Корундовий щит
Залізниця визнала ефективність технології, винайденої фахівцями із двигунів внутрішнього згоряння з Харківського політехнічного інституту. Приватникам же вона, схоже, ні до чого…
У наступному році поршні з корундовим покриттям почнуть ставити на двигунах маневрових тепловозів ЧМЕ3 Південної залізниці. Застосування такої технології значно збільшує ресурс поршневої групи, а також поліпшує експлуатаційні показники локомотивних моторів. На ці потреби проектом фінансового плану на 2011 рік передбачено 250 тис. грн. Цього має вистачити на оснащення двигунів 10 тепловозів. Однак, як розповів один з авторів розробки старший науковий співробітник ХПІ Василь Гарькавий, є ймовірність того, що вже цього року з її застосуванням відремонтують перші два десятки локомотивів. Але в головному управлінні локомотивного господарства «Укрзалізниці» такої можливості не підтвердили.
20 років гарантії
Харківський політехнічний інститут розробив спосіб зменшення коефіцієнта тертя поршня й поршневої втулки із застосуванням корунду ще в 2005 році. Тоді ж учені запропонували його залізничникам. Але тільки торік після проведення випробувань було дано офіційний висновок про практичну доцільність використання корунду в галузі.
В експериментах брали участь 4 маневрових локомотиви ЧМЕ3. З’ясувалося, що інтенсивність зношування поршнів із корундовим шаром у середньому в 7 разів нижче (!), ніж у серійних виробах. Тобто, поставивши корундові поршні, можна забути про їхню заміну на найближчі 20 років. Крім того, зниження сили тертя спричиняє й зменшення кількості енергії, необхідної для його подолання. Звідси економія пального. Хоча під час випробувань на залізниці не замірялася витрата палива, але такі дослідження проводилися в Харкові. Вони показали, що середньоексплуатаційна витрата пального на кВт∙год виробленої енергії, визначена за діючою методикою, двигуном, оснащеним поршнями з корундовим шаром, менше на 40%, ніж двигуном зі стандартними деталями.
Але головне — це все-таки захист від зношування. Результату вдалося домогтися за рахунок зміцнення поверхневого шару тертьових поверхонь методом так званого мікродугового оксидування. Саме цей спосіб дозволив вирішити головну проблему — закріплення на поверхні алюмінієвого сплаву самого корунду. Основні елементи цієї хімічної реакції — алюміній і кисень. Власне корунд — це і є оксид алюмінію з хімічною формулою Al2O3. Отриманий синтетичним шляхом — це абразивний матеріал, який звичайно використовують для оснащення інструментів, яким потрібна особлива твердість. Наприклад, різальні диски «болгарок».
Новація харківських інженерів полягає в тому, що окислювання алюмінію відбувається під впливом електрики напругою 600—1000 В і густиною струму 50—100 А/дм2.
«Технологія полягає в розкладанні води на кисень і водень у мікроплазмовій дузі на поверхні виробу й примусовому впровадженні атомарного кисню. Глибина проникнення залежить від параметрів струму. Розроблені технологія та устаткування дозволили перетворювати робочі поверхні поршнів на пористий корундовий шар високої міцності без зміни їхніх розмірів», — поділився технічним секретом Василь Гарькавий. При цьому в порах корунду накопичується мастило, що ще більше зменшує коефіцієнт тертя.
Коли якість… б’є по кишені
В Україні права на цей винахід не захищені патентом. Як не дивно, інтелектуальна власність охороняється відповідним документом… США. Це пов’язане з тим, що свого часу цим ноу-хау зацікавилися великі машинобудівні компанії США, такі як «Дженерал Моторс». Однак досі вони так і не придбали патент.
«Укрзалізниці» витрачатися на авторську винагороду не треба. Оплачуватимуться тільки роботи з нанесення корундового шару на установці, виготовленій фахівцями ХПІ. До речі, «Укрзалізниця» буде першою залізничною адміністрацією країн СНД, яка візьме на озброєння таку технологію.
Проте розробка важко торувала собі дорогу на залізничний транспорт. Крім того, учені впевнені, що її поширення позначиться на комерційних інтересах виробників запасних частин — поршнів і поршневих втулок.
— Ми пропонували винахід ВАТ «Автоваз», але нам відповіли: «Навіщо? Ми ж тільки відкрили СТО!» Адже вони мають на заміні деталей прибуток, — розповів Василь Гарькавий.
Однак вітчизняні виробники поршнів не бачать у цьому серйозної загрози скорочення ринку. Як повідомили в харківському АТ «Автрамат» (виробник поршнів, у тому числі й для тепловозів у Харкові), підприємство не очікує якихось змін у ринковій кон’юнктурі у зв’язку з початком промислової експлуатації корундових поршнів. «Робити їх поки ніхто не збирається, наноситимуть корундове напилення під час капітальних ремонтів тільки на деталі, що вже були в ужитку. До того ж для зміни ситуації дуже мало того, що збирається оплатити «Укрзалізниця». Ми ж не плануємо впроваджувати таку технологію в себе. Навантаження на поршні дизельних двигунів не таке велике, щоб їх додатково зміцнювати», — відзначили в «Автраматі».
Загалом, доля винаходу поки невідома. З одного боку, дослідним шляхом доведено, що він усе-таки корисний, з іншого — очевидно, що до використання його в промислових обсягах ще дуже далеко. Також очевидно, що навіч конфлікт інтересів. Винахідникам потрібні замовлення, а виробникам запасних частин і дизельного палива — ринки збуту своєї продукції. Схоже, що тільки державній «Укрзалізниці» корундові поршні потрібні за їхнім прямим призначенням — для збільшення міжремонтних періодів дизельних двигунів маневрових тепловозів.
Довідка «УТГ»
Корунд. Кристалічна форма окису алюмінію — мінерал, який іде за твердістю за алмазом. Ця сполука зустрічається в природі у вигляді рубіну й сапфіру. Крім того, натуральний корунд існує у вигляді зернистих вкраплень в інших породах. У чистому вигляді зустрічається рідко. Наразі основні потреби науки і техніки в корунді забезпечуються за рахунок виробництва штучної речовини, яку одержують із алюмінієвмісних мінералів. Отриманий таким шляхом і потім сильно прожарений матеріал відрізняється великою твердістю й нерозчинністю в кислотах.
