Відділ cпеціалізованої високовольтної техніки та лазерного зварювання

На протязі своєї наукової діяльності відділ виконав багато теоретичних і експериментальних досліджень для створення й удосконалення джерел живлення  в наступних технологічних напрямках: електронно-променевому зварюванні, лазерному зварюванні, електронно-променевому напиленні та переплаві, радіочастотному  зварюванні, підводному зварюванні, технологічних роботах та фізичних експериментах в космосі. В  наукових роботах знайшли відбиття оригінальні конструкторські та технологічні рішення, а деякі пристрої не мають аналогів у світі. У 1964-1965 р. розроблені  джерела живлення для літної лабораторії, за допомогою якої були досліджені різні засоби зварювання і вибрані найкращі для використання у космосі. Дослідження і винахідницька діяльність сприяли створенню першого в світі технологічного апарату “ВУЛКАН”, роботу якого на ОС “СОЮЗ-6” у жовтні 1969 році здійснювали космонавти В.Кубасов і Г.Шонін. Подальші розробки для серії апаратів типу “ИСПАРИТЕЛЬ” і  “ИСПАРИТЕЛЬ-М”, сприяли проведенню унікальних наукових експериментів на ОС “СОЮЗ-6”,  “СОЮЗ-7” і  ОС “МИР” у 1979, 1980, 1981, 1984, 1987 і 1989 роках космонавтами В.Рюміним, В. Ляховим, Л.Поповим, В.Савіних, В.Коваленок, В.Соловьевим, Л.Кізим, О.Атьковим, Г.Стрекаловим і Ю.Малишевим, Ю.Романенко, С.Крикальовим, А Волковим.  Всебічні дослідження і випробування високовольтного прискорювача електронів  апарату “УРИ” дозволили вкласти його у руку космонавта С.Савицької і  вона провела у 1984 році на ОС  “САЛЮТ-7” важливі  експерименти по електронно-променевому різанню, зварюванню і напиленню у відкритому космосі.  У 1997 році модернізований апарат “УНИВЕРСАЛ” придбало космічне агентство Германії, а національне агентство США орендувало його три роки. Розробка і дослідження прискорювачів електронів великої потужності для наукових досліджень коло земного космічного простору на замовлення ИКИ  АН СРСР і ИЗМИРАН АН СРСР, проведені відділом, дозволили створити унікальну наукову апаратуру  «ЗАРНИЦА». Запуск  апаратів з полігону  “КАПУСТИН  ЯР” у 1973 і 1975 роках приніс важливу наукову інформацію. Значного успіху і визнання набула робота співробітників відділу у міжнародному проекті “АРАКС”, який виконувався на замовлення національного космічного агентства Франції і ИКИ АН СССР. Успішне функціонування прискорювача електронів, потужністю 27кВт дозволило зафіксувати значні ефекти в магніто і іоносфері Землі одночасно коло Антарктиди і Архангельська. В.Д.Шелягін був науковим керівником і  відповідальним розробником  апарату  УЭМ-2, який створювався у рамках міжнародного проекту АПЭКС, у якому приймали участь Україна, Росія, Польща, Чехословаччина, Румунія, Болгарія, Угорщина.  Робота була завершена успішним запуском  апаратури з космодрому Плісецьк у 1991році і тривалим функціонуванням її на орбіті. Апарати  “АРАКС” і “УРИ” демонструвались на багатьох міжнародних виставках у різних країнах миру. У 1978 р. апарат  АРАКС здобув диплом почесті на ВДНХ СРСР, а В.Д.Шелягін нагороджений срібною медаллю.

Під керівництвом і при безпосередній участі зав. відділом В.Д.Шелягіна за найважливішими НДР, виконуваними за спеціальними постановами Уряду та планами НАН України такими, як   “Клен”, “Парус”,   “Логарифм”, “Сирёна”, “Мореход”,  “Сирена МАП”,  “Богульник”, “Янтарь”, “Фракція” та іншіх в період  1968 – 1990 рр., створена, випробувана і впроваджена низка унікальних джерел живлення для  підприемств стратегічного значення.  Створені і впроваджені прецизійні комплекси прискорювачів елементарних часток  потужностю 120 та 300 кВт, напругою 200 кВ (У-906 та ИВ-111).

На замовлення НИАТ Мінавіапрома СРСР по темі  Сирена МАП” створена та впроваджена система живлення для технологічних лазерних комплексів, потужністю 5 кВт (ЛТ1-5). За постановою Уряду, для НПО «АСТРОФІЗИКА», Калужського турбінного заводу, створена та впроваджена система живлення лазеру непереривної дії, потужністю 30 кВт (ЛУРС-30). Створена та випробувана система живлення лазеру 300 кВт.

Розроблені і випробувані погружні та палубні джерела живлення для підводного  різання та зварювання. Застосування одного з цих джерел у рятівних роботах сприяло спасінню  екіпажу затонулого  на Камчатці підводного човна у 1983 р.

Розроблені та впроваджені, починаючи з 1983 року, на багатьох підприємствах України, Росії, США, Канади системи живлення для електронно-променевого напилення (ИВ-113 – ИВ-114, ИВ-118 – ИВ-119).

Вперше в Украйні розроблені, виготовлені та впроваджені на трубопрокатних станах радіочастотні джерела живлення для виготовлення повздовжньоношовних труб, потужністю 160, 250 та 400 кВт (Новомосковський, Одеський, Дергачовський, Покровський трубні заводи, СКМЗ, БелТЭН (Білорусь), Дніпропетровськметалопром).

Результати досліджень, що були проведені,  реалізовані в багатьох джерелах живлення різного призначення від загально промислового до спеціалізованих – космічних. Зав.відділом №77 В.Д. Шелягін був відповідальним виконавцем або науковим керівником в вісімнадцяти наукових роботах, які виконувались за дорученням Уряду, був керівником 31 міжнародної теми.

До найвизначніших досягнень відділу за останній період належать такі:

– досліджено фізичні особливості процесів та розроблено технологічні прийоми квазінеперервного лазерного та гібридного лазерно-дугового зварювання нержавіючих та вуглецевих сталей із застосуванням імпульсно-періодичної модуляції лазерного випромінювання і дуги плавкого електроду;

– встановлено вплив термічних циклів при використанні лазерного і гібридного лазерно-дугового способів зварювання на формування структури металу швів і ЗТВ зварних стикових з’єднань високоміцних сталей 14ХГН2МД, N-A-XTRA-70 та S460M товщиною до 10 мм та на зміну їх показників міцності, пластичності і ударної в’язкості в залежності від умов проходження процесів нагріву-охолодження;

– виконані дослідження фізичних параметрів і технологічних особливостей процесів обробки поверхні та одержання матеріалів із заданими властивостями шляхом застосування спільної дії неперервного оптичного розряду та високочастотної індукційної плазми, які дозволили розробити комбіноване лазерно-плазмове обладнання і відповідні технологічні процеси, які дали можливість при атмосферному тиску сферідізувати, очищувати і подрібнювати до нанорозмірів порошкові матеріали, наносити покриття підвищеної чистоти (у тому числі алмазні плівки), а також одержувати підвищені зносо- і корозійностійкі характеристики наплавлених і модифікованих поверхневих шарів;

– розроблені та відпрацьовані технологічні рекомендації щодо лазерного зварювання типових з’єднань низьколегованих сталей товщиною до 10 мм, які апробовані при лазерному зварюванні елементів конструкції критих вантажних залізничних вагонів;

– розроблено та виготовлено дослідний зразок джерела живлення імпульсно-мікроплазмового зварювання металів з гібридною лазерно-мікроплазмовою зварювальною головкою;

– відпрацьована технологія та виконана розробка обладнання для автоматизованого лазерного зварювання деталей теплообмінників корабельних двигунів, на якому виготовлена дослідна партія деталей;

– відпрацьована технологія лазерного зварювання стикових з’єднань з нещільно прилягаючими крайками з аустенітних нержавіючих сталей, та за рахунок збільшення корозійної стійкості з’єднань, підвищено термін використання корпусів тонкостінних фільтрів для лакофарбової продукції;

– розроблено та виготовлено ручну установку для лазерного зварювання виробів корпусів пасажирських залізничних вагонів швидкісних поїздів;

– створено макетний зразок автоматизованого технологічного комплексу для лазерної обробки на якому відпрацьовано базові технологічні прийоми автоматизованого лазерного зварювання та наплавлення на зразках елементів конструкції соплових блоків ракетних двигунів.

Проект «Розробка наукових основ і технологічних прийомів лазерного зварювання багатокомпонентних жароміцних сплавів для виробів аерокосмічної техніки». (№ Держреєстрації 0117U001223) за цільовою програмою наукових досліджень Відділення фізико-технічних проблем матеріалознавства НАН України «Перспективні конструкційні та функціональні матеріали з тривалим терміном експлуатації, фундаментальні основи їх одержання, з’єднання та обробки» на 2017-2021 рр.

Проект «Відпрацювання технологій лазерної обробки, що застосовуються при виготовленні каркасу аортального клапану з надпружного матеріалу та розробка необхідного технологічного оснащення». (№ Держреєстрації 0117U004950) за цільовою програмою наукових досліджень НАН України «Матеріали для медицини і медичної техніки та технології їх отримання і використання» на 2017-2021 роки.

Відділ №77 «Спеціалізована високовольтна техніка та лазерне зварювання») використовує у своїх дослідженнях та розробках СО₂-лазер з потужністю лазерного випромінювання до 10 кВт та Nd:YAG-лазер з потужністю лазерного випромінювання до 4,4 кВт, що є найпотужнішіми в Україні лазерами для технологічних застосувань.

Окрім того, у наукових дослідженнях відділ №77 використовує волоконний лазер потужністю 400 Вт.

• Державна Премія Української Радянської Соціалістичної Республіки: к.т.н., с.н.с. Шелягін В.Д. (1982 р.).
• Почесне звання “Заслужений діяч науки і техніки України”: к.т.н., с.н.с. Шелягін В.Д. (2004 р.).
•  Почесна грамота Кабінету Міністрів України: к.т.н., с.н.с. Шелягін В.Д. (2009 р.).
•  Відзнака НАН України «За професійні здобутки»: к.т.н., с.н.с. Шелягін В.Д. (2009 р.).
•  Премія Кабінету Міністрів України для молодих вчених за особливі досягнення у номінації “за наукові досягнення”: Сіора О.В. (2013 р.)
•   Премія Київського міського голови для обдарованої молоді за особистий творчий внесок у розвиток міста, високі досягнення у суспільному житті: Сіора О.В. (2012 р.).
• Подяка президії НАН України за багатолітню плідну творчу працю і вагомий особистий внесок у розроблення, вдосконалення і впровадження систем живлення для різноманітних технологічних процесів наземного і космічного призначення:  к.т.н., с.н.с. Шелягін В.Д. (2014 р.).
• Подяка Національного технічного університету України «Київський політехнічний інститут» за багатоплідне науково-технічне партнерство: к.т.н., с.н.с. Шелягін В.Д. (2015 р.).
• Подяка президії НАН України за багатолітню плідну невтомну наукову і науково-організаційну працю та вагомі творчі здобутки у розробленні й впровадженні новітніх технологій зварювання і з’єднання матеріалів:  к.т.н., с.н.с. Шелягін В.Д. (2020 р.).
• Почесна відзнака за особистий внесок у розвиток зварювального виробництва «Товариства зварників України»: к.т.н., с.н.с. Шелягін В.Д. (2020 р.).
•  Почесний диплом Міністерства освіти, науки молоді і спорту України та Національної академії педагогічних наук України за особистий творчий внесок в удосконалення змісту навчально-виховного процесу: к.т.н., с.н.с. Шелягін В.Д. (2011 р.).
•  Стипендіат Президента України: к.т.н. Бернацький А.В. (2008-2010 рр.; ).
•  Стипендіати НАН України: к.т.н. Бернацький А.В. (2006-2008 рр.; 2010-2012 рр.); Сіора О.В. (2008-2010 рр.; 2012-2014 рр.).
•  Друга премія у напрямі «Нові речовини і матеріали» на VII конкурсі науково-технічних проектів  «Інтелектуальний потенціал молодих вчених – місту Києву» Київської міської державної адміністрації: к.т.н. Бернацький А.В., Сіора О.В. (2007 р.).

1. Крівцун І.В., Шелягін В.Д., Хаскін В.Ю., Бернацький А.В., Сіора О.В., Палагеша А.М., Шуба І.В. Спосіб лазерного зварювання двома пучками з різною та однаковою довжиною хвиль. Патент України на корисну модель UA №70369 від 11.06.2012. https://uapatents.com/4-70369-sposib-lazernogo-zvaryuvannya-dvoma-puchkami-z-riznoyu-ta-odnakovoyu-dovzhinoyu-khvil.html
2. Шелягін В.Д., Хаскін В.Ю., Сіора О.В., Бернацький А.В., Палагеша А.М., Шуба І.В. Спосіб газового захисту рідкої ванни при зварюванні лазерним випромінюванням. Патент України на корисну модель UA №69502 від 25.04.2012. https://uapatents.com/4-69502-sposib-gazovogo-zakhistu-ridko-vanni-pri-zvaryuvanni-lazernim-viprominyuvannyam.html
3. Шелягін В.Д., Лукашенко А.Г., Лукашенко Д.А., Хаскін В.Ю., Сіора О.В., Бернацький А.В. Спосіб лазерного зварювання. Патент України на корисну модель UA №68159 від 12.03.2012. https://uapatents.com/6-68159-sposib-lazernogo-zvaryuvannya.html
4. Шелягін В.Д., Шуба І.В., Хаскін В.Ю. Спосіб лазерної обробки модульованим випромінюванням. Патент України на корисну модель UA №71309 від 10.07.2012. https://uapatents.com/6-71309-sposib-lazerno-obrobki-modulovanim-viprominyuvannyam.html
5. В.Д.Шелягін, В.Ю.Хаскін, О.А.Сіора, А.М.Палагеша, Д.В.Вайц, О.В.Долянівська. Спосіб лазерно-дугового зварювання з використанням плавкого електрода. Патент України на корисну модель UA №79204 від 10.04.2013. https://uapatents.com/5-79204-sposib-lazerno-dugovogo-zvaryuvannya-z-vikoristannyam-plavkogo-elektroda.html
6. Шелягін В.Д., Хаскін В.Ю., Лукашенко В.А., Лукашенко Д.А., Лукашенко А.Г. Спосіб лазерного зварювання з широтно-імпульсною модуляцією випромінювання. Патент України на корисну модель UA №109328 від 10.08.2015. https://uapatents.com/4-109328-sposib-lazernogo-zvaryuvannya-z-shirotno-impulsnoyu-modulyaciehyu-viprominyuvannya.html

З 2010 року понад 100 студентів різних курсів Національного технічного університету України “Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського” пройшли практику у відділі №77.