курган. бизнес
Нам это нано
Репортаж с завода "Сенсор" и интервью с его генеральным директором Виктором Кузнецовым.
1959 год. Калифорнийский технологический институт. На Рождественском обеде Американского физического общества Ричард Филлипс Фейнман, знаменитый физик, один из создателей квантовой электродинамики, начал свою речь так: «Мне хочется обсудить одну малоизученную область физики, которая представляется весьма важной и перспективной… Я говорю о проблеме контроля и управления строением вещества в интервале очень малых размеров». Эта лекция стала знаменитой, а фраза: «Там, внизу, полно места!» разлетелась по всему ученому миру. С этого момента начался отсчет, приближающий нас к нанотехнологической революции.

60 лет спустя мы сидим в кабинете генерального директора самого наукоемкого предприятия в Кургане, и профессор, доктор технических наук Виктор Павлович Кузнецов читает мне персональную лекцию: «Что значит «нано»? Это 10-9 метра. Какова толщина человеческого волоса? 20 микрометров – это всего 2-5. Весь мир давно живет в этом диапазоне измерений, потому что, когда мы перешагнули одну десятую микрометра, все свойства материалов оказались совершенно иными».

Как внедрять новые технологии в арматуростроение и перевести науку в производство – в нашей беседе.
- Виктор Павлович, с чего все начиналось?

- Все спрашивают, почему я назвал предприятие «Сенсор». А ответ – в нашей первой продукции. Сенсор – это чувствительный элемент в приборах. Завод начал жизненный путь с одной комнаты и лаборатории в КМИ, еще когда я заведовал там кафедрой автоматизации. В то время мы выпускали систему контроля параметров центробежного нефтяного насоса. Выгодное маленькое производство. Но затем этот рынок убили производители нефтяных насосов – они начали сами встраивать такие системы. Куда дальше? У меня-то образование техническое, больше к металлу склонен. Это все и решило. В этом здании изначально изготавливали продукцию для животноводческих ферм. После люди торговали здесь сахаром. Когда пришли мы, завод был разобран до косточек. Больше пяти лет восстанавливали все: отопление, инфраструктуру. Сейчас входим в курганский арматурный кластер, позиционируем себя как предприятие, занимающееся научными исследованиями и новыми технологиями. Арматуростроение — консервативная отрасль, в ней сложно продвигать свежие идеи.

- И как вы с этим справляетесь?

- Давайте я расскажу, что удалось сделать. Вопервых, мы занимаемся обработкой, обеспечивающей надежность арматуры. Я специально принес показать вам шпиндель — шероховатость и прочность его поверхности определяет, как долго проработает задвижка. Видите, абсолютно зеркальная поверхность? А теперь попробуйте открыть — легко и плавно скользит. Без нашей обработки трение будет куда сильнее. В чем революция? Мы научились формировать в поверхностном слое нано-структуру. Вот исходная крупнозернистая структура металла (электронограмма слева). А вот эта поверхность – наноструктурированная (электронограмма справа демонстрирует мелкие зерна в поверхностном слое аустенитной стали), для того, чтобы это доказать, нужен просвечивающий электронный микроскоп. Видите, здесь масштаб: 300 и 500 нм. Соответственно, каждое из этих зерен существенно меньше ста нанометров. А материал, структура которого состоит из частиц размером меньше 100 нм, называют наноматериалом. Нам удается наблюдать эти частицы и
выполнять разные технологические процессы, которые позволяют их спекать, перемешивать и проводить еще много операций. Таким образом, мы повышаем износостойкость, долговечность материала не на 5-10%, как кто-то мог бы подумать, а в разы. Мы обеспечиваем коррозионную стойкость, и, даже попав под дождь, поверхность, созданная методом нанотехнологий, не ржавеет годами. Это совершенно новые эксплуатационные свойства, которые можно получить за счет измельчения частиц.

Студентам я всегда привожу такой бытовой пример: берете два вида каши, гречневую и манную, и начинаете каждую из них доставать из кастрюли. Первая, крупная, вся разваливается; вторая – мелкая-мелкая – слипается, вы ее тянете, а она не рассыпается. Примерно то же самое можно сказать и о наноматериале.
Вот, например, послойно сплавленный из специального порошка клин – запорный орган задвижки, перекрывающий поток. В чем плюсы? Первое: такие детали практически не требуют механической обработки на станках в последующем. Второе. Задвижки часто нужны для перекрытия потока коррозионных сред, например кислот. Если выточить клин из нержавеющей стали, его поверхностная прочность и коррозионная стойкость будут
низкими. Сплавленный на принтере материал обладает существенно большей твердостью, он практически не изнашивается.
- Насколько дольше служит такая деталь?

- Срок жизни изделий после нашей обработки, даже при эксплуатации в агрессивной среде с песком и корундом, увеличивается в 2,5-3,4 раза. Эту технологию признали все арматуростроители. Инструмент, с
помощью которого она реализуется, уже хорошо продается в России.

- Это ваша оригинальная разработка?

- Да, мы ее запатентовали. Наше изобретение базируется на больших исследованиях, по теме защищены
три кандидатских и одна докторская. И готовятся еще две. Целая группа людей ежедневно работает не покладая рук, развивая это направление. Сейчас начинаем продажу инструмента, позволяющего получить
такой эффект, на предприятия Беларуси и Казахстана, присматриваемся к дальнему зарубежью. Наши конкуренты в производстве инструмента — только американские и немецкие фирмы. «Впереди планеты всей».
Следующее направление, которое мы развиваем в арматуростроении, – аддитивные технологии.

- Это 3D-принтеры?

- Да, сейчас это самое перспективное направление. Металлорежущие станки оставляют после своей работы огромное количество стружки – детали на них получают методом «вычитания» материала. Отходы в стружку стоят не копейки, ведь они порой состоят из высоколегированных сталей. Аддитивные технологии
подразумевают принцип «сложения» материала без отходов и применяются в космосе, в авиации, в медицине… Вот, например, послойно сплавленный из специального порошка клин – запорный орган задвижки, перекрывающий поток. В чем плюсы? Первое: такие детали практически не требуют механической обработки на станках в последующем. Второе. Задвижки часто нужны для перекрытия потока коррозионных
сред, например кислот. Если выточить клин из нержавеющей стали, его поверхностная прочность и коррозионная стойкость будут низкими. Сплавленный на принтере материал обладает существенно большей твердостью, он практически не изнашивается. Мы одни из первых в мире начали применять аддитивные технологии в арматуростроении.

- Вы сказали, что используете специальный порошок. Что это за материал? Где вы его покупаете?

- В данном случае порошок немецкий, от производителя машины. Пять лет назад ее одним из первых в России купил Уральский федеральный университет, и я был у истоков освоения. Не обошлось без проблем. Тогда как раз ввели санкции, и разрешить это проблему помог лично Франк-Вальтер Штайнмайер – почетный профессор УрФУ, на тот момент министр иностранных дел, а ныне президент ФРГ.

- Арматуростроение – не единственная сфера деятельности «Сенсора». Где-то еще используете 3D-технологии?

- Да, еще в Илизаровском центре создаем из титанового порошка имплантаты для остеоинтеграции.

На самом деле, у нас много направлений, в которых мы начинаем использовать аддитивные технологии. Чтобы всерьез заниматься этим направлением и получать результат, нужна инфраструктура, нужны люди. У нас на «Сенсоре» своя лаборатория, сотрудничаем с УрФУ, Томским политехом и Институтом физики прочности и материаловедения СО РАН, чтобы воспитывать молодых ребят. Пойдемте, я вам покажу.
Материал, структура которого состоит из частиц размером меньше 100 нм, называют
наноматериалом. Нам удается наблюдать эти частицы и выполнять разные технологические процессы, которые позволяют их спекать, перемешивать и проводить еще много операций. Таким образом, мы повышаем износостойкость, долговечность материала не на 5-10%, как кто-то мог бы подумать, а в разы. Мы обеспечиваем коррозионную стойкость, и, даже попав под дождь, поверхность, созданная методом нанотехнологий, не ржавеет годами. Это
совершенно новые эксплуатационные свойства, которые можно получить за счет измельчения частиц.
Первый пункт экскурсии – выставка продукции «Сенсора» с 90-х годов. Начиная с маленьких приборчиков для контроля параметров центробежного нефтяного насоса, и заканчивая блестящей трубопроводной арматурой и фланцевым крепежом.

- У «Сенсора» много исследований посвящено производству крепежных изделий – объясняет директор – даже вышло третье издание нашей книги по технологии изготовления крепежа. И сейчас магистранты продолжают исследования по этой теме.

- Вы ведь не занимаетесь производством на склад, только на заказ?

- Да, все исключительно по заказам предприятий. У нас используется больше тридцати марок стали, все виды стандартов крепежной резьбы. Нам пришлось приобрести инструмент для изготовления крепежа по зарубежным стандартам в Германии – в России никто такого не делает. Вся станкоинструментальная промышленность практически развалена в 90-е годы. Хотя еще в начале 80-х СССР был третьим в мире по
продаже собственных станков.

Вторая остановка – лаборатория – вотчина кандидата технических наук по материаловедению («Единственного в Кургане!» - с гордостью подчеркивает Виктор Павлович) Андрея Скоробогатова. Серьезный молодой человек, выросший на «Сенсоре» от студента до аспиранта, а затем и до кандидата, знакомит нас со своей работой – измерением шероховатости поверхности в 3D. Чуткий американский прибор стоит на специальном столе, гасящем вибрации от цеха и пола, и сканирует вершины и впадины микропрофиля той самой детали с зеркальной поверхностью. На основе полученных данных высчитывает высоту и выстраивает модель в 3D. В результате специалист может выделять параметры шероховатости по ГОСТу или иностранному стандарту.

Еще один современный прибор в лаборатории позволяет проверять микротвердость поверхностей с последующей компьютерной визуализацией. Что это значит? Прибор с очень маленьким усилием (от 25
до 200 грамм) вдавливает специальную пирамидку в поверхность изучаемой детали. И по отпечатку определяет микротвердость.

«Эти два параметра: шероховатость и микротвердость – в конечном счете, помогают нам прогнозировать износостойкость» - гладко подводит к концу рассказ Андрей.

- Еще Андрею Сергеевичу приходится проникать вглубь материала для изготовления крепежа – чтобы проверить структуру материала. Иначе шпильки, которые мы видели, могут повторить «подвиг» своих
собратьев на Саяно-Шушенской ГЭС. Миллиардный ущерб – и все из-за негодного крепежа. Мы производим суперответственные изделия. Есть и другие задачи. Помните, я показывал вам клин? Сейчас проверяем,
как меняется его твердость по глубине после обработки ультразвуком на специальном станке в Екатеринбурге. Еще исследуем, как уменьшить износ инструмента при резании, и в частности при точении. Пытаемся решить
эту задачу за счет разработки систем охлаждения инструмента.
В цеху пахнет маслом и железом, грохочет техника, снуют занятые делом работники – замечая нас, тратят секунду на вежливую улыбку и вновь сосредотачиваются на задачах. «Вот таких станков в России всего три,
этот мы первые завезли сюда из Японии…» - наш провожатый любовно похлапывает металлический бок оборудования. А потом добавляет: «Но главное – сотрудники у нас замечательные. Металл чувствуют, за результат болеют». Мы готовим рабочих в нашем учебном центре – и я горжусь каждым. Они главные люди на предприятии, дают основную прибыль. Да, станки хорошие, но если не знаешь, как их настроить – ничего
не получишь. Все это дает нам преимущество в плане получения заказов – делим с конкурентами первое-второе место в России как производители высокопрочного фланцевого крепежа».

- Вы долго преподавали в КГУ и даже были деканом одного из факультетов…

- Сейчас я работаю на кафедре термообработки и физики металлов Уральского федерального университета. Пять лет пробежало, как я ушел из КГУ. Сейчас умные ребята в основном уезжают. Вот и не с кем работать. В свое время мы на предприятии совместно с кафедрой автоматизации производственных процессов КГУ выпустили цикл лабораторных работ для студентов, при выполнении которых используется новое оборудование для исследования металла. В итоге методички лежат, студентов нет. И интереса ни у кого нет. В вузах должны быть ученые, увлеченные наукой – иначе толку не будет. Поэтому я очень рад, что у нас есть арматурный кластер, в котором состоят прекрасные специалисты – кандидаты и доктора технических наук. Постоянно работающих научных групп всего две – у нас и на МКТ-АСДМ. Уже хорошо. Арматуростроение прекрасно тем, что продукция этой сферы всегда востребована в отличие от прочих отраслей, где рынок
захватили зарубежные фирмы. Это дает нам, как научно ориентированному предприятию, хорошие перспективы.

- С какими трудностями вы сталкиваетесь, коммерциализируя науку, превращая ее в практику?

- Наукой занимаются многие, еще больше получают грантов, но выхлоп… Какие трудности? Надо работать по 12 часов минимум – это первое. Второе – нет современных дорогостоящих приборов, нет живого научного общения.

- Одно из важных условий развития науки – знание о последних исследованиях и данных, полученных за рубежом. Как у вас с этим обстоит?

- Я общаюсь с учеными всего мира. Грош нам цена, если мы не знаем, что происходит у наших коллег. Есть такая платформа – ResearchGate, где ученые, занимающиеся узкой проблемой, могут найти друг друга в течение нескольких минут. Я выкладываю там наши работы, читаю чужие. Совсем недавно, например, у нас вышла новая статья. В течение двух дней ее прочитали более 50 ученых. Что сейчас характеризует работу?
То, сколько раз на нее сослались – индекс цитирования, он же индекс Хирша. Мы уверены, что на нашу статью, вызвавшую живой интерес, будут ссылаться многие.

- Как продвигается ваша совместная работа с Центром Илизарова?

- Мы занимаемся несколькими темами. Уже есть шесть патентов, скоро должен подойти еще один. Сделали новый образец имплантата для собак с ампутированной лапой – так они уже через месяц после операции могут начать ходить. Для восстановления функций утраченных конечностей человека свои изобретения. Например, имплантат, вживляемый в кость, оставшуюся после удаления пальца.

Завершающая часть экскурсии – «иконостас», как называют на «Сенсоре» стену с научными патентами в рамках. «На самом деле их больше восьмидесяти, последние пока не повесили». Еще немного, и свободное место в кабинете закончится. К счастью, свободных стен, гвоздей и блестящих идей на заводе хватит еще на многие годы. ///
Текст: Юлия Киреева
Фото: Евгений Кузьмин
Follow on Facebook
Made on
Tilda