Технически Университет - Варна

Колективът създаде единствените за български университети метод и стенд за ултразвуково изпитване на умора на материалите

Няма нищо вечно, включително най-якостните материали. Когато са подложени на повтарящи се променливи натоварвания (вибрации), устойчивостта на структурите им прогресивно намалява. След хилядите, след милионите цикли се появяват микропукнатини, които постепенно преминават в макропукнатини с рискови размери, водещи в крайна сметка до разрушаване.
Най-показателно в това отношение е библейското предание за разрушаването на град Йерихон преди векове от звуковите вибрации на свещените за евреите тръби. А печалният за нас пример от преди 10 години е „умореният” болт на падналия в река Лим автобус, когато погинаха 12 българчета.
Проектът от спечеления конкурс по програма „Млади учени” на фонд „Научни изследвания” на МОН за 54 388 лева и създаденият стенд за „уморни изпитания” бяха представени пред финала на работата по проекта от инженерен екип на ТУ – Варна. Младите преподаватели са от факултетите „Машинно-технологичен” и „Корабостроителен”: ас. Веселин Михайлов, ас. Радостин Димитров, ас. Найден Спасов, ас. д-р Анелия Стоянова, ас. Татяна Мечкарова, ас. Кръстин Йорданов. Ръководител на проекта е гл. ас. д-р Диян Димитров.

– Какви бяха предимствата ви пред други участници, за да спечелите проведения конкурс, д-р Димитров?
– Конкурсът беше предвиден за всички млади хора до 35 годишна възраст, занимаващи се с научна дейност от всички научни и научноизследователски организации, университети, институти на БАН. Отличени бяха над 100 колектива от различни научни направления, от които в областта „Технически науки” – 15 колектива. От нашия университет тогава получиха финансиране по различни проекти 4 колектива. Оценяването ставаше според представяната в МОН проектна документация, за чието оформяне много ни помогна проф. Венцислав Вълчев. Съответни комисии от министерството по отделните направления класираха кандидатите и очевидно нашият проект „ИЗСЛЕДВАНЕ ЯКОСТТА НА НОВИ СИНТЕРОВАНИ МАТЕРИАЛИ С ПРИЛОЖЕНИЕ В АВТОМОБИЛНАТА ПРОМИШЛЕНОСТ ПРИ ЦИКЛИЧНО НАТОВАРВАНЕ” е отговорил в достатъчна степен на изискванията.
– Финансирането не е голямо, как се справихте?
– Основната част беше изразходена за софтуера и част от апаратурата за самия стенд, с който правим изпитанията ─ ултразвуковият генератор и пиезокерамичният преобразовател. Останалите елементи са проектирани и изработени от нас.
– При представянето на стенда тествахте умората на отделни материали. Разкажете за принципа на работа с него.
– „Уморната реакция” на дадена машинна част може да се прояви след много, много години в зависимост от натоварването. Задачата на изпитанията със стенда е да добием превантивно знание за границата на натоварване при която настъпва умората на такава част не след изминалите години, когато може да са настъпили нежелани последствия, а само за часове и дори минути. Изпитанията за дълготрайност на материалите се свеждат до това колко цикъла биха могли да издържат те при съответно натоварване преди да се разрушат. А това са милиони цикли, като например базата за цветните метали е 100 милиона цикъла на вибриране. Нашият стенд, който работи с 20 000 цикъла в секунда покрива милионите цикли на натоварване на материала за 2 часа. Това е добро постижение за бързина. Основната разлика с конвенционалните машини за изпитване е, че стендът работи в режим на резонанс, т.е вместо да принуждаваме образеца да вибрира по искания от нас начин, ние му създаваме условия той сам да го направи. Това води и до по-ниски енергийни разходи за изпитване. Освен това със стенда могат да се изпитват и керамични и по-крехки материали без опасност за внасяне на неточности от закрепването на образците, защото ги закрепваме едностранно.

Д-р Диян Димитров обяснява принципа на действие на стенда за уморни изпитания

– Стендът е новост за университета, а за страната? Какви са аналозите му в Европа?
– Проучванията, които направихме показаха, че в момента сме единственият колектив у нас, който ползва такъв метод за изпитваме на умора. В други български университети засега не се провеждат подобни изпитания. Водеща страна в това отношение е Франция, с добри постижения са САЩ, Япония, Германия, Австрия, Полша, Португалия. Но стандартна апаратура за улразвукови изпитания на умора по принцип няма. Всяка лаборатория си прави собствен дизайн и си доказва предимствата в изпитанията и с публикациите.
– Какво бъдещо приложение предвиждате за стенда?
– Основно ще ни служи за учебни и научноизследователски цели в лабораторията по съпротивление на материалите. Но условието на фонд „Научни изследвания” е постигнатото като метод по проекта да получи възможно най-широко разпространение за всички, които биха имали такава потребност. Разработката на колектива ни като проект и документация е достъпно за всички желаещи – за изпитания, за научни цели, за защита на дипломни работи, дисертации.
– И в заводски условия ли може да се ползва стенда за изпитания на умора?
– Разбира се. Но едва ли ще е изгодно за всяка фирма от бранша да си разработва собствен стенд, тъй като това е сложна задача, а въпросните изпитания при фирмите не се налагат много често. Мисля, че по-рационално би било да ползват нашата лаборатория за нуждите си.
– С кое постижение при работата по стенда най-много се гордеете?
– С разработката като цяло, тъй като е интердисциплинарна и се наложи да придобием знания в различни научни направления. Но твърде сложно се оказа решението на въпроса по охлаждането на образеца. Водното охлаждане, разбира се, не винаги е подходящо, затова се възприе въздушната система на принципа на вихровата тръба. Не открихме много публикации, поне в страната, за този метод на охлаждане. Предлаганите на пазара вихрови тръби изискват подаване на сгъстен въздух с голям дебит, което е осъществимо предимно в индустриални условия. Решихме въпроса с усилията на включилия се по-късно в екипа ни ас. Кръстин Йорданов, който проектира и изработи вихрова тръба с намален мащаб, отговаряща на изискванията на стенда и на възможностите на лабораторията за захранване със сгъстен въздух.
– Какво остава на финала?
– Да натрупаме база данни за уморната якост на различните материали, по които сега работим. Това са главно синтеровани материали, изработени по метода на праховата металургия. Разбира се ще правим и публикации за устройството на стенда. По досегашните ни публикации и статии вече има интерес, изпратиха ни запитвания, включително от чужбина.

Никола СТЕФАНОВ