Саша Елисеев играючи учился в школе, ему всегда легко давались любые предметы. Он не любил расписывать решение задач или уравнений, а сразу писал ответы. Порой его ругали за такой подход, а он откровенно недоумевал: «Что там расписывать, когда и так все ясно?» Подобная легкость сохранялась по большинству предметов вплоть до выпускного класса, пока не настал час икс и пришло время определяться с выбором будущего вуза. Точку в этом вопросе поставила профориентационная листовка, попавшая ему в руки на дне открытых дверей. В ней одиннадцатиклассника зацепили слова «котлостроение» и «реакторостроение», ставшие ключевыми для поступления в Алтайский государственный технический университет.

Из ядерщиков в «сварщики»

Перед выпуском из вуза будущий инженер крепко задумался над вопросом, на каком объекте ядерной энергетики он хотел бы работать. Но рекрутеров атомных станций очередной выпуск политехников не заинтересовал. Приученный к аналитике, молодой человек объективно оценил складывающуюся ситуацию и нашел рациональное зерно: когда он занимался подготовкой дипломной работы, поймал себя на том, как ему нравится подбирать литературу, что-то моделировать, вести расчеты, проводить эксперименты. Такой расклад пришелся будущему ученому по душе, тем более что монотонная работа конструктора никогда его не привлекала. Александр Елисеев окончательно решил продолжать учебу в аспирантуре. Нашлось и место в только что открывшейся лаборатории контроля качества материалов и конструкций Института физики прочности и материаловедения СО РАН в Томске. Ее возглавлял сегодняшний директор учреждения Евгений Колубаев. Основным направлением работы молодого коллектива стали исследования в области науки о трении. На первых порах Александру, не имеющему знаний материаловедческого профиля, непросто приходилось в изучении предложенной ему темы «Сварка трением с перемешиванием». Но надо знать характер алтайского парня. Александр Елисеев засел за штудирование научной литературы – ему предстояло понять, что уже сделано в мире по этому направлению и какие идеи могут быть интересны и перспективны для дальнейших исследований.

Технология для «Энергии»

В качестве промышленной технологии способ сварки трением с перемешиванием «вернулся» в Россию из Великобритании, хотя первоначальный патент был получен в России в 1967 году. Позднее усовершенствованная версия была запатентована Британским институтом сварки в 1991 году.

– Сама по себе это очень сложная технология, с множеством физических процессов внутри, которые изменяются при трении в зависимости от материала. Тогда-то и возникла задача исследовать ее на физическом уровне. Вот почему, – поясняет молодой ученый, – для таких технологий 20–30 лет не срок: она по-прежнему считается новой, развивающейся. Вследствие этого нельзя категорично утверждать, что технология находит повсеместное применение в мире, хотя и очень востребована. Например, она используется в Airbus при изготовлении конструкций самолетов, а в НАСА – для сварки элементов ракет Falcon.

В России сварка трением с перемешиванием показала наибольшую эффективность в автомобилестроении и в производстве корпусов космических аппаратов. В свое время лаборатория Евгения Колубаева и создавалась как совместный проект с РКК «Энергия» для разработки комплекса диагностики сварных соединений космических аппаратов многоразового использования. Дефекты, которые могут образовываться в этих соединениях при несоблюдении режимов сварки, очень своео­бразны. Они не имеют ничего общего с теми дефектами, которые образуются при сварке плавлением и связаны в основном с пластическими сдвигами материала. Понимание этих механизмов дает возможность не только отрабатывать технологии контроля и качества сварных соединений, но и развивать саму технологию.

– Наша сварка не подразумевает плавление в процессе и позволяет получать высокопрочные соединения, в том числе из перспективных материалов, которые невозможно соединять традиционной сваркой, – поясняет ученый. – Интерес РКК «Энергия» в том и состоял, чтобы изготавливать корпуса космических изделий из новых перспективных сплавов, с использованием сварки трением с перемешиванием.

Сегодня эта технология находит все более широкое применение в строительстве любого вида транспорта, в основном в крупных конструкциях, таких как корпуса, силовые конструкции, топливные баки, резервуары.

Битва титана

Развиваемая в Институте физики прочности и материаловедения технология продолжает совершенствоваться и тиражироваться в мире. Процесс этот бесконечен. Кто-то применяет лазерный предразогрев в области сварки или использует для этих целей токи высокой частоты. А сотрудники ИФПМ пошли по пути исследования ультразвукового воздействия на физический процесс. Оно позволяет улучшить сварку, не допуская избыточного нагревания материала.

– Это старая проблема, – говорит Александр Елисеев, – решить которую не так-то просто: при перегреве свойства могут сильно ухудшиться.

Опять же способов и устройств подвода ультразвука великое множество.

– В настоящее время в рамках федеральной целевой программы при поддержке государства мы работаем по созданию линейки высокопроизводительного роботизированного оборудования сварки трением с перемешиванием, – знакомит с очередным направлением исследований молодой ученый. – Здесь нашим индустриальным партнером выступает чебоксарское предприятие «Сеспель», с которым мы тесно сотрудничаем уже не один год. Цель этого проекта – создать промышленное оборудование для сварки алюминиевых и титановых сплавов.

Есть еще проекты по сварке разнородных материалов, например алюминия с титаном. Сейчас я подаю заявку на проект по разработке технологии сварки алюминия со сталью, в перспективе – на сварку стали с титаном. Нам предстоит решить очень сложную задачу, потому что эти материалы не свариваются традиционными технологиями. Но мы занимаемся поиском решения этой технологической задачи, потому что дальше начинается самое интересное – поведение материалов во время сложного физического процесса.

Правда, работа с титановыми сплавами приводит к очень быстрому износу сварочного инструмента, ведь на него ложатся колоссальные нагрузки – усилие до 3 тонн, очень высокие температуры (1 000–1 200 °С) и высокие скорости трения. Стандартные инструменты для сварки трением с перемешиванием не выдерживают таких условий эксплуатации.

– Но мы подобрали такой материал для инструментов и такие режимы сварки, которые позволяют получать для некоторых титановых сплавов сварные швы с прочностью более ста процентов от прочности исходного материала, – поясняет Александр Елисеев. – Я считаю это успехом, причем неожиданным для меня, потому что, когда эту тему начинал исследовать Евгений Александрович Колубаев, я не видел перспективы и браться за нее не хотел. Но, когда пошли первые результаты, поймал себя на мысли, как это круто и что я тоже хочу принимать участие в этом процессе.

В планах молодого исследователя – подготовка докторской диссертации, которая станет продолжением начатой работы. После кандидатской защиты он ни на минуту не остановился для передышки, а продолжил искать новые темы, нарабатывать материал.

Сейчас, правда, планы Александра и его коллег несколько скорректировал коронавирус.

Одним из результатов работы ученых являются публикации. Когда же наступило время сдавать работы в журналы, случился сбой. Томичам порой приходится ждать ответа по три недели вместо прежних двух дней.

– Нам нужны постоянные коммуникации, наука не может останавливаться, поэтому, несмотря на режим самоизоляции, мы продолжаем работать, – говорит ученый.

Александр Елисеев относится к тому типу людей, которых называют системными. Он дисциплинирован, самодостаточен, четко ставит цель и планомерно идет к ней. Несмотря на широкий кругозор и начитанность, он старается прислушиваться к мнению авторитетных ученых. Среди них – директор ИФПМ Евгений Колубаев, заведующий лабораторией контроля качества материалов и конструкций Валерий Рубцов, старший коллега, с которым начинал делать первые шаги в науке, Сергей Фортуна.

– Я же не могу всё знать, тем более что в этой области работаю всего шесть лет, – поясняет молодой исследователь. – А эти ученые в науке по 20–30 лет, поэтому, когда я что-то делаю, обязательно с ними советуюсь, а решение всегда принимаю сам.

Досье

Александру Елисееву 27 лет. Родился в Барнауле, окончил Алтайский государственный технический университет по специальности «котло- и реакторостроение».

Кандидат технических наук: в 26 лет защитил кандидатскую диссертацию на тему «Закономерности структурно-фазовых превращений в термоупрочняемых алюминиевых сплавах при сварке трением с перемешиванием с ультразвуковым воздействием». Его научным руководителем был доктор технических наук Евгений Колубаев.

Хобби: поет в хоровой капелле ТГУ, играет на гитаре, читает, фотографирует.

Автор: Татьяна Абрамова

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

+ 58 = 60