Композитные металлы и антифрикционные изделия из них, на основе СВМПЭ (сверхвысокомолекулярного полиэтилена) Липовой Владимир Борисович 1 Описание идеи • Материал будущего , помогает пользователям автомобилей,сельхозтехники,станкового оборудования и бытовых механизмов, решать проблемы износа и преждевременого ремонта антифрикционных узлов. Устанавливая в основных узлах механизма, соприкосновений, элементы из модифицированного сверхмолекулярного полиэтилена далее (СВЭМП сокращенно)продлевает ресурс работы в 2-3 раза.Обладая уникальными характеристиками (СВЭМП прекрасно формуется посредством экструзии и прессовке, при помощи пуансон матриц,готов принять любую, даже очень сложную конфигурацию.При этом модифицируется и изменяет свои количественные характеристики в разных диапазонах.СВМПЭ идеально подходит для антифрикционного материиала ,его структура соответствует низкими потерями на трение,она гетерогенна, и отвечает правилу Шарпи, т.е. представлять собой сочетание твердых и более мягких компонентов. • СВМПЭ наиболее эффективен в работе с хорошей прирабатываемостью, высокой износостойкостью, низким и стабильным коэффициентом трения, хорошей сопротивляемостью, схватыванию и другими качествами. Наличие пор позволяет придавать антифрикционные свойства материалам, которые в литом состоянии ими не обладают соответственно возможно напыление на уже существующие узлы. У материалов из СВЭМП вследствие изменения и перераспределения объема пор происходит необратимая пластическая деформация в поверхностном и прилегающем к нему значительном по глубине (до нескольких миллиметров) приповерхностном слое, тогда как у литых материалов хорошая прирабатываемость обеспечивается только в поверхностном слое толщиной всего в несколько микрометров, вследствие уменьшения шероховатости, в том числе и путем его износа. 2 Описание проблемы • Трудности при проведении ремонта газовых и нефтянных трубопроводов в сложных,климатических и полевых условиях,трудоемкий и затратный ремонт теплотрасс в городах,износ роликовых механизмов метрополитена,хрупкость и недолговечность запчастей при низких температурах ,низкий срок эксплуатации в условиях крайнего севера,постоянно повышаюшиеся цены на драгметалл,полная его замена без потери качества, бронзы,латуни, меди с уменьшенной весовой нагрузкой. • В России по данным ГОСНИТИИ ежегодно списывается 340 тысяч гидроцилиндров,не считая подшипников, втулок,прокладок и.т.д при этом ресурс работ узлов и механизмов , в среднем не превышает 30-40процентов от заявленных. По данным ГОСНТИИ количество тракторов до трех лет службы не превышает по всем сельхозхозяйственным предприятиям АПК Рф и составляет 5.5 % , четыре-восем лет 11,3 % ,девять и более 83,2% ,для зерноуборочных комбайнах, со сроком службы до трех лет составляет 9 %,4-8 лет 13.7%,девять лет и более 73%. Около 75%машинно-тракторного парка в аграрном секторе российской экономике выработало свой срок службы и требует дополнительных затрат на поддержание его в работоспособном состоянии которые в настоящее время составляют более 65млрд.руб. Отдельно стоит отметить состояние теплосетей,которые находятся в крайне тяжелом положении,только в Санкт-Петербурге на ремонт сетей ГВС в этом году выделено 1.5 миллиарда рублей,а всего из бюджета ,запланировано выделить, 9 миллиардов рублей в течении 3 лет. 3 Решение проблеммы ,состав продукта • Напыление и производство защитных покрытий и антифрикционных деталей посредством распылительной установки,экструдера,пуансон матриц - для большинства производственных и обслуживающих отраслей РФ . В качестве термопластичного полимера для формирования защитного слоя выбран модифицированный диоксидом кремния СВМП.Область применения трубопроводов различного назначения,элементы дорожных покрытий арм сетки, георешотки.Перспектива модификации СВМП серой и глиноземом(керамикой) существенно повышает область применения и экономическую привлекательность проекта. Неограниченные возможности повышать качество и температурные режимы материала при помощи нанотрубок и наночастиц ,а также мелкодисперсных порошков различной природы решает многие проблеммы решения которых раньше было невозможно. Уникальные характеристиками СВМП — обусловлены сверхвысокой массе молекул 1.512 млн.Обладая очень низким водопоглощением, в пределах 0,01—0,05 % (для сравнения, у кевлара прочность при намокании уменьшается в 2 раза Отношение предела прочности на разрыв к массе у СВМПЭ на 40 % больше, чем у арамидных соединений типа кевлара. Обладая ползучестью гарантированно стабилизирует механизм работы ,при долговременной статической нагрузки, действующей на растягивание, деформируясь пока существует механическое напряжение продлевая работу до состояния сверхкритического.СВМПЭ имеет достаточно высокий модуль упругости при изгибе — около 1 ГПа и разрушающее растягивающее напряжение в 20—40 МПа .Запредельная износостойкость, низкий коэффициент трения, высокая вязкость разрушения(низкотемпературная надёжность) качества которыми не обладает не один из используемых металлов на сегодняшний день. Так, по износостойкости СВМПЭ при допустимых для него температурах эксплуатации и некоторых абразивах превосходит тефлоны и даже углеродистые стали, и не имеет аналогов по устойчивсти к воздействию большинства кислот и щелочей,микроорганизмов, ультрафиолетовых и гамма излучений. Напыления подлежащих ремонту теплотрасс без кантовки и демонтажа • Напыление на внутреннюю часть труб ГВС и ХВС осуществляется газопламенным способом посредством метода холодного газодинамического напыления.Суть данного метода заключается в устройстве бесшовного полимерного покрытия внутри ремонтируемого участка трубопровода. Метод используется при любой глубине залегания труб и не зависит от типа грунтов, окружающих трубопровод. Область применения полимерного покрытия: стальные и чугунные трубы диаметром 150-900 мм. Целесообразно устройство покрытий при следующих видах повреждений: трещины;свищи;абразивный износ. В связи с тем, что необходима предварительная подготовка, обеспечивающая соосность труб в местах дефектов нецелесообразно применять данный метод при следующих повреждениях: раскрытые стыки труб;смещение труб в стыках. По окончании производства работ металлический трубопровод принимает многослойную конструкцию, внутренняя поверхность которого выполнена из полимерного бесшовного рукава, что в свою очередь, обеспечивает герметичность стенок с достижением их высокой сопротивляемости внешним нагрузкам. Создание биметаллов на базе СВМП для социальной сферы и дизайна Решение проблемы: бизнес-модель • •Рынок для применения СВЭМП огромен,создание номенклатуры изделий по самым важным отраслям как вагоноремонтные заводы,заводы строительных материалов ,те заводы где имеют место быть конвееры а это до 75% всех заводов в России , метрополитены,аграрный технопарк,ремонт теплотрас, дорожных покрытий посредством производства арм. геосеток . На первом этапе создание образцов и получение необходимых документов подтверждающих качество товара, по видам производства .Налаживания призводства запчастей для большинства видов станочного и рем.оборудования по основным характеристикам,создание линейки особо востребованных продуктов из СВМП.Сотрудничество с ЖКХ которым накладно переплачивать за дорогостоящий ремонт труб теплоснобжения и водоснабжения .В качестве основного клиента может выступать метрополитен где износ роликов колосален, а также пищевые производства где затраты на изделия из нержавеющей стали не подходят по тем или иным причинам.Работа с автосервисами, автопарками и таксопарками где важно качество и дешевизна запчастей.Провести полную качественную сравнительную характеристику где приоритетно указать уменьшение шума узлов скольжения подчеркнуть что изделия не требует приработки благодаря повышенной упругости и смазки , уменьшение межремонтного пробега в 3-4 раза, высокая точность позиционирования,амортизирующие и демпфирующие свойства, плавность движения на малых подачах,работа в загрязненных условиях,и.т.д 7 • Zedex - материал якобы российского производства, не имеющий аналогов в нашей стране. С 2006 года «ТД Пластмасс Групп» является единственным поставщиком этих уникальных износостойких полимеров в России. Но при всем уважении ,данная компания использует немецкие технологии не развивая отечественные наработки. Используя немецкое сырье ,предлагает продукцию по ценам не соответствующим реалиям нашей страны.К примеру цена за 1 килограмм среднего по своим характеристикам термопластичного полимера у них начинается от 3 тысяч рублей и выше.К сравнению если взять немодифицированный полимер СВМП немецкого происхождения ,то его цена будет равна 350 рублей за кг,с учетом модификации его порошками алюминия,колоидными растворами кремния и цинка ,то цена снижается с повышением качества почти на треть ,т.е мы в результате получим полимер с отличной с ценою в 250 –300 рублей. • Еще одна отечественная компания Полимер Полинит заслуживает внимания, как очень качественный и надежный производитель изделий из СВМП но ориентируясь только на узколинейные и серьезные проекты,не уделяя вниманию бытовую и социальную потребность в данном виде полимера Конкуренты 8 Описание потенциальной целевой аудитории (клиенты) • Агропромышленный комплекс т.е производство сельхозпродукции, ее переработке и хранении, • а также обеспечивающие сельское хозяйство и перерабатывающую промышленность средствами производства • Металлургический комплекс компании осуществляющие добычу руд металлов, их обогащение, • выплавку металла, производство проката. • Топливно-энергетический комплекс, требует качественных трубопроводов и резервуаров для хранения • и снабжения топливом и электроэнергией все отрасли в том числе и зарубежные • Машиностроение. На долю машиностроительного комплекса приходится почти 30 % от общего • объема промышленной продукции электроника, электротехника, вычислительная техника, робототехника, • приборостроение, сельскохозяйственное и транспортное машиностроение, вагоностроение, • самолетостроение, судостроение и.т.д -все эти отрасли нуждаются в нашей продукции • Строительство,производство сверхпрочных покрытий для геокуполов с напылением норборнадиена, создаст автономный дом не требующий отопления,отбор необходимой тепловой энергии происходит за счет энергии солнца 9 Команда • Тесное сотрудничество с институтом НИЦ "Курчатовский институт" — ЦНИИ КМ "Прометей" — это крупнейший межотраслевой материаловедческий центр страны, признанный лидер в области разработки принципиально новых, имеющих общегосударственное значение перспективных материалов и технологий. • Моя роль проекте - химик технолог, материаловедением я занимаюсь на протяжении 10 лет, а также основное мое образование экономическое, соответственно руководить отделом ПТО тоже буду я. Моя жена специалист по стандартизации и сертификации возьмет на себя часть функций по обеспечению правовой и опытно-конструкторской документации для проекта .Коллеги по работе слесаря 3-6 разряда из МХ-8 помогут с необходимыми слесарными и токарными навыками для запуска производства. Временно понадобиться грамотный электротехник для создания модуля разогрева на экструдоре на основе токов высокой частоты и оператор . В дальнейшем будет необходим проектный отдел как минимум с двумя проектировщиками. 10
