АО УРАЛЬСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ


Основные научно-технические разработки АО «УНИИКМ»

Композиционные материалы.

1.Углерод-углеродный композиционный материал «Граурис».

Материал на основе  трёхмерного каркаса из  углеродной ткани, углеродной нити и комбинированной углеродной матрицы.

2.Углерод-углеродный композиционный материал «Заря».

Материал на основе цельнотканого трёхмерного каркаса из углеродных нитей и  углеродной матрицы.

Патент РФ  № 213009.

3.Углерод-углеродные композиционные материалы «Луч» и «Луч-КМ».

Материалы на основе трёхмерного каркаса из прочной углеродной ткани, углеродной нити и углеродной или комбинированной углеродной матрицы.

Авторское свидетельство СССР на изобретение № 242333.

Перечисленные материалы (п.п. 1, 2, 3) предназначены для изготовления насадков радиационного охлаждения сопловых блоков ракетных двигателей.

4.Углерод-углеродный композиционный материал «Кимф-МБ».

Материал на основе трёхмерного каркаса ортогональной структуры из высокопрочных углеродных нитей и  углеродной матрицы.

Предназначен для  изготовления деталей радиационного охлаждения докритической части сопловых блоков ракетных двигателей.

Авторское свидетельство СССР на изобретение № 258096.

5.Углерод-углеродный композиционный материал «Румб».

Материал на основе трёхмерного каркаса ортогональной структуры из высокопрочных углеродных нитей и  углеродной матрицы повышенной плотности.

Предназначен для  изготовления деталей радиационного охлаждения докритической и критической части сопловых блоков ракетных двигателей.

Авторское свидетельство СССР на изобретение № 256858.

6.Углерод-карбидокремниевый композиционный материал «Кама».

Материал на основе  каркаса из высокопрочной углеродной ткани, углеродной нити  и  комбинированной углерод-карбидокремниевой матрицы, формируемой путём силицирования.

Предназначен для изготовления отсеков и агрегатов наружных корпусов ракетно-космической техники.

7.Высокопористые ячеистые углеродные материалы.

Материалы получают путём дублирования высокопористой структуры сетчато-ячеистого полимера с помощью синтетической термореактивной смолы с углеродным порошком с последующей термообработкой в атмосфере природного газа.

Предназначены для использования в качестве фильтрующих или теплозащитных элементов высокотемпературных газовых сред, расплавов и других сред в разных процессах и в качестве имплантатов медицинского назначения.

Патенты РФ №№ 2089494, 2578151.

8.Композиционный материал на основе трёхмерно армированного каркаса из высокопрочных углеродных нитей и пироуглеродной матрицы осаждённой из газовой фазы методом радиально движущейся зоны пиролиза.

Массивные толстостенные изделия из материала предназначены для изделий авиакосмической высокотемпературной техники.

Патент РФ № 2225353.  

9.Композиционный материал «ТЗК».

Материал на основе цельнотканого трёхмерного  каркаса из углеродных нитей и полимерной матрицы.

Предназначен для изготовления теплозащитных конструкций   ракетно-космической техники.

10.Композиционный материал «ГЭК».

Гибкий материал на основе каркаса из углеродных нитей и прорезиненной ткани.

Предназначен для изготовления гибких нагревателей для наружного обогрева емкостей и трубопроводов.

Технологическое оборудование.

1.Машина круглоткацкая МКТ.

Предназначена для изготовления цельнотканых каркасов из технических нитей в виде осесимметричных оболочек. Каркасы, изготавливаемые на машинах МКТ, имеют трёхмерную структуру армирования, отличаются очень высокой плотностью заполнения объема волокнами, высокой плотностью армирования по заданным направлениям.

Патент  РФ № 2130093.

2.Установка газофазная ГФ-3

Установка для реализации способа термоградиентного уплотнения армирующих волокнистых каркасов пироуглеродом. Крупнейшая в мире.

Авторское свидетельство СССР на изобретение № 208648.

Технологии производства

  1. Технология изготовления, контроля и сборки высокоточных размеростабильных рефлекторов из углепластика (на основе углеродной ленты ЛУ-П/0,1(0,2) и эпоксидного связующего) для антенно-фидерных устройств (АФУ), работающих в различных диапазонах электромагнитных волн.

Разработанный комплекс технических решений обеспечивает изготовление рефлекторов любой формы (различные параболоиды, гиперболоиды, таблично-заданные формы) отражающей поверхности  и геометрии (осесимметричные, офсеты, вырезки различной конфигурации) габаритами до 10 метров.

Патенты РФ: №№ 2117367, 2148880, 2168820, 2177410, 2192694, а также свидетельство на полезную модель РФ № 10290.

  1. Конструкция и технология изготовления комбинированных баллонов высокого давления объемом 38,2 дм3 и 18 дм3 для двигателей коррекции орбит космических летательных аппаратов на рабочее давление 170 кг/см2. Силовая оболочка на цельнометаллическом титановом лейнере выполнена из углеорганопластика на основе высокопрочного жгута Русар-С 600-Б и высокомодульного углеродного жгута ГЖ-23/550К.

Эти баллоны используются на космических платформах «Экспресс»: спутника «AMOS-5» (Израиль), спутника «TELKOM-3» (Индонезия), спутника «Ямал-300К (Россия), платформа «Экспресс-1000» и её модификации  «К-762А», «К762Б» и на некоторых других установках.

  Патенты РФ на эти разработки:  №№ 2 339 865,  2 342 308, 2 343 342.

  1. В сотрудничестве с АО «ОДК- Авиадвигатель» разработаны в рамках НИОКР конструктивные решения и отработана технология изготовления узлов авиадвигателей из композиционных материалов, в том числе звукопоглощающие конструкции, которые позволяют двигателям ПС-90 А2 соответствовать требованиям четвёртой главы ИКАО по уровню шума.

Патенты РФ на эти разработки:  №№ 2 360 136,  2 365 772,  2 346 171, 2 352 798,  2 371 589,  2 355 901 и 2 342 549.

  1. Технологии формирования из углеродных волокон каркасов многомерной структуры, в частности ортогональной, осесимметричной, аксиально-радиально-окружной, ткане-прошивной и других и технологии изготовления на их основе изделий из УУКМ.

Некоторые из указанных структур, в частности, тканые трёхмерно армированные каркасы изготавливаются механизированным методом на круглоткацкой машине.

Патенты РФ на получение подобных УУКМ: №№ 2203218, 2225354.

  1. Технология насыщения каркасов пироуглеродом термоградиентным методом. Разработанный комплекс технических решений обеспечивает изготовление сложнопрофильных и крупногабаритных (диаметром до 2500 и высотой 3000 мм) изделий из УУКМ двойного назначения высокопроизводительным, особенно при изготовлении толстостенных изделий, методом.

Конструктивно-технологическое оснащение и способы изготовления изделий из УУКМ с применением названного метода защищены 26 патентами РФ на изобретения.

  1. Технология насыщения каркасов и заготовок из карбонизованного углепластика пироуглеродом вакуумным изотермическим методом. Разработанный комплекс технических решений обеспечивает изготовление тонкостенных изделий из УУКМ любой формы габаритами до Ø 2000 и h 3000 мм.

На разработанные способы изготовления изделий из УУКМ с применением указанного метода получено 8 патентов РФ на изобретения.

  1. Технология герметизации изделий из УУКМ.

Разработанный комплекс технических решений обеспечивает изготовление герметичных изделий из низкомодульных УУКМ любой формы, габаритами до Ø 2000 и h 3000 мм.

Технология изготовления герметичных конструкций из УУКМ защищена 3 патентами РФ на изобретения.

  1. Технология изготовления изделий из углерод-карбидокремниевых композиционных материалов (УККМ), основанная на процессе силицирования УУКМ. Разработанный комплекс технических решений обеспечивает возможность изготовления изделий любой формы, габаритами до Ø 1600 и h 2500 мм.

Конструктивно-технологическое оснащение и способы изготовления изделий из УККМ защищены более чем 25 патентами РФ на изобретения.

  1. Технология изготовления герметичных изделий из УККМ. В основе технологии лежит паро-жидкофазный метод силицирования. Разработанный комплекс технических решений обеспечивает возможность изготовления объёмно герметичных изделий любой формы из УККМ, обладающих низким модулем упругости и габаритами до Ø 1600 и h 2500 мм.

Технология изготовления герметичных конструкций из УККМ защищена более чем 10 патентами РФ на изобретения.

  1. Технология изготовления пространственно армированных углерод-углеродных и углепластиковых композиционных материалов в виде осесимметричных заготовок на основе цельнотканых каркасов. Процесс ткачества осуществляется по технологии «бесприбойного» ткачества, в которой «прибой» опушки ткани осуществляется натянутым утком без помощи каких-либо элементов уплотнения и распределения нитей.

Технология  бесприбойного ткачества не имеет отечественных аналогов. Сведения о зарубежных аналогах отсутствуют. Детали применяются в ракетно-космической технике как теплозащитные и теплостойкие.

 Патенты РФ на получение подобных УУКМ: №№ 2201893, 2201894.

Системы автоматизации производства 

  1. Системы автоматизированного расчета управляющих программ САП-5К, САП-ЕС, САП-СМ, САП-ПК для металлорежущих станков с ЧПУ.

Системы обеспечили расчёт управляющих программ на вычислительной технике (ЭВМ) нескольких поколений для всего парка имевшегося на предприятиях отечественного и импортного механообрабатывающего оборудования.

Отличительной особенностью этих систем являлось наличие разработанного впервые в СССР инвариантного постпроцессора, позволившего технологу без участия программиста адаптировать систему к любому комплексу «станок-система ЧПУ».

За период с 1975 по 1988 гг. системы  были внедрены на более 100 предприятиях общего машиностроения, обороной, авиационной, электротехнической, судостроительной и радиотехнической промышленности, а в 1985 г. постановлением № 985-Н Главного комитета ВДНХ СССР эти работы были отмечены 11 медалями.

  1. Система автоматизированного расчёта управляющих программ САП-5Н для намоточных станков с ЧПУ.

В 1974-1979 гг. впервые в стране была разработана и внедрена на 7 предприятиях общего машиностроения и оборонной промышленности система расчёта на ЭВМ управляющих программ для изготовления  армированных оболочек корпусов РДТТ из композиционных материалов методом непрерывной спиральной намотки на станках типа КУ и СНП.

Автоматизированный расчёт позволил в сотни раз сократить трудоёмкость расчёта программ, обеспечил возможность оперативной корректировки программ в период их отладки применительно к условиям производства, а также обеспечил необходимое качество намотки изделий.

На способ намотки получено авторское свидетельство СССР на изобретение № 303478.

Производство специального режущего инструмента

  1. Совместно с институтом физики высоких давлений АН СССР впервые разработана и освоена технология синтеза режущих элементов из кубического нитрида бора «CBN-НИБОРИТ» (Ø16мм,H-5мм) для оснащения фрез и резцов для обработки труднообрабатываемых высокотемпературных УУКМ и УККМ. Производство пластин таких размеров в СССР и РФ ранее не производилось. Применение лезвийных инструментов с «НИБОРИТ» обеспечило повышение производительности и стойкости инструментов в 3÷5 раз по сравнению с твёрдым сплавом ВК8.
  2. Разработаны конструкции и технология изготовления лезвийных алмазных резцов и фрез с механическим креплением и напайных пластин на основе режущих пластин из алмазно-твёрдосплавных элементов АТП и кубического нитрида бора «CBN-НИБОРИТ». Инструменты внедрены на пяти предприятиях отрасли и семи заводах «Минхиммаша». Инструментальными заводами упомянутый инструмент не производится.
  3. Разработана и освоена технология изготовления алмазно-абразивных сегментов дисковых и ленточных пил для обработки силицированных и труднообрабатываемых графитов. Сегменты в пилах применялись в АО «УНИИКМ» и трёх заводах по производству графита, что обеспечило повышение стойкости режущих пил в 2÷3 раза по сравнению с твёрдосплавными вставками.
  4. Разработана и освоена технология изготовления шлифовальных кругов из алмазных порошков, порошков гексанита-А и эльбора на органической и керамической связках различных профилей: прямого профиля, плоские, чашечные, тарельчатые, конические, полукругло-выпуклые и др. Применяются для шлифования изделий, оснастки, инструмента и заточки в АО «УНИИКМ» и других предприятиях отрасли для чистовой обработки взамен электрокорундовых кругов.
  5. Разработана и освоена технология изготовления сложно-фасонного алмазно-абразивного инструмента на гальвано-никелевой связке, в общем количестве более 500 типоразмеров концевых инструментов и кругов. Инструмент применяется для обработки прямых и сложно-профильных поверхностей изделий из УУКМ и УККМ. Алмазно-абразивный инструмент аналогичных форм и конструкций промышленностью РФ не выпускается.
  6. Разработана и освоена технология нанесения на режущий инструмент алмазно-абразивного покрытия на гальвано-никелевой связке, модифицированной ультрадисперсным поликристаллическим алмазом (УДА) зернистостью 5÷10 нм, для обработки изделий из упрочнённых УУКМ. Достигнуто повышение стойкости инструментов в 2÷3 раза, по сравнению с инструментом без «УДА».
  7. Разработана и освоена технология изготовления фасонного алмазно-абразивного инструмента на композиционной металлической адгезионно-вакуумной связке «АВС» для обработки высокотемпературных труднообрабатываемых УУКМ и УККМ. Абразивная стойкость инструментов на связке «АВС» в 3÷4 раза выше, чем на гальвано-никелевой связке. В РФ аналогов фасонных алмазно-абразивных инструментов на связке «АВС» не выпускается.

Результаты изобретательской работы

Основные научно-технические разработки АО «УНИИКМ» защищены авторскими свидетельствами СССР и патентами РФ на изобретения в количестве 720 за годы работы института.