение валку).
Сотрудники в спецодежде поколдовали возле него – и вновь из машины медленно вышел раскалённый металлический прут, но совсем тонкий. И что же мы узнали?
Аспирант третьего курса, работающий здесь научным сотрудником, Михаил Мальков всё нам рассказал. Да как рассказал! Мы говорили с опытным учёным, который процесс знает от “а” до “я”. Оказалось, мы только что увидели, как создают наносталь. Этот агрегат – стан трёхосевой прокатки – позволяет получить максимальное обжатие. Молодой инженер утверждает, что оно составляет от 70 до 90 процентов. Меняется сама кристаллическая решётка металла. Материал становится прочным и пластичным.
«Изначально берётся заготовка диаметром 30 миллиметров, – поясняет Михаил Мальков. – За счёт больших деформационных обжатий на выходе получается заготовка 10 миллиметров. Благодаря высоким степеням обжатия сформировывается необходимая структура, в дальнейшем это позволяет получить необходимые механические свойства».
Здесь, на территории опытного производства металла, можно постоянно менять его химический состав, термическую и деформационную обработку. Тем самым получают материал нужных характеристик, который потом применяет на своём производстве Магнитогорский металлургический комбинат – главный заказчик разработок – используя рекомендации инженеров МГТУ.
Журналистов заинтересовало – много ли нового внедрено этим научным коллективом, где работают не только профессора и кандидаты, но и аспиранты с бакалаврами?
Оказалось, что, например, линейка сверхпрочной износостойкой инновационной стали марки MAGSTRONG, разработана полностью здесь.
Перед тем, как пройти в другие высокотехнологичные лаборатории увидеть другие любопытные устройства и мощные микроскопы, журналистам показали ещё несколько новинок – два проекта Центра Исследований и разработок МГТУ (РНД – Research And Development center) и компании «Экзорайз».
Для начала – промышленные пассивные экзоскелеты, которых в линейке на данный момент три.
«Данный экзоскелет необходим для того, чтобы нашим сотрудникам на тяжёлом производстве было легче, – презентовал разработку технический директор проекта EXORISE Игорь ЛОЖКИН. – Рассчитан на использование при работе с тяжёлым инструментом более трёх часов. Обеспечивается поддержка рук, с помощью эластомеров настраивается натяжение. Человек может работать долгое время с поднятыми руками, тем самым разгрузив плечевой пояс и спину. Основной упор у нас идёт на позвоночник, так как самым уязвимым участком является место между пятым и шестым поясничными позвонками».
Экзоскелеты настраиваемые, униразмерные. Уже прошли 9 аппробационных этапов. С разработкой научные сотрудники приходили к своим заказчикам – тем, кто этот экзоскелет в дальнейшем будет носить, работникам металлургического комбината.
«Сотрудники надевали экзоскелеты, пробовали, говорили, что им не нравится, что хотят, чтобы им добавили, и так до конечного прототипа, когда они сказали: «да, мы хотим это носить», – поделился подробностями Игорь Ложкин. – Мы прорабатываем стратегию костирования экзоскелетов в рамках средств индивидуальной защиты».
Ещё одной новинкой поделились с нами РНД МГТУ – небольшой аппарат, способный определить газование на коксохимических батареях техническим зрением. Это очень важное слово для экологии, новое во всём мире. Учёные за рубежом пытались найти способ определять, где произошло газование на производстве, но им не удавалось. Однако, если такое внедрить на производство, удастся вовремя определять, а значит и устранять газование. Небольшое устройство оснащено нейросетевым алгоритмом, цифровые и интеллектуальные камеры отслеживают процесс на коксохимических батареях. Так называемое «машинное зрение» – одно из важнейших направлений РНД МГТУ.
После небольшой, но весьма вдохновляющей презентации, мы покинули инжиниринговый центр и перешли в другие лаборатории.
Далее мы столпились в небольшом помещении. Ровная тишина, никакого шума. Дневной свет (а погода выдалась ясная) падал из высоко расположенного окна. Это создавало приятную обстановку. Здесь даже дышалось как-то легко. Всё внимание мы направили на ещё один громоздкий, но невысокий агрегат, белый и металлический, интересный по своей конструкции. Он ничего не производил. Ничего не происходило.
“Вы не увидите здесь никакой динамики”, – сообщил нам позже руководитель НИИ Наносталей Михаил Барышников, который и рассказал обо всём, что находится в этом помещении.
«Это исследовательская лаборатория, где мы проводим различного вида исследования свойств материалов, – рассказал Михаил Павлович. – Мало того, что нужно получить материал, нужно ещё понять – а что мы получили? Здесь абсолютно комплексная лаборатория, где мы можем сказать о свойствах материалов начиная от химического состава заканчивая механическими свойствами, металлографии и так далее. Лаборатория полностью соответствует мировому уровню. Она состоит из трёх блоков: химический анализ, металлографический анализ и механические испытания».
Мы обратили внимание на небольшой кусок металла, неподвижно зажатый на аппаратуре с обоих концов.
Оказалось, он не просто так там стоит. Аппарат предназначен для испытаний на растяжение и на термическую прочность.
В данную секунду на наших глазах также проводились испытания, просто мы о них ничего не знали. Этот кусочек может находиться в таком положении месяцами. Образец подвергается разрушению с компьютерной записью всех параметров нагружения и деформации.
Журналистов интересовало – сколько времени занимает исследование образца? Нам ответили, что если в данную лабораторию принесут образец материала и ничего о нём не скажут, то спустя две-три недели сотрудники будут знать о нём всё: от химического состава до режима термообработки и прокатки.
В следующем помещении нас ждал микроскоп. Не простой, разумеется, а растровый электронный. На экране увидели чёрно-белое изображение. Множество маленьких частиц в беспорядке, больше всего напоминающий рисунок на песке.
Нетрудно догадаться, мы видим перед собой структуру металла при сильном увеличении. Также мы заметили, что россыпь точек на экране перемежают полосы.
«Вот такая полосчатая структура обеспечивает прочностные свойства стали, – отметила доктор химических наук, профессор кафедры материаловедения и литейных процессов Наталья Копцева. – И очень интересно знать расстояния между этими пластиночками, другими способами измерить это расстояние нельзя».
Структура у, казалось бы, монолитного материала неоднородна. Но микроскоп позволяет в каждой конкретной точке увидеть химический состав.
Перейдя в соседний кабинет, журналисты взглянули на последнее устройство. Рассказать про него предоставили Алексею Ишимову, молодому представительному человеку, который, к слову, уже является кандидатом наук. Он же является и хозяином необычной установки – уникального комплекса физического моделирования, как нам объяснили. Перед нами стояло что-то вроде железного шкафа с бесчисленным количеством кнопок и небольшую подсоединённую камеру с прозрачной дверцей, через которую видно, что происходит внутри.
А внутрь помещают образец, чтобы одновременно воздействовать и механически, и термически. Таким образом, можно узнать, как поведёт себя материал, какие свойства продемонстрирует он уже в реальном технологическом процессе. Алексей Ишимов предложил продемонстрировать нам, как работает его комплекс физического моделирования. При нас внутрь камеры положили кусочек металла. В секунду он засветился оранжевым. Он нагрелся до температуры 1200 градусов по Цельсию за считанные мгновения. А вообще, как рассказал руководитель НИИ «Наносталей», на этом комплексе можно имитировать любой термический цикл – от печного нагрева до лазерной сварки, а скорость нагрева – 10000 градусов в секунду. Мы не ошиблись цифрой. Не тысяча, а десять тысяч.
Этим и закончилась наша довольно быстрая, но вместе с тем познавательная экскурсия в мир будущего. И что мы можем сказать? Эти разработки, конечно, очень полезны для производства.
А помогая производству, учёные и инженеры МГТУ имени Г. И. Носова способствуют развитию и госпроектов, разработки идут в оборонную и нефтяную промышленность. Причём в этих разработках участвует много молодых учёных – аспирантов, магистров и бакалавров.
Можно сказать, в данном конкретном университете развиваются стремительными темпами и наука, и сами учёные. И этому способствует то, что есть конкретный запрос, есть конкретные заказчики. Не учёные постоянно сами что-то предлагают – учёные отвечают на конкретные потребности промышленных предприятий. Работая с ними в одной связке, сотрудники университета реализуют самые актуальные и востребованные задачи как предприятия, так и страны, и можно сказать – всего мира. И с другой стороны – наука стремительно развивается сама, имея перед собой реальную цель и сроки.
