С применением дилатометрического анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии исследованы процессы аустенизации и превращения при последующем охлаждении в низкоуглеродистой мартенситной стали 14Х2Г2НМФБ. Показан мультиплетный характер перехода стали в аустенитное состояние. Постулируются дифференцированные по температуре реализации этапы перехода ферритокарбидной смеси в аустенит и образование аустенита из избыточного феррита. Первый этап образования аустенита контролируется бездиффузионными механизмами фазовой трансформации, тогда как второй носит черты фазового перехода, который контролируется диффузионными механизмами. Каждый из них характеризуется своими значениями энергии активации такого превращения: 1400 и 500 кДж/моль соответственно. По данным дифференциальной сканирующей калориметрии показано, что температура закалки из межкритического, между точками АС1 и АС3, интервала температур, должна быть близкой к температуре завершения второго этапа аустенизации. Предлагается расширить классическое понимание явления «наследственность» в низкоуглеродистых мартенситных сталях и включить в это понятие влияние скорости и термодинамической предыстории материала.

Изучение превращений при охлаждении этой стали позволяет представить их как суперпозицию двух процессов, реализуемых в близких, перекрывающих друг друга интервалах температур.

Ключевые слова: перлит, аустенит, мартенсит, бейнит, сдвиговое превращение, диффузионное превращение, дифференциальная сканирующая калориметрия, низкоуглеродистая мартенситная сталь, структурная наследственность.

Лаптев Сергей Константинович (Пермь, Российская Федерация) – аспирант, кафедра «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: sklaptev@platinum-perm.ru).

Спивак Лев Волькович (Пермь, Российская Федерация) – доктор физико-математических наук, профессор, кафедра «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: lspivak2@mail.ru).

Шацов Александр Аронович (Пермь, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор, кафедра «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: shatsov@pstu.ru).

Гребеньков Сергей Константинович (Пермь, Российская Федерация) – кандидат технических наук, кафедра «Металловедение, термическая и лазерная обработка металлов, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: drive@rtural.ru).

1. Фазовые и структурные превращения в низкоуглеродистых мартенситных сталях / Л.М. Клейнер, Д.М. Ларин, Л.В. Спивак, А.А. Шацов // Физика металлов и металловедение.  2009.  Т. 108, № 2.  С. 161168.
2. Фазовые превращения в сплаве 07Х3ГНМ / Л.М. Клейнер, Л.В. Спивак, А.А. Шацов [и др.] // Вестник Пермского университета. Физика.  2009.  Вып. 1 (27).  С. 100–103.
3. Этапы аустенитизации холоднодеформированной низкоуглеродистой стали в межкритическом интервале температур / Д.О. Панов, Ю.Н. Симонов, Л.В. Спивак, А.И. Смирнов // Физика металлов и металловедение.  2015.  Т. 116, № 8.  С. 846853.
4. Панов, Д.О. Особенности образования аустенита в низкоуглеродистой стали при нагреве в межкритическом интервале температур / Д.О. Панов, А.И. Смирнов // Физика металлов и металловедение.  2017.  Т. 118, № 11.  С. 11381145.
5. Структурно-фазовые переходы в хладостойких в низкоуглеродистых мартенситных сталях, склонных к структурной наследственности / С.К. Березин, А.А. Шацов, С.К. Гребеньков, Л.В. Спивак // Металлы.  2018.  № 3.  С. 9–23.
6. Формирование структуры и свойств низкоуглеродистой мартенситной стали 12Х2Г2НМФТ при закалке / С.С. Югай, Л.М. Клейнер, А.А. Шацов, Н.Н. Митрохович // Физика металлов и металловедение.  2004.  Т. 97, № 1.  С. 107–112.
7. Фонштейн, Н.М. Фундаментальные особенности фазовых превращений низколегированных сталей при термической обработке из межкритического интервала температур / Н.М. Фонштейн // Фазовые и структурные превращения в сталях: тр. шк.-семинара, 17–22 апр., Магнитогорск.  Магнитогорск: Дом печати, 2008.  Вып. 5.  С. 62–75.
8. Кинетика образования аустенита и влияние нагрева в межкритическом интервале температур на структуру стали 08Г2 / В.М. Фарбер, В.А. Хотинов, О.В. Селиванова [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов.  2016.  № 11.  С. 1116.
9. Sarge, S.M. Calorimetry. Fundamentals Instrumentation and Applications / S.M. Sarge, G.W.H. Höhne, W.F. Hemminger.  Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2014.  304 р.
10. Kissinger, H.E. Reaction kinetics in differential thermal analysis / H.E. Kissinger // Analytical Chemistry.  1957.  Vol. 29.  P. 17021706.
11. Дьяченко, С.С. Образование аустенита в железоуглеродистых сплавах / С.С. Дьяченко.  М.: Металлургия, 1982.  128 с.
12. Физическое металловедение: в 3 т. Т. 2: Фазовые превращения в металлах и сплавах и сплавы с особыми физическими свойствами / под ред. Р.У. Кана, П. Хаазена.  М.: Металлургия, 1987.  С. 624.
13. Уманский, Я.С. Физика металлов / Я.С. Уманский, Ю.А. Скаков.  М.: Атомиздат, 1978.  С. 362.
14. Zel'dovich, V.I. Three mechanisms of formation of austenite and inheritance of structure in iron alloys / V.I. Zel'dovich // Metal Science and Heat Treatment.  2008.  Vol. 50, № 9-10.  P. 442–448.
15. Neugebauer Jörg. Structural transformations among austenite, ferrite and cementite in Fe–C alloys: A unified theory based on ab initio simulations / X. Zhang, T. Hickel, J. Rogal [et al.] // Acta Materialia.  2015.  Vol. 99.  Р. 281289.
16. Разумов, И.К. К теории фазовых превращений в железе и стали на основе первопринципных подходов / И.К. Разумов, Ю.Н. Горностырев, М.И. Кацнельсон // Физика металлов и металловедение.  2017.  Т. 118, 
№ 4.  С. 380408.
17. Austenite Formation during Intercritical Annealing / J. Huang, W.J. Poole, M. Militzer, J. Huang // Metallurgical and Materials Transactions A.  2004.  Vol. 35, 
November.  P. 33633375.
18. Principles and Practice / ed. by M.E. Brown.  Amsterdam [et al.]: Elsevier, 1998.  147 p. – (Handbook of Thermal Analysis and Calorimetry, ISSN 1573-4374; Vol. 1).
19. Introduction to thermal analysis. Techniques and Applications / ed. by M.E. Brown.  New York; Boston; Dordricht; London; Moscow: Kliwer Acad. Publ., 2001.  264 p. – (Hot Topics in Thermal Analysis and Calorimetry; Vol. 1).
20. Piątkowski, J. The application of ATD and DSC methods to study of the EN AC-48000 alloy phase transformations / J. Piątkowski, V. Przeliorz, V. Szymszal // Archives of Foundry Engineering.  2017.  Vol. 17, № 2.  P. 207–211.
21. Van Ekeren P. J. Thermodynamic Background to Thermal Analysis and Calorimetry // Principles and Practice / ed. by M.E. Brown.  Amsterdam [et al.]: Elsevier, 1998.  Chap. 2.  Р. 75-145. – (Handbook of Thermal Analysis and Calorimetry, ISSN 1573-4374; Vol. 1).
22. Šesták, J. Termal Analysis. Pt. D. Thermophysical Properties of Solids. Their Measurments and Theoretical Thermal Analysis / J. Šesták.  Amsterdam; Oxford; New York; Tokyo: Elsevier, 1984.  456 p.  (Wilson and Wilson's Comprehensive Analytical Chemistry; Vol. XII).
23. Алешкевич, В.А. Молекулярная физика / В.А. Алешкевич.  М.: Физматлит, 2016.  307 с.
24. Карякин, Н.В. Основы химической термодинамики / Н.В. Карякин.  М.: Академия, 2003.  463 с.
25. Дьяченко, С.С. Наследственность при фазовых превращениях: механизм явления и влияние на свойства / С.С. Дьяченко // Металловедение и термическая обработка металлов.  2000.  № 4.  С. 14–19.
26. Chang, M. Kinetics of bainite-to-austenite transformation during continuous reheating in low carbon microalloyed steel / M. Chang, H. Yu // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials.  2013.  Vol. 20, № 5.  P. 427432.

Представлена новая методика инженерных расчетов для конструкции радиального подшипника скольжения с полимерным покрытием и канавкой, учитывающая сжимаемость. Эта методика позволяет определить ключевые триботехнические параметры.

Целью работы является оценка износостойкости модифицированной конструкции радиального подшипника скольжения при учете сжимаемости смазочного материала.

На основе уравнения движения, исследуемого жидкого смазочного материала, уравнения неразрывности и уравнения состояния получены новые математические модели, учитывающие дополнительно сжимаемость смазочного материала.

Результаты исследования. Расширены возможности практического применения разработанных математических моделей улучшенной конструкции радиального подшипника, которые позволяют оценивать рабочие характеристики таких подшипников. Исследование показало, что подшипник с модифицированной конструкцией, включающей полимерное покрытие и канавку, существенно повышает свои эксплуатационные показатели. Отмечено снижение коэффициента трения и повышение несущей способности подшипника, по сравнению с традиционными вариантами. В результате удалось увеличить срок службы подшипника, что значительно для его использования в промышленности.

Модифицированная конструкция радиального подшипника скольжения позволила уточнить при учете дополнительного фактора – сжимаемости смазочного материала – несущую способность на 7–9 %, а коэффициент трения – на 6–8 % в диапазоне исследованных режимов.

Таким образом, это исследование представляет собой значимый вклад в изучение радиальных подшипников скольжения. Результаты этого труда могут быть применены для улучшения конструкций подшипников, что будет способствовать повышению их надежности и долговечности в разных секторах промышленности.

Ключевые слова: сжимаемость, модифицированная конструкция, покрытие, гидродинамический режим, истинно вязкий смазочный материал, точное решение, оценка износостойкости.

Болгова Екатерина Александровна (Ростов-на-Дону, Российская Федерация) – аспирант кафедры «Высшая математика», Ростовский государственный университет путей сообщения (Российская Федерация, 344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2, e-mail: bolgova_katya6@mail.ru).

Мукутадзе Мурман Александрович (Ростов-на-Дону, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Высшая математика» Ростовский государственный университет путей сообщения (Российская Федерация, 344038, г. Ростов-на-Дону, пл. Ростовского Стрелкового Полка Народного Ополчения, 2, e-mail: murman1963@yandex.ru).

1.   Isaacs, N.S. Liquid phase high pressure chemistry / N.S. Isaacs. New York – Chichester Brisbane – Toronto: Wiley-Interscience, 1981. – 414 p.

2.   le Noble, W.H. Organic high pressure chemistry / W.H. le Noble. – Amsterdam – Oxford – New York – Tokyo: Elsevier, 1988. – 489 p.

3.   Marcus, Y. The compressibility of liquids at ambient temperature and pressure / Y. Marcus, G.T. Hefter // Journal of Molecular Liquids. – 1997. – Vol. 73–74. – P. 61–74.

4.   Kiselev, V.D. Pressure effect on the rate and equilibrium constant of the Diels-Alder reaction 9-chloroanthracene with tetracyanoethylene / V.D. Kiselev, E.A. Kashaeva, A.I. Konovalov // Tetrahedron. – 1999. – Vol. 55. – P. 1153–1162.

5.   Riddick, J.A. Organic solvents / J.A. Riddick. – New York: John Wiley & Sons, 1986. – 1325 p.

6.   Cibulka, I. Liquid densities at elevated pressures of l-alkanols from C1 to C10: a critical evaluation of experimental data / I. Cibulka, M. Zikova // Journal of Chemical & Engineering Data. – 1994. – Vol. 39. – P. 876–886.

7. Глушко, С.П. Исследование технологии электроискрового нанесения покрытий, легирования и упрочнения / С.П. Глушко // Advanced Engineering Research. – 2021. – № 21(3). – С. 253–259. DOI: 10.23947/2687-1653-2021-21-3-253-259

8. Формирование качества поверхностного слоя при абразивной обработке полимеркомпозитных материалов / М.А. Тамаркин, Э.Э.Тищенко, А.В. Верченко, В.М. Троицкий // Advanced Engineering Research. – 2020. – № 20(3). – С. 235–242. DOI: 10.23947/2687-1653-2020-20-3-235-242

9.   Исследование вязкоупругих и адгезионно-прочностных свойств и разработка эффективных вибропоглощающих композиционных полимерных материалов и покрытий машиностроительного назначения / С.С. Негматов, Н.С. Абед, Р.Х. Саидахмедов [и др.] // Пластические массы. – 2020. – № 7–8. – С. 32–36. DOI: 10.35164/0554-2901-2020-7-8-32-36

10. Павлычева, Е.А. Разработка полимерной композиции для получения защитного покрытия на металлических поверхностях / Е.А. Павлычева // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2022. – № 2. – С. 33–36. DOI: 10.17513/mjpfi.13355

11. Харламов, П.В. Применение физико-химического подхода для изучения механизма образования вторичных структур фрикционного переноса на поверхности контртела / П.В. Харламов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2021. – № 3(83). – С. 37–45. DOI: 10.46973/0201-727X_2021_3_37

12. Mathematical Model for a Lubricant in a Sliding Bearing with a Fusible Coating in Terms of Viscosity Depending on Pressure under an Incomplete Filling of a Working Gap / D.U. Khasyanova, M.A. Mukutadze, A.M. Mukutadze, N.S. Zadorozhnaya // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. – 2021. – № 50. – С. 405–411. DOI: 10.3103/S1052618821050083

13. Петухов, Д.С. Выбор и идентификация модели упруговязкопластичности наполненного фторкомпозита по данным испытаний на свободное и стесненное сжатие / Д.С. Петухов, А.А. Адамов, И.Э. Келлер // Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don). – 2022. – № 22(3). – С. 180–192. DOI: 10.23947/2687-1653-2022-22-3-180-192

14. Исследование развивающихся повреждений при изгибном нагружении полимерных композиционных материалов и их идентификация методом акустической эмиссии / А.А. Брянский, О.В. Башков, И.В. Белова, Т.И. Башкова // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. – 2022. – № 2. – С. 7–16. DOI: 10.18323/2782-4039-2022-2-7-16

15. Experimental and theoretical investigation on the hydrochromic property of Ni(II)-containing coordination polymer with an inclined 2D–3D polycatenation architecture /
S.-Z. Wen, S.-D. Zhong, W.-Q. Kan [et al.] // Journal of Molecular Structure. – 2022. – No. 1269. – Р. 133753. DOI: 10.1016/j.molstruc.2022.133753.

16. Interconnected MXene/Graphene network constructed by soft template for multi-performance improvement of polymer composites / L. Jin, W. Cao, P. Wang [et al.] // Nano-Micro Letters. – 2022. – No. 14(1). – P. 133. DOI: 10.1007/s40820-022-00877-7

17. Robertson, B.P. Evaporation-controlled dripping-onto-substrate (DoS) extensional rheology of viscoelastic polymer solutions / B.P. Robertson, M.A. Calabrese // Scientific Reports. – 2022. – No. 12(1). – P. 4697.

18. Иваночкин, П.Г. Применение антифрикционных полимерных композиционных полимерных покрытий в тормозной рычажной передаче локомотивов / П.Г. Иваночкин, И.В. Больших, Т.З. Талахадзе, Е.П. Больших // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2022. – № 1(85). – С. 16–22. DOI: 10.46973/0201-727X_2022_1_16

19. Study on the effect of the sealers on the steel surface layer modified by electrical discharge machining / P.G. Ivanochkin, D.S. Manturov, S.A. Danilchenko, K.I. Karpenko // Solid State Phenomena. – 2021. –No. 316. – P. 713–719.

20  Брянский, А.А. Идентификация источников акустической эмиссии в полимерном композиционном материале в условиях циклического растяжения / А.А. Брянский, О.В. Башков // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. – 2021. – № 3. – С. 19–27. DOI: 10.18323/2073-5073-2021-3-19-27

21  Saha, S. Shielding behavior of electrokinetic properties of polystyrene latex particle by the adsorption of neutral poly(ethylene oxide) / S. Saha, Y. Adachi // Journal of Colloid and Interface Science. – 2022. – No. 626. – P. 930–938. DOI: 10.1016/j.jcis.2022.06.154

22  Кирищиева, В.И. Исследование износостойкости радиального подшипника с полимерным покрытием, работающего на микрополярном смазочном материале / В.И. Кирищиева, М.А. Мукутадзе // Омский научный вестник. 2022; 4(184): 41–45. DOI: 10.25206/1813-8225-2022-184-41-45

23  Comparative study of the aging behavior of plasma activated hexamethyldisiloxane-based plasma polymers and silicone elastomer thin films / T. Egghe, R. Ghobeira, R. Morent [et al.] // Progress in Organic Coatings. – 2022. – No. 172. – P. 107091. DOI: 10.1016/j.porgcoat.2022.107091

24. Simultaneous realization of antifouling, self-healing, and strong substrate adhesion via a bioinspired self-stratification strategy / P. Hu, R. Xie, Q. Xie [et al.] // Chemical Engineering Journal. – 2022. – No. 449. – P. 137875. DOI: 10.1016/j.cej.2022.137875

25. Повышение износостойкости радиального подшипника с нестандартным опорным профилем и полимерным покрытием на поверхности вала с учетом зависимости вязкости от давления / Х.Н. Абдулрахман, В.И. Кирищиева, М.А. Мукутадзе, В.Е. Шведова // Frontier Materials & Technologies. – 2022. – № 4. – С. 9–17. DOI: 10.18323/2782-4039-2022-4-9-17

26. Исследование износостойкости подшипника скольжения c полимерным покрытием опорного кольца, имеющего канавку / В.В. Василенко, В.И. Кирищиева, М.А. Мукутадзе, В.Е. Шведова // Advanced Engineering Research (Rostov-on-Don). – 2022. – № 22(4). – С. 365–372. DOI: 10.23947/2687-1653-2022-22-4-365-372

27. Хасьянова, Д.У. Установление закономерности повышения износостойкости модифицированного радиального подшипника скольжения / Д.У. Хасьянова, М.А. Мукутадзе // Проблемы машиностроения и надежности машин. – 2023. – № 2. – С. 71–81. DOI: 10.31857/S0235711923010066

28. Кирищиева, В.И. Повышение износостойкости радиального подшипника c нестандартным опорным профилем и полимерным покрытием на поверхности вала / В.И. Кирищиева, Е.О. Лагунова, М.А. Мукутадзе // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. – 2023. – Т. 27, № 2(100). – С. 15–23. DOI: 10.54708/19926502_2023_27210015

Аддитивные технологии или 3D-печать представляют собой инновационный и рациональный подход к изготовлению изделий из различных материалов. Послойная наплавка, в отличие от традиционных методов получения изделий, позволяет значительно сократить отходы и время производства. Среди существующих технологий аддитивного производства электродуговое выращивание выделяется большими возможностями, такими как высокая производительность и высокие механическими свойства получаемых изделий. В настоящее время в ракетной технике, космонавтике и авиационной промышленности применяются изделия из мартенситно-стареющих сталей. Их уникальные характеристики обеспечивают надежность и долговечность конструкций, что особенно важно в условиях повышенных нагрузок и агрессивной среды.

Исследование посвящено изучению влияния стратегии аддитивной наплавки на формирование макроструктуры и микроструктуры мартенситно-стареющего сплава Dratec-1.6356. Данный сплав разработан для восстановления и наплавки инструмента и штампов. Для наплавки использовался роботизированный комплекс на базе робота Fanuc, источника питания и сварочной СМТ-горелки компании Fronius. Были проведены структурные исследования наплавленных образцов, зон сплавления между слоями с целью определения структурных составляющих, их количества и равномерности их распределения в объеме образца. Используя сравнительный анализ химических составов, установлено, что металл, полученный наплавкой методом СМТ, близок по своему составу к мартенситно-стареющей стали 03Н18К9М5Т. Представлены результаты рентгенофазового анализа, была дана количественная оценка образовавшихся фаз в наплавленных образцах, а именно: мартенсит, остаточный аустенит, интерметаллидные соединения. Исследования фазового состава наплавленных образцов проводились на продольных шлифах методом идентификации рефлексов.

Ключевые слова: аддитивные технологии, 3D-печать, послойное выращивание, мартенситно-стареющие стали, СМТ-метод, стратегия наплавки, микроструктура, интерметаллидные соединения, рентгенофазовый анализ, высокопрочные стали.

Мосягин Илья Анатольевич (Пермь, Российская Федерация) – аспирант кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: iluha_mos@mail.ru).

Ольшанская Татьяна Васильевна (Пермь, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов, Пермский национальный исследовательский политехнический университет университет (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: tvo66@mail.ru).

1. Additive manufacturing (3D-printing): A review of materials, methods, applications and challenges / Tuan D. Ngo, Alireza Kashani, Gabriele Imbalzano, Kate T.Q. Nguyen, David Hui // Composites Part B: Engineering. – 2018. – Vol. 143. – P. 172–196. DOI: 10.1016/j.compositesb.2018.02.012

2. Многослойная электронно-лучевая наплавка проволочным материалом / С.В. Варушкин, Д.Н. Трушников, Е.С. Саломатова, В.Я. Беленький, Г.Л. Пермяков // Вестник ПНИПУ. – 2019. – № 4. – С. 1–3.

3. Худойкулов, Н.З. Аддитивное производство металлических конструкций / Н.З. Худойкулов / Н.З. Худойкулов // Композиционные материалы – 2019. – № 3. – С. 1–2.

4. Bastin, A. Progress of additive manufacturing technology and its medical applications / A. Bastin, X. Huang // ASME Open J. Eng. – 2022. – Vol. 1. – 010802.

5. A review of various materials for additive manufacturing: recent trends and processing issues / M. Srivastava, S. Rathee, V. Patel, A.Kumar, P.G. Koppad // J. Mater. Res. Technol. – 2022. – Vol. 21. – P. 2612–2641.

6. Syed, W.U.H. Effects of wire feeding direction and location in multiple layer diode laser direct metal deposition / W.U.H. Syed, L. Li // Appl. Surf. Sci. – 2005. – Vol. 248. – P. 518–524.

7. Rathor, S. Introduction to additive manufacturing: concepts, challenges, and future scope / S. Rathor, R. Kant, E. Singla // Industry 4.0: Concepts, Processes and System. / eds Ravi Kant Hema Gurung. Boca Raton. CRC Press. – 2023. – P. 192–217.

8. Robotic tool-path generation for complex and overhangangled parts through offline programming / S. Rathor, S. Kumar, E. Singla, R. Kant, C.K. Nirala // AIR ’23: Proceedings of the 2023 6th International Conference on Advances in Robotics. – 2023. – P. 1–5.

9. Microstructure and mechanical properties of maraging 18Ni-300 steel obtained by powder bed based selective laser melting process / W. Wu, X. Wang, Q. Wang [et al.] // Rapid Prototyp. J. – 2020. – Vol. 26. – P. 1379–1387. DOI: 10.1108/RPJ-08-2018-0189

10. Microstructure and mechanical properties of selective laser melted 18Ni-300 steel / K. Kempen, E. Yasa, L. Thijs [et al.] // Phys. Procedia. – 2011. – Vol. 12. – P. 255–263. DOI: 10.1016/j.phpro.2011.03.033

11. Experimental investigation and statistical optimization of the selective laser melting process of a maraging steel / G. Casalino, S.L. Campanelli, N. Contuzzi [et al.] // Opt Laser. Technol. – 2015. – Vol. 65. – P. 151–158. DOI: 10.1016/j. optlastec.2014.07.021

12. Effect of remelting processes on the microstructure and mechanical behaviours of 18Ni-300 maraging steel fabricated by selective laser melting / Jun Song, Qian Tang, Qixiang Feng [et al.] // Mater. Char. – 2022. – Vol. 184. – P. 111648. DOI: 10.1016/j.matchar.2021.111648

13. High-power laser powder bed fusion of 18Ni300 maraging steel: processing optimization, microstructure, and mechanical properties / Huang Gao, Wei Kaiwen, Jinfeng Deng [et al.] // Mater. Sci. Eng., A. – 2022. – Vol. 856. – P. 143983. DOI: 10.1016/j.msea.2022.143983

14. Optimization of selective laser melting parameters and influence of post heat treatment on microstructure and mechanical properties of maraging steel / James Mutua, Shinya Nakata, Tetsuhiko Onda, Zhong-Chun Chen // Materials & Design. – 2018. – Vol. 139. – P. 486–497. DOI: 10.1016/j.matdes.2017.11.042

15. Characterization of laser direct deposited metallic parts / Yongzhong Zhang, Mingzhe Xi, Shiyou Gao, Likai Shi // Journal of Materials Processing Technology. – 2003. – Vol. 142, Iss. 2. – P. 582–585. DOI: 10.1016/S0924-0136(03)00663-0

16. The effect of heat input on the microstructure and mechanical properties of 18Ni 300 maraging steel fabricated by arc directed energy deposition / Jian Zhang, Jikang Fan, Junqiang Xu, Dongqing Yang, Yong Peng, Kehong Wang // Materials Science and Engineering: A. – 2023. – Vol. 884. – P. 145545. DOI: 10.1016/j.msea.2023.145545

17. Терентьев С.А. Разработка технологии и оборудования аддитивного производства металлических изделий плазменной наплавкой плавящимся электродом: специальность 05.02.10 «Сварка, родственные процессы и технологии»: автореф. … канд. техн. наук / Терентьев С.А.; Пермский национальный исследовательский политехнический университет. – Пермь, 2019. – 16 c.

18. Коротеев, А.О. Аддитивная технология создания объемных металлических изделий на основе дуговой сварки с импульсной реверсивной подачей присадочного материала [Текст] / А.О. Коротеев, В.П. Долячко, В.П. Куликов // Вестник Белорусско-Российского университета. – 2019. – № 4. – С. 15–24.

19. Study on Arc Welding processes for High Deposition Rate Additive Manufacturing / Iván Tabernero, Amagoia Paskual, Pedro Álvarez, Alfredo Suárez // 19th CIRP Conference on Electro Physical and Chemical Machining, 23–27 April 2018. – Bilbao, Spain. Eng. – 2018. – Vol. 68. – P. 358–362.

20. Microstructure, crack formation and improvement on Nickel-based superalloy fabricated by powder bed fusion / You Wang, Wei Guo, Hang Zheng [et al.] // J. Alloys Compd. – 2023. – Vol. 962. – P. 171151. DOI: 10.1016/j.jallcom.2023.171151

21. Effect of thermal history on microstructure evolution and mechanical properties in wire arc additive manufacturing of HSLA steel functionally graded components / Oleg Panchenko, Ivan Kladov, Dmitry Kurushkin [et al.] // Mater. Sci. Eng., A. – 2022. – Vol. 851. – P. 143569. DOI: 10.1016/j.msea.2022.143569

22. Yashwant, Koli Influence of heat input on the evolution of δ-ferrite grain morphology of SS308L fabricated using WAAM-CMT / Yashwant Koli, S. Aravindan, P.V. Rao // Mater. Char. – 2022. – Vol. 194. – P. 112363. DOI: 10.1016/j.matchar.2022.112363

23. Effect of heat input on microstructural and mechanical properties of high strength low alloy steel block parts fabricated by wire arc additive manufacturing / Qian Fang, Lin Zhao, Cuixin Chen [et al.] // Mater. Today Commun. – 2023. – Vol. 34. – P. 105146. DOI: 10.1016/j.mtcomm.2022.105146

24. A Comparative Study of Additively Manufactured Thin Wall and Block Structure with Al-6.3%Cu Alloy Using Cold Metal Transfer Process / Baoqiang Cong, Zewu Qi, Bojin Qi, Hongye Sun, Gang Zhao, Jialuo Ding // Appl. Sci. – 2017. – Vol. 7. – P. 275.

25. Study on microstructure and tensile properties of 316L stainless steel fabricated by CMT wire and arc additive manufacturing / C. Wang, T.G. Liu, P. Zhu, Y.H. Lu, T. Shoji // Materials Science and Engineering: A. – 2020. – Vol. 796. – P. 140006. DOI: 10.1016/j.msea.2020.140006

На сегодняшний день актуальной задачей является использование полимерных композиционных материалов в толстостенных высоконагруженных конструкциях. Одной из основных проблем для подобного класса изделий является получение композита с равномерной структурой и, соответственно, характеристиками по толщине. Одним из инструментов для решения данной проблемы является использование в технологии изготовления промежуточных операций – подформовок при повышенной температуре. Во время подформовок уменьшается вязкость связующего, происходит распределение связующего по объему заготовки с одновременным уплотнением за счет исключения воздушных прослоек между слоями материала. Однако следует учитывать влияние данной технологической операции на итоговые эксплуатационные характеристики конструкции, а также эффект старения материала.

Приведены исследования влияния параметров режимов подформовок на старение однонаправленного материала толстостенной модельной конструкции из препрега углепластика. На первом этапе работы определено уплотнение материала в зависимости от технологических параметров режима подформовок, проводимых в автоклаве и в печи. Определена средняя продолжительность режимов подформовок. Проведенный анализ величин уплотнения материала показал, что при режимах подформовок при +50 и +60 °C наибольшее влияние на показатель уплотнения оказывает наличие избыточного автоклавного давления, а при режимах при +70 °C показатели уплотнения для режимов в обоих типах оборудования близки по значениям и находятся в диапазоне 0,60–0,65 мм. Наибольшее уплотнение материала 0,75 мм достигнуто в автоклаве при температуре +80 °C и избыточном давлении.

Используя актуальные методики исследования и современное оборудование, проведены испытания образцов, вырезанных из модельных толстостенных конструкций, и определен предел прочности при межслоевом сдвиге, массовое содержание связующего, плотность и толщина монослоя углепластика. По результатам испытаний определено, что проведение дополнительных технологических подформовок при повышенной температуре приводит к значительному уплотнению слоев материала, близкому по значению к толщине монослоя сформованного углепластика. Выявлена зависимость, что увеличение времени выдержки при повышенной температуре, снижает значение предела прочности при межслоевом сдвиге углепластика.

Ключевые слова: полимерный композиционный материал, автоклавное формование, препрег, толстостенная конструкция, углепластик, подформовка, технологические параметры режима, старение, уплотнение материала, межслоевой сдвиг, физико-химические характеристики.

Аношкин Александр Николаевич (Пермь, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор кафедры механики композиционных материалов и конструкций Пермского национального исследовательского политехнического университета (Российская Федерация, 614990, Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: aan-02@yandex.ru).

Артемьев Вячеслав Валерьевич (Пермь, Российская Федерация) – заместитель директора по производству НОЦ АКТ ПНИПУ, старший преподаватель кафедры механики композиционных материалов и конструкций Пермского национального исследовательского политехнического университета (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: artemyev-kt@pstu.ru).

Ханова Валентина Рашидовна (Пермь, Российская Федерация) – ведущий инженер НОЦ АКТ, аспирант кафедры механики композиционных материалов и конструкций Пермского национального исследовательского политехнического университета (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: Khanova-kt2@pstu.ru).

Сыстеров Артем Николаевич (Пермь, Российская Федерация) – инженер НОЦ АКТ, аспирант кафедры механики композиционных материалов и конструкций Пермского национального исследовательского политехнического университета (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: systerov-kt@pstu.ru).

1. Ozkan, D. Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP) Composite Materials, Their Characteristic Properties, Industrial Application Areas and Their Machinability / D. Ozkan, M.S. Gok, A.C. Karaoglanli // Engineering Design Applications III. Advanced Structured Materials. – 2020. – Vol 124. – Springer, Cham. DOI: 10.1007/978-3-030-39062-4_20 
2. Виноградов, В.М. Полимерные композиционные материалы: структура, свойства, технология / В.М. Виноградов, М.Л. Кербер, Г.С. Головкин. – М.: Профессия, 2008. – 560 с.
3. Колобков, А.С. Полимерные композиционные материалы для различных конструкций авиационной техники (обзор) / А.С. Колобков // Труды ВИАМ. – 2020. – № 6-7 (89).
4. Перспективы развития производства авиационных деталей из композиционных материалов / А.В. Калгин, Ю.Е. Калинин, А.М. Кудрин, А.В. Малюченков, Ю.В. Панин, А.В. Ситников // Вестник ВГТУ. – 2011. – № 11-2.
5. Технологические особенности изготовления толстостенных деталей из ПКМ (обзор) / П.Н. Тимошков, А.В. Хрульков, М.Н. Усачева, К.Э. Пурвин // Труды ВИАМ: электрон. науч.-техн. журн. – 2019. – № 3 (75). – С. 7.
6. Смотрова, С.А. Эффективные технологии формования высоконагруженных авиационных конструкций из полимерных композиционных материалов / С.А. Смотрова, И.Д. Симонов-Емельянов // Конструкции из композиционных материалов. – 2016. – №. 3. – С. 15–24.
7. Manufacturing Technology of Lightweight Fiber-Reinforced Composite Structures in Aerospace: Current Situation and toward Intellectualization / Y. Chen, J. Zhang, Z. Li, H. Zhang, J. Chen, W. Yang, T. Yu, W. Liu, Y. Li // Aerospace. – 2023. – Vol. 10. – P. 206. https://doi.org/10.3390/aerospace10030206 
8. Scientific Advancements in Composite Materials for Aircraft Applications: A Review / B. Parveez, M.I. Kittur, I.A. Badruddin, S. Kamangar, M. Hussien, M.A. Umarfarooq // Polymers. – 2022. – Vol. 14. –P. 5007. DOI: 10.3390/polym14225007
9. Душин, М.И. Выбор технологических параметров автоклавного формования деталей из полимерных композиционных материалов / М.И. Душин, А.В. Хрульков, P.P. Мухаметов // Авиационные материалы и технологии. – 2011. – № 3. – С. 20–26. 
10. Технологии и задачи механики композиционных материалов для создания лопатки спрямляющего аппарата авиационного двигателя / А.Н. Аношкин, В.Ю. Зуйко, Г.С. Шипунов, А.А. Третьяков // Вестник ПНИПУ. Механика. – 2014. – № 4. – С. 5–44. 
11. Ganapathi, A. Flow-compacted deformations coupled with thermo-chemically induced distortions in manufacturing of thick unidirectional carbon fiber reinforced plastics composites / A. Ganapathi, S.C. Joshi, Z. Chen // Journal of Composite Materials. – 2016. – Vol. 50(24). – P. 3325–3343. DOI: 10.1177/0021998315618455
12. Voids in fiber-reinforced polymer composites: A review on their formation, characteristics, and effects on mechanical performance / M. Mehdikhani, L. Gorbatikh, I. Verpoest, S.V. Lomov // Journal of Composite Materials. – 2019. – Vol. 53(12). – P. 1579–1669. DOI: 10.1177/0021998318772152
13. Hassan, M.H. A mini review on manufacturing defects and performance assessments of complex shape prepreg-based composites / M.H. Hassan // Int J Adv Manuf Technol. – 2021. – Vol. 115. – P. 3393–3408. DOI: 10.1007/s00170-021-07421-8 
14. Consolidation-Driven Defect Generation in Thick Composite Parts (April 6, 2018) / J.P. Belnoue, O.J. Nixon-Pearson, A.J. Thompson, D.S. Ivanov, K.D. Potter, S.R. Hallett // ASME J. Manuf. Sci. Eng. – 2018. – Vol. 140(7). – P. 071006. DOI: 10.1115/1.4039555
15. Tretiak, I. Manufacturing composite laminates with controlled void content through process control / I. Tretiak, L.F. Kawashita, S.R. Hallett // Journal of Reinforced Plastics and Composites. – 2024. – Vol. 43(1-2). – P. 16–29. DOI: 10.1177/07316844231154585
16. К вопросу о разработке режимов прессования слоистых ПКМ на основе препрегов / Д.А. Мельников, М.А. Хасков, М.А. Гусева, Н.В. Антюфеева // Труды ВИАМ. – 2018. – № 2 (62). – С. 9.
17. Consolidation-driven wrinkling in carbon/epoxy woven fabric prepregs: An experimental and numerical study / A. Rashidi, J.P.H. Belnoue, A.J. Thompson, S.R. Hallett, A.S. Milani // Compos Part A Appl Sci Manuf. – 2021. – Vol. 143. DOI: 10.1016/j.compositesa.2021.106298
18. Thermo-Mechanical Compaction-Creep and Void Analysis of Prepregs Using XCT-Aided Geometrical Models / K. Naresh, A. Salem, K.A. Khan [et al.] // Appl Compos Mater. – 2021. – Vol. 28. – P. 659–684. DOI: 10.1007/s10443-021-09877-z
19. Lab-scale experimental analysis of the cyclic compaction-recovery characteristics of uncured thermoset prepreg / M. Etchegaray Bello, R. Engelhardt, D. Bublitz, K. Drechsler // Advanced Manufacturing: Polymer & Composites 
Science. – 2022. – Vol. 8(2). – P. 56–67. DOI: 10.1080/20550340.2022.2064069
20. Свойства связующего ЭДТ-69н и ПКМ на его основе / Р.Р. Мухаметов, А.П. Петрова, С.А. Пономаренко, Е.В. Долгова, Б.Ф. Павлюк // Труды ВИАМ. – 2018. – № 4 (64).
21. Effect of Thermal Ageing on the Mechanical Strength of Carbon Fibre Reinforced Epoxy Composites / N. Zavatta, F. Rondina, M.P. Falaschetti, L. Donati // Polymers. – 2021. – Vol. 13. – P. 2006. DOI: 10.3390/polym13122006
22. Оценка влияния длительности и условий хранения на свойства препрега и ПКМ на его основе / Е.А. Вешкин, Р.А. Сатдинов, В.И. Постнов, С.В. Стрельников // Труды ВИАМ. – 2017. – № 8 (56).
23. Определение гарантийного срока хранения препрега высокотемпературного полиимидного углепластика / М.И. Валуева, И.В. Зеленина, А.В. Начаркина, А.С. Бойчук // Труды ВИАМ. – 2023. – № 10 (128). – С. 07. 
24. Baghad, A. Vacuum-pressure effects on microstructure and mechanical properties of autoclaved epoxy/carbon composite laminates / A. Baghad, K. El Mabrouk // Iran Polym J. – 2022. – Vol. 31. – P. 1237–1246. DOI: 10.1007/s13726-022-01072-6
25. Khan, Wajid Ali Effect of Varying Initial Processing Temperature on Mechanical Properties of Carbon Epoxy Composites / Wajid Ali Khan, Jawad Khalid, Arsalan Raja // Mehran University Research Journal of Engineering and Technology, [S.l.]. – 2021. – Vol. 40, no. 4. – P. 714–723. DOI: 10.22581/muet1982.2104.03
26. Степнов, М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: справочник / М.Н. Степнов. – М.: Машиностроение, 1985. – 232 с.

Представлено исследование структуры и распределение твердости никель-титанового сплава, синтезированным методом двухпроволочного электронно-лучевого аддитивного формообразования в вакууме с использованием никелевой проволоки НП2 ДКРНТ и титановой проволоки ВТ1-00св в качестве присадочных материалов. Сегодня технологии, связанные с возможностью получения материала требуемого состава непосредственно в месте наплавки за счет применения нескольких проволок различного химического состава, получили значительное развитие, что обусловливает актуальность данной работы. Одним из актуальных направлений является синтез сплавов на основе никеля и титан, которые имеют особые механические и функциональные свойства и находят свое применение в различных отраслях машиностроительного и энергетического комплекса. Также сплавы на основе никеля и титана, обладающие особыми механическими и функциональными свойствами, нашли свое применение в различных отраслях машиностроительного и энергетического комплекса. Основной сложностью при получении подобных сплавов является необходимость точного контроля химического состава наплавляемого металла. Предполагается, что стабильность химического состава нового материала будет определяться тщательной проработки технологических и энергетических параметров процесса формообразования. В работе произведена серия электронно-лучевых аддитивных двухпроволочных наплавок с одновременной подачей никеля и титана и варьированием энергетических параметров наплавки, таких как скорость подачи сырьевой проволоки, ток электронного пучка, частота развертки электронного пучка и скорость наплавки. Предложен способ улучшения перемешивания наплавляемых материалов в сварочной ванне расплава. Был произведен металлографический анализ полученных образцов для описания структуры и распределения твердости. Установлено, что для получения равновесной нитиноловой структуры необходимо четко регулировать объем подаваемого сырьевого материала в единицу времени, поскольку незначительное отклонение в 1 % приведет к пресыщению нитинола и образованию вторичных фаз, что влечет за собой охрупчивание металла наплавки. Выявлено, что повторный переплав наплавленного валика с применением циклической развёртки электронного пучка способствует лучшему перемешиванию наплавляемых материалов.

Ключевые слова: аддитивные технологии, аддитивное формообразование, электронный луч, электронно-лучевая сварка, вакуумная наплавка, многопроволочная наплавка, электронно-лучевое аддитивное формообразование, спектрометрия, металлографический анализ, исследование микроструктуры.

Гончаров Алексей Леонидович (Москва, Российская Федерация) – кандидат технических наук, заведующий кафедрой «Технологии металлов» ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» (Российская Федерация, 111250, г. Москва,
ул. Красноказарменная, 14, e-mail: GoncharovAL@mpei.ru).

Нехорошев Александр Владимирович (Москва, Российская Федерация) – инженер кафедры «Технологии металлов» ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» (Российская Федерация, 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, 14,
e-mail: NekhorochevAV@mpei.ru).

Козырев Харитон Максимович (Москва, Российская Федерация) – техник кафедры «Технологии металлов» ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» (Российская Федерация, 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, 14, e-mail: KozyrevKM@mpei.ru).

Чулков Иван Сергеевич (Москва, Российская Федерация) – ассистент кафедры «Технологии металлов» ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» (Российская Федерация, 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, 14, e-mail: ChulkovIS@mpei.ru).

Безберда Алиса Алексеевна (Москва, Российская Федерация) – студент кафедры «Технологии металлов» ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» (Российская Федерация, 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, 14, e-mail: BezberdaAA@mpei.ru).

1. Материалы с эффектом памяти формы: в 4-х т. / под. ред. В.А. Лихачева. – Т. 1. – СПб: НИИХ СПбГУ, 1997. – 424 с.
2. Miyazaki, S. Engineering aspects of shape memory alloys / S. Miyazaki; ed. by T.W. Duerig [et al.]. – Butterworth-Heinemann, 1990. – 394 p.
3. Otsuka, K. Shape Memory Materials / K. Otsuka, C.M. Wayman. – Cambridge University Press, 1998. – 284 p.
4. Funakubo, H. Shape Memory Alloys / Ed. H. Funakubo. – New York: Gordon and Breach Science Publishers S.A. 1987. – 275 p.
5. Shape memory alloy: Fundamentals, modeling and applications / V. Brailovski, S.D. Prokoshkin, P. Terriault [et al.] // École de technologie suérieure. – 2003. – 197 p.
6. Shape memory alloys: properties, technologies, opportunities / N. Resnina, V. Rubanik (Eds). – Zurich: TransTech Publications, 2015. – 640 p.
7. Microstructure and Properties of Ti-6Al-4V Articles 3D-Printed with Co-axial Electron Beam and Wire Technology / D. Kovalchuk, V. Melnyk, I. Melnyk, D. Savvakin, O. Dekhtyar, O. Stasiuk, P. Markovsky // Journal of Materials Engineering and Performance. – 2021. – Vol. 30. – P. 1–16. DOI: 10.1007/s11665-021-05770-9
8. Study on the NiTi shape memory alloys in-situ synthesized by dual-wire-feed electron beam additive manufacturing / Ze Pu, Dong Du, Kaiming Wang, Guan Liu, Dongqi Zhang, Haoyu Zhang, Rui Xi, Xiebin Wang, Baohua Chang // Additive Manufacturing. – 2022. – Vol. 56. – P. 102886. DOI: 10.1016/j.addma.2022.102886
9. Kovalchuk, D. Microstructure and Properties of 3D Ti-6Al-4V Articles Produced with Advanced Co-axial Electron Beam & Wire Additive Manufacturing Technology / D. Kovalchuk, O. Ivasishin, D. Savvakin // MATEC Web Conf. – 2020. – Vol. 321. – P. 03014. DOI: 10.1051/matecconf/202032103014
10. Применение прямого лазерного сплавления металлических порошков из жаропрочных сплавов в двигателестроении / А.В. Балякин, Д.Л. Скуратов, А.И. Хаймович, М.А. Олейник // Вестник Московского авиационного института. – 2021. – Т. 28, № 3. – С. 202–217. DOI: 10.34759/vst-2021-2-202-217. – EDN WYLNSB
11. Технологические возможности комбинированных и аддитивных процессов в формообразовании проточных поверхностей гидрооборудования / А.В. Кузовкин, А.П. Суворов, Г.А. Сухочев, А.О. Родионов // Насосы. Турбины. Системы. – 2014. – № 1(10). – С. 53–59. – EDN SCRXRH.
12. Формообразование стальных заготовок методом аддитивной наплавки сварочной проволокой / А.А. Куликов, Ю.В. Небышинец, А.В. Сидорова, А.Е. Балановский // Авиамашиностроение и транспорт Сибири: сборник статей XIV Международной научно-технической конференции, Иркутск, 21–26 сентября 2020 года. – Иркутск: Иркутский национальный исследовательский технический университет, 2020. – С. 78–98. – EDN QYQPRF.
13. Zhang, Li. Preparation Method for Metallographic Specimen of Iron-Carbon and Silicon-aluminium Alloy / Li Zhang, Chaohua Wu // Journal of Physics: Conference Series. – 2022. – Vol. 2338. – P. 012047. DOI: 10.1088/1742-6596/2338/1/012047
14. Тилинин, М.В. Аддитивные технологии в отечественном авиастроении: текущие позиции и направления развития / М.В. Тилинин, Б.М. Прибытков // Молодой ученый. – 2019. – № 47(285). – С. 133–138. – EDN OBMQQZ.
15. Fabrication of NiTi through Additive Manufacturing: A review / M. Elahinia, N.S. Moghaddam, M. Taheri Andani, A. Amerinatanzi, B.A. Bimber, R.F. Hamilton // Prog Mater Sci. – 2016. – Vol. 83. – P. 630–663.
16. Hassan, Mohd Roshdi. Review of the Machining Difficulties of Nickel-Titanium Based Shape Memory Alloys / Hassan, Mohd Roshdi & Mehrpouya, Mehrshad & Dawood, Sarmad // Applied Mechanics and Materials. – 2014. – Vol. 564. – P. 533–537. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.564.533
17. Mehrpouya, Mehrshad Modelling of the machining process of a nickel-titanium based shape memory alloy / Mehrshad Mehrpouya. – Munich: GRIN Verlag, 2013. – 119 p. – URL: https://www.grin.com/document/346768.
18. (2021). Microstructure, Mechanical Properties, and Martensitic Transformation in NiTi Shape Memory Alloy Fabricated Using Electron Beam Additive Manufacturing Technique / J. Dutkiewicz, Ł. Rogal, D. Kalita, J. Kawałko, M. Weglowski, K. Kwieciński, P. Śliwiński, H. Danielewski, B. Antoszewski, E. Cesari // Journal of Materials Engineering and Performance. – 2021. – Vol. 31. DOI: 10.1007/s11665-021-06241-x
19. Перевертов, В.П. Технологические возможности концентрированных потоков энергии для формообразования деталей машиностроения / В.П. Перевертов, И.К. Андрончев, М.В. Иванкова // Надежность и качество сложных систем. – 2020. – № 1(29). – С. 76–83. DOI 10.21685/2307-4205-2020-1-9. – EDN WZFDLA.
20. Microstructure evolution and shape memory function mechanism of NiTi alloy by electron beam 4D printing / Guoqing Chen, Yaorui Ma, Xinyan Teng, Junpeng Liu, Binggang Zhang, Jian Cao, Yongxian Huang // Applied Materials Today. – 2023. – Vol. 31. – P. 101749. 
21. Synthesis and Characterization of Ti-Ta-Shape Memory Surface Alloys Formed by the Electron-Beam Additive Technique / M. Ormanova, D. Dechev, N. Ivanov, G. Mihai, M. Gospodinov, S. Valkov, M. Enachescu // Coatings. – 2022. – Vol. 12. – P. 678. DOI: 10.3390/coatings12050678
22. Многослойная электронно-лучевая наплавка проволочным материалом / С.В. Варушкин, Д.Н. Трушников, Е.С. Саломатова [и др.] // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2019. – Т. 21, № 4. – С. 89–94. DOI: 10.15593/2224-9877/2019.4.11. – EDN MLCMUC. 
23. Гуденко, А.В. Формообразование изделий сложной геометрии методом электронно-лучевой наплавки / А.В. Гуденко, А.П. Слива // Электронно-лучевая сварка и смежные технологии: сборник материалов и докладов Второй международной конференции, Москва, 14–17 ноября 2017 года. – М.: Национальный исследовательский университет «МЭИ», 2017. – С. 266–281. – EDN YWCOOT.
24. Osipovich, K.S. The influence of alloying elements on the formation of the interfacial of a Fe-Cu bimetal produced by wire-feed electron beam additive manufacturing / K.S. Osipovich, A.V. Chumaevskii, K.N. Kalashnikov // Journal of Physics: Conference Series. – 2021. – Vol. 1989(1). DOI: 10.1088/1742-6596/1989/1/012014
25. Effect of twin-wire feeding methods on the in-situ synthesis of electron beam fabricated Ti-Al-Nb intermetallics / Z. Li, B. Chang, Y. Cui, H. Zhang, Z. Liang, C. Liu, L. Wang, D. Du, S. Chang // Materials & Design. – 2022. – Vol. 215. – P. 110509. DOI: 10.1016/J.MATDES.2022.110509

Рассматриваются короткие прямоугольные (при b<a<1,5b) цилиндрические панели малой кривизны из композитных материалов при допустимости потери устойчивости и геометрически нелинейного состояния при нагрузках, близких к расчетному уровню. Указано, что геометрические параметры рассматриваемых панелей, близкие к квадратной форме, характерны для носовой части кессона крыла в зоне пилона самолетов малой и средней грузоподъемности. В работе представлены замкнутые соотношения для методик (алгоритмов) определения минимальных толщин панелей при достижении предельных по критериям статической прочности напряжений при закритическом поведении в случае действия сжимающих или касательных потоков. Приведены аналитические решения геометрически нелинейных задач для цилиндрических панелей, полученные методом Бубнова – Галеркина, с учетом малой кривизны. Отмечено, что выражения для прогибов панелей в указанных задачах состоят из двух членов тригонометрического ряда. Предложенные методики определения оптимальных толщин ортотропных панелей в рассматриваемом случае при действии сжимающих усилий сведены к численному решению системы трех нелинейных уравнений относительно толщины и двух амплитуд прогиба. Показано, что при действии сдвиговых усилий задача проектирования может быть сведена к решению одного нелинейного уравнения. Итоговые соотношения учитывают мембранные и изгибные напряжения, возникающие при потере устойчивости панелей. Отмечено, что полученные в данной работе аналитические решения геометрически нелинейных задач для коротких прямоугольных цилиндрических панелей малой кривизны из композитных материалов могут быть использованы при оценке напряженно-деформированного состояния поверхностных дефектов типа расслоений для несущих композитных панелей.

Ключевые слова: ортотропный материал, короткие прямоугольные цилиндрические панели, закритическое состояние, геометрически нелинейное поведение, сжимающие усилия, сдвиговые потоки.

Митрофанов Олег Владимирович (Москва, Российская Федерация) – профессор кафедры 101, доктор технических наук, Московский авиационный институт «Национальный исследовательский университет» (Российская Федерация, 125993, Москва, Волоколамское шоссе, д.4, MitrofanovOV@mai.ru, +7-916-551-83-22). SPIN-код 2320-4773, Scopus Author ID 7003451567,
ORCID ID 0000-0002-3640-9452, Web of Science Researcher ID AAU-8867-2020.

Евреинова Галина Дмитриевна (Москва, Российская Федерация) – аспирант кафедры РМДиПМ Национальный исследовательский университет «Московский энергетический институт» (Российская Федерация, 111250, Москва, ул. Красноказарменная, д. 17, e-mail: YevreinovaGD@mpei.ru).

Дудченко Александр Александрович (Москва, Российская Федерация) – профессор кафедры 602, доктор технических наук Московский авиационный институт «Национальный исследовательский университет» (Российская Федерация, 125993, Москва, Волоколамское шоссе, д.4., e-mail: a_dudchenko@mail.ru),
SPIN-код: 3199-6581, Scopus Author ID 7003416866.

1. Ni, X. Buckling and post-buckling of isotropic and composite stiffened panels: A review on optimisation (2000–2015) / X. Ni, G. Prusty, A. Hellier // Transactions of the Royal Institution of Naval Architects Part A: International Journal of Maritime Engineering. – 2016. – Vol. 158, part A3. – P. A-251–A-268. DOI: 10.5750/ijme.v158iA3.994
2. Degenhardt, R. Advances in Computational Stability Analysis of Composite Aerospace Structures / R. Degenhardt, J. Teßmer // AIP Conference Proceedings. – 2010. – Vol. 1281. DOI: 10.1063/1.3498128
3. Future structural stability design for composite space and airframe structures / R. Degenhardt, S. Castro, M. Arbelo, R. Zimmerman, R. Khakimova, A. Kling // Thin-Walled Structures. – 2014. – Vol. 81. – P. 29–38. DOI: 10.1016/j.tws.2014.02.020
4. Falzon B.G., Aliabadi M.H. Buckling and postbuckling structures II: Experimental, analytical and numerical studies, 2018, 308 p. DOI: 10.1142/q0127
5. Masood, S. Experimental and finite element numerical studies on the post-buckling behavior of composite stiffened panels / S. Masood, K. Gaddikeri, S. Viswamurthy // Mechanics of Advanced Materials and Structures. – 2019. – P. 1677–1690. DOI: 10.1080/15376494.2019.1701151
6. Masood, S. Composites Airframe Panel Design for Post-buckling- An Experimental Investigation / S. Masood, Sr. Viswamurthy, K. Gaddikeri // Composite Structures. – 2020. – Vol. 241. DOI: 10.1016/j.compstruct.2020.112104
7. Influence of stiffener configuration on post-buckled response of composite panels with impact damages / S. Masood, V. Rajendran, Sr V., K. Gaddikeri, I. Sridha // Composite Structures. – 2018. – Vol. 194. DOI: 10.1016/j.compstruct.2018.04.005
8. Гавва, Л.М. Математическое моделирование напряжённо-деформированного состояния конструктивно-анизотропных композитных панелей летательных аппаратов с учётом деформации поперечного сдвига на основе уточнённой теории / Л.М. Гавва, В.В. Фирсанов // Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред: материалы XXIX Международного симпозиума им. А.Г. Горшкова, Кремёнки, 15–19 мая 2023 года. – М.: ООО «ТРП», 2023. – С. 78–81.
9. Гавва, Л.М. Методы исследования статической прочности конструктивно-анизотропных панелей ЛА из композиционных материалов по уточнённой теории / Л.М. Гавва // II Международная конференция «Композитные материалы и конструкции»: Тезисы, Москва, 16 ноября 2021 года. – М.: Издательство «Перо», 2021. – С. 12–13.
10. Гавва Л.М., Фирсанов В.В. Моделирование коробления и остаточных технологических напряжений при расчете конструктивно-анизотропных панелей ЛА из композиционных материалов на основе уточненной теории // Материалы XIV Международной конференции по прикладной математике и механике в аэрокосмической отрасли (AMMAI'2022): Материалы конференции, Алушта, 04–13 сентября 2022 года. – Москва: Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет), 2022. – С. 70-72.
11. Дудченко, А.А. Моделирование процессов роста поврежденности и деградации механических свойств слоистых композитов / А.А. Дудченко, С.А. Лурье. – М.: МАИ (НИУ), 2019. – 160 с.
12. Барановски С.В., ЯЛ.З. Оптимизация конструкции киля из полимерных композиционных материалов за счет применения биоподобных конструктивно-силовых схем // Научный вестник Московского государственного технического университета гражданской авиациию – 2023. – Т. 26, № 2. – С. 37–48. DOI: 10.26467/2079-0619-2023-26-2-37-48
13. Барановски С.В., Мьоу Т.З. Выбор и обоснование перспективных биоподобных конструктивно-силовых схем крыла из полимерных композиционных материалов // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Машиностроение. – 2023. – № 3(146). – С. 15-28. – DOI 10.18698/0236-3941-2023-3-15-28
14. Барановски С.В., Кхайн П. Выбор и оптимизация перспективной конструктивно-силовой схемы фюзеляжа из полимерных композиционных материалов беспилотного летательного аппарата // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. – 2023. – № 3(756). – С. 101-109. – DOI 10.18698/0536-1044-2023-3-101-109
15. Шевченко, М.О. Разработка конструкции планера современного самолета для осуществления сельскохозяйственных работ / М.О. Шевченко, М.М. Пасичная // Вестник Московского авиационного института. – 2020. – Т. 27, № 3. – С. 103–110. DOI: 10.34759/vst-2020-3-103-110
16. Шевченко, М.О. Разработка конструкции многоцелевого беспилотного летательного аппарата / М.О. Шевченко, М.М. Пасичная, Х. Бахауддин // XLVII Гагаринские чтения 2021: сборник тезисов работ XLVII Международной молодёжной научной конференции, Москва, 20–23 апреля 2021 года. – М.: Изд-во «Перо», 2021. – С. 111.
17. Исследование поведения композитных элементов конструкций с нарушением адгезионной связи между монослоями при динамических воздействиях / А.Л. Медведский, М.И. Мартиросов, А.В. Хомченко, Д.В. Дедова // Динамические и технологические проблемы механики конструкций и сплошных сред: материалы XXIX Международного симпозиума им. А.Г. Горшкова, Кремёнки, 15–19 мая 2023 года. – М.: ООО «ТРП», 2023. – С. 29–32. 
18. Медведский, А.Л. Анализ деформирования и разрушения композитной подкреплённой цилиндрической панели с внутренними дефектами при нестационарных воздействиях / А.Л. Медведский, М.И. Мартиросов, А.В. Хомченко // Прочность неоднородных структур – ПРОСТ 2020/2021: сборник трудов Х Евразийской научно-практической конференции, Москва, 20–22 апреля 2021 года / Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС». – М.: «Студио-Принт», 2021. – С. 107. 
19. Медведский, А.Л. Исследование поведения элементов конструкций из полимерных композитов с внутренними дефектами при действии динамических нагрузок / А.Л. Медведский, М.И. Мартиросов, А.В. Хомченко // Физическое материаловедение. Актуальные проблемы прочности: сборник материалов X Международной школы, посвященной 10-летию лаборатории «Физика прочности и интеллектуальные диагностические системы» и LXIII Международной конференции, Тольятти, 13–17 сентября 2021 года. – Тольятти: Тольяттинский государственный университет, 2021. – С. 251–252. 
20. Разработка и апробация методики моделирования композитных подкрепленных панелей с учетом дефектов типа BVID / М.В. Клесарева, А.А. Больших, Е.В. Назаров, Б.Е. Устинов // II Международная конференция «Композитные материалы и конструкции»: тезисы, Москва, 16 ноября 2021 года. – М.: Изд-во «Перо», 2021. – С. 13–15.
21. Митрофанов, О.В. Проектирование несущих панелей авиационных конструкций по закритическому состоянию / О.В. Митрофанов. – М.: МАИ (НИУ), 2020. – 160 с.
22. Митрофанов, О.В. Прикладные геометрически нелинейные задачи при проектировании и расчетах композитных авиационных конструкций / О.В. Митрофанов. – М.: МАИ (НИУ), 2022. – 164 с. 
23. Mitrofanov, O. Designing of Smooth Composite Panels Providing Stability and Strength at Postbuckling Behavior / O. Mitrofanov, M. Osman // Mechanics of Com-posite Materials. – 2022. DOI: 10.1007/s11029-022-10008-3
24. Вольмир, А.С. Гибкие пластины и оболочки / А.С. Вольмир. – М.: ГИТТЛ, 1956. – 419 с.
25. Лехницкий, С.Г. Анизотропные пластинки / С.Г. Лехницкий. – М.: Гостехиздат, 1957. – 463 с.

Проведен анализ аддитивных технологий с использованием высококонцентрированных источников энергии, обозначены их преимущества и недостатки. Рассмотрены химический состав и свойства никелевого сплава Inconel 718. Предложен способ наплавки с использованием относительно недорогих лазерных систем и 6-осевого сварочного робота. Приведена принципиальная схема процесса с использованием вертикальной подачи проволоки, оплавляемой двумя лазерными лучами с круговой осцилляцией лазера.

Развертка лазерного луча выбиралась, исходя из условия обеспечения симметричного распределения теплового источника относительно точки ввода проволоки в наплавляемую область для последующего обеспечения более благоприятных условий осуществления наплавки в различных направлениях и условий для минимизации тепловложения при сохранении производительности наплавки. Скорость подачи проволоки для каждого исследованного режима выбиралась экспериментально, исходя из условия достаточности тепловой мощности комбинированного источника тепла для расплавления подаваемого объема проволоки.

Выполнены однопроходные валики длиной 80 мм с целью изучения влияния мощности лазера и скорости перемещения печатающей головки на формирование валиков из никелевого сплава Inconel 718. Изучено влияние параметров наплавки на геометрию однопроходных дорожек. Установлена зависимость ширины и высоты единичных валиков от мощности и скорости наплавки.

Исследования возможности обеспечения защиты области наплавки посредством продувки аргоном через штатную систему лазерной головы не показали положительных результатов.

Результатом исследования стало определение оптимальных параметров предварительного режима наплавки для аддитивного лазерно-проволочного выращивания заготовок из никелевых сплавов.  Построены регрессионные модели зависимости ширины и высоты валиков от мощности лазерного излучения и скорости перемещения печатающей головки.

Ключевые слова: никелевый сплав Inconel 718, лазерно-проволочное аддитивное производство, уровень тепловложения, технологические параметры, формирование валиков, высококонцентрированный источник нагрева, аддитивные технологии, мощность лазера, скорость наплавки, геометрия валиков.

Хомутинин Илья Сергеевич (Пермь, Российская Федерация) – аспирант, кафедра «Сварочное производство, метрология и технология материалов» ПНИПУ (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: khomutininIlya@yandex.ru).

Варушкин Степан Владимирович (Пермь, Российская Федерация) – кандидат технических наук, кафедра «Сварочное производство, метрология и технология материалов» ПНИПУ (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: stepan.varushkin@mail.ru).

Сташков Денис Вячеславович (Пермь, Российская Федерация) – аспирант, кафедра «Сварочное производство, метрология и технология материалов» ПНИПУ (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: stashkov.1999@mail.ru).

Трушников Дмитрий Николаевич (Пермь, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор, кафедра «Сварочное производство, метрология и технология материалов» ПНИПУ (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: trdimitr@yandex.ru).

Батров Герман Андреевич (Пермь, Российская Федерация) – студент, кафедра «Сварочное производство, метрология и технология материалов» ПНИПУ (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: nos-noskov@mail.ru).

1. Bastin, A. Progress of additive manufacturing technology and its medical applications / A. Bastin, X. Huang // ASME Open Journal of Engineering. – 2022. – No. 1 (3). – P. 21–1024.
2. A review of various materials for additive manufacturing: Recent trends and processing issues / M. Srivastava, S. Rathee, V. Patel, A. Kumar, P. Koppad // Journal of Materials Research and Technology. – 2022. – No. 21 (2). – P. 2612–2641.
3. Syed, W.U.H. Effects of wire feeding direction and location in multiple layer diode laser direct metal deposition / W.U.H. Syed, L. Li // Applied Surface Science. – 2005. – No. 248 (1-4). – P. 512–524.
4. Rathor, S. Introduction to additive manufacturing Concepts, challenges, and future scope / S. Rathor, R. Kant, E. Singla // Industry 4.0 Concepts, Processes and Systems. – CRC Press, 2023. – P. 192–217.
5. Robotic tool-path generation for complex and overhangangled parts through offline programming / S. Rathor, S. Kumar, E. Singla, R. Kant, C. Nirala // 
AIR ’23. – 2023. – No. 71. – P. 1–5.
6. Additive manufacturing (3D-printing): A review of materials, methods, applications and challenges / Tuan D. Ngo, K. Alireza, I. Gabriele, Kate T.Q. Nguyen, H. David // Composites Part B Engineering. – 2018. – No. 143 (2). – P. 172–196.
7. High deposition rate powder-and wire-based laser directed energy deposition of metallic materials: A review / Z. Li, S. Sui, X. Ma, H. Tan, C. Zhong, G. Bi, A.T. Clare, A. Gasser, J. Chen // International Journal of Machine Tools and Manufacture. – 2022. – No. 181. – 103942.
8. Влияние термодеформационного воздействия на структуру и свойства заготовок из жаропрочного никелевого сплава Inconel 718, полученных методом проволочно-дуговой наплавки / В.В. Миронцов, С.В. Наумов, Д.О. Панов, Г.А. Салищев // Белгородский Государственный университет. – 2022. – С. 12. 
9. Enhancing. Mechanical properties of wire+arc additively manufactured INCONEL 718 superalloy through in-process thermomechanical processing / X. Xu, S. Ganguly, J. Ding, C.E. Seow, S. Williams // Materials & Design. – 2018. – No. 160. – P. 1042–1051.
10. Directed energy deposition (DED) / E. Toyserkani, D. Sarker, O.O. Ibhadode, F. Liravi, P. Russo, K. Taherkhani // Metal Additive Manufacturing – John Wiley & amp; Sons – 2021 – P. 137–202.
11. Additive Manufacturing by laser-assisted drop deposition from a metal wire / A. Da Silva, J. Frostevarg, J. Volpp, A. Kaplan // Materials & Design. – 2021. – 
No. 209 (C). – P. 109987.
12. Wire-based laser metal deposition for additive manufacturing of Ti6Al4V: Basic investigations of microstructure and mechanical properties from build up parts / F. Klocke [et al.] // Laser 3D Manufacturing IV. – SPIE, 2017. – Vol. 10095. – P. 58–68.
13. Stecker S., Wollenhaupt P.E. Raster methodology, apparatus and system for electron beam layer manufacturing using closed loop control: пат. 10946474 США. – 2021.
14. Taminger K.M. [et al.] Process control of electron beam wire additive manufacturing: пат. 11440130 США. – 2022.
15. Regulin D. [et al.] Apparatus and method for additive manufacturing : пат. 11691215 США. – 2023.
16. Matthews, B. Multi-mode laser device for metal manufacturing applications: пат. 11219951 США / B. Matthews, L.M. Osorio, L. Hoppe. – 2022.
17. Rathor, S. Effect of laser energy density on bead characteristics in wire-DED / S. Rathor, R. Kant, E. Singla // Sādhanā. – 2024. – No. 49. – P. 104. DOI: 10.1007/s12046-024-02472-5
18. A survey on mechanisms and critical parameters on solidification of selective laser melting during fabrication of Ti-6Al-4V prosthetic acetabular cup / A.M. Khorasani, I. Gibson, M. Goldberg, G. Littlefair // Materials & Design. – 
2016. – No. 103 (4). – P. 348–355. 
19. Effect of Direct Energy Deposition Process Parameters on Single-Track Deposits of Alloy 718 / S. Sreekanth, E. Ghassemali, K. Hurtig, S. Joshi, J. Andersson // Metals. – 2020. – No. 10 (1). – P. 96.
20. Muralidharan, B.G. Inconel 718 Alloy-A Review, Indira Gandhi Centre for Atomic Research / B.G. Muralidharan, V. Shankar, T.P.S. Gill // Kalpakkam – Kalpakkam (India). – 1996.
21. Hosseini, E. A review of mechanical properties of additively manufactured Inconel 718 / E. Hosseini, V.A. Popovichl // Additive Manufacturing. – 2019. – No. 30 (10). – 100877.
22. Microstructure Evolution in Inconel 718 Produced by Powder Bed Fusion Additive Manufacturing / J. Schneider, L. Farris, G. Nolze, S. Reinsch, G. Cios, T. Tokarski // Journal of Manufacturing and Materials Processing. – 2022. – 
No. 6 (1). – P. 20.
23. Formability, Microstructure and Properties of Inconel 718 Superalloy Fabricated by Selective Laser Melting Additive Manufacture Technology / X. Liu, K.Wang, P. Hu, X. He, B. Yan, X. Zhao // Materials. – 2021. – No. 14 (4). – P. 991.
24. Laser powder bed fusion of Inconel 718-based composites: Effect of TiB2 content on microstructure and mechanical performance / Z. Mingqiang [et al.] // Optics & Laser Technology. – 2023. – No. 167. – 109596.
25. Optical response of nickel-based superalloy Inconel-718 for applications in additive manufacturing / E.B. Curry [et al.] // Journal of Applied Physics. – 2020. – No. 127. – 245111.
26. Учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению под-готовки магистров «Технологические машины и обору-дование» / М.А. Зленко, А.А. Попович, И.Н. Мутылина. – 1-е изд. – СПб.: Санкт-Петербургский государственный политехнический университет, 2013. – 222 c.

Приведены сведения о свойствах сталей нового поколения – S355МС и S550МС, которые упрочнены на этапах металлургического производства за счет микролегирования и термической обработки листопроката. Показана возможность и особенности применения таких сталей для изготовления деталей методом холодной листовой штамповки. Приведены характерные виды дефектов, наблюдаемые на двух отштампованных деталях автомобиля. Выполнены комплексные исследования листопроката и деталей, включающие анализ структурно-фазового состояния, прочности и пластичности металла. Возникновению разрывов металла по поверхности деталей способствуют дефекты, присутствующие на кромке заготовок и унаследованные от разделочных операций листопроката. Выполнены профилографические исследования плоскости листопроката и кромок заготовок после их вырубки из листа на прессе и гильотине, а также после лазерной резки. Показано, что наибольшее скопление разнообразных дефектов наблюдается на кромке заготовок, полученных вырубкой на прессе, наименьшее после лазерной резки. Выполнено профилографическое исследование параметров шероховатости кромок заготовок. Предложено выполнить структурирование профилограммы на отдельные элементы в виде впадин с различными геометрическими параметрами и уровнями их вложенности. По результатам анализа отдельных элементов профилограммы выявлены форма и размеры образованных концентраторов напряжений. Разработана технологическая проба на изгиб металла для оценки трещиностойкости высокопрочных сталей, подвергаемых холодной листовой штамповке. В центральной части пробы (образца) методом фрезерования нанесен искусственный концентратор напряжений, который по форме и размерам соответствует наиболее опасному дефекту, получаемому на кромке заготовки. Установлено, что изгиб разработанной и изготовленной пробы, по сравнению со стандартными образцами, показывает большую чувствительность пробы к образованию трещин. Данные испытаний пробы успешно используются для предотвращения трещинообразования листового материала в различных операциях холодной штамповки.

Ключевые слова: высокопрочная сталь, механические свойства, структура, листопрокат, холодная штамповка, профилограмма, технологическая проба, микролегирование, детали машин, дефекты металла, концентратор напряжений.

Астащенко Владимир Иванович (Набережные Челны, Российская Федерация) – профессор, доктор технических наук (Российская Федерация, 423812, г. Набе­реж­ные Челны, проспект Мира, 68/19, e-mail: astvi-52@mail.ru).

Сафаров Дамир Тамасович (Набережные Челны, Российская Федерация) – доцент, кандидат технических наук (Российская Федерация, 423812, г. Набережные Челны, проспект Мира, 68/19, e-mail: Safarov-dt@mail.ru).

Швеева Татьяна Владимировна (Набережные Челны, Российская Федерация) – доцент, кандидат технических наук (Российская Федерация, 423812, г. Набережные Челны, проспект Мира, 68/19, e-mail: asttv@mail.ru).

Соченко Татьяна Владимировна (Набережные Челны, Российская Федерация) – аспирант (Российская Федерация, 423812, г. Набережные Челны, проспект Мира, 68/19, e-mail: stv09@mail.ru).

1. Направления совершенствования конструкционных материалов для газонефтепроводов / И.П. Шабалов, В.Г. Филиппов, О.Н. Чевская, Л. Баева // Металлург. – 2017. – № 6 – С. 48–55
2. Сталь на рубеже столетий / Л.Н. Бетянчиков, Д.И. Бородин, В.С. Валавин [и др.]; под науч. ред. Ю.С. Карабасова – М.: МИСИС, 2011. – 664 с.
3. Салганик, В.М. Развитие листопрокатных технологических систем – от интенсификации к инновациям / В.М. Салганик, Д.Н. Чикишев // Известия Тульского государственного университета. Технические науки, 2019. – № 3. – С. 293–301.
4. Эфрон, Л.И. Металловедение в большой металлургии. Трубные стали / Л.И. Эфрон. – М.: Металлургиздат, 2012. – 696 с.
5. BSEN 10149-2-2003 Прокат плоский горячекатанный из стали с высоким пределом текучести для изменения форы в холодном состоянии. – Британский институт стандартов, 2013. – 13 с.
6. ГОСТ 19281-2014. Прокат повышенной прочности. Общие технические условия. – М.: Стандартинформ, 2015. – 47 с.
7. Чикишев, Д.Н. Совершенствование технологии производства высококачественного толстолистового проката из микролегированных трубных сталей на основе применения методологии эффективной технологической компенсации / Д.Н. Чикишев // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Металлургия, 2021. – Т. 21, № 1. – С. 42–53.
8. Ниобийсодержащие низколегированные стали / Ф. Хайстерккамп, К. Хулка, Ю.И. Матросов [и др.]. – М.: СМ ИНТЕРМЕТ ИНЖИНИРИИ, 1999. – 94 с.
9. Применение термомеханической обработки для повышения прочности и хладостойкости высокопрочных трубных сталей / Ю.Д. Морозов, С.Ю. Ннастич, М.Ю. Матросов, О.Н. Чевская // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации, 2013. – № 4 (1360). – С. 65–76.
10. Разработка технологий производства на стане 5000 проката для проектов трубопроводов с экстремальными параметрами / В.И. Ильинский, С.В. Головин, П.П. Степанов, Д.А. Рингинен [и др.] // Металлург. – 2017. – № 8. – С. 57–68.
11. Разработка технологии производства новых материалов на традиционных широкополосных станах горячей прокатки с применением современных методов численного и физического моделирования. Часть 1 / И.С. Васильев, П.Ю. Жихарев, А.В. Пересторонин, В.В. Мухин // Черные металлы. – 2022. – № 12. – С. 63–71; Часть 2 // Черные металлы. – 2023. – № 1. – С. 8–14.
12. Осноение на толстолистовом стане 5000 Выксунского металлургического завода производства высококачественного проката для труб большого диаметра / П.П. Степанов, И.В. Ганошенко, В.И. Льинский, С.В. Головин // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. – 2013. – № 4 (1360). – С. 57–65.
13. ТУ 14-101-809-2010. Прокат горячекатанный из икролегированной стали с высоким пределом текучести для холодной штамповки деталей автомобиля «КАМАЗ». – M.: ОАО «ММК», 2010 – 6 с. (с изменениями 1–5).
14. СТО 00186217-2008. Прокат горячекатанный, горячекатанный травленный из сталей, S350МС c высоким пределом текучести для холодной штамповки деталей автомобиля «КАМАЗ». – М., 2008.
15. Холодная объемная штамповка: справочник / под ред. Г.А. Навроцкого. – М.: Машиностроение, 1973 – 496 с.
16. Романовский, В.П. Справочник по холодной штамповке / В.П. Романовский. – Л.: Машиностроение, 1971. – 782 с.
17. Парышев, Д.Н. Технологические рекомендации по выбору конструкционных углеродистых сталей для холодной штамповки изделий / Д.Н. Парышев, В.Я. Герасимов // Вестник Курганского государственного университета (КГУ). – 2010. – № 1. – С. 112–113.
18. Моделирование процесса охлаждения при закалке листовой стали в условиях толстолистового стана 5000 / П.П. Полецков, Д.Ю. Алеклслеев, А.Е. Гулин, Д.Г. Емалеева // Черные металлы. – 2023. – № 2. – С. 33–37.
19. Эфрон, Л.И. Исследование влияния режимов контролируемой прокатки на микроструктуру и свойства микролегированных сталей / Л.И. Эфрон, Ю.Д. Морозов // Металлург. – 2018. – № 1. – С. 69–74.
20. Высоцкий, Е.Н. Исследование концентратора напряжений, полученного различными способами, при ломке проката изгибом / Е.Н. Высоцкий // Физика и техника высших давлений. – 2005. – Т. 15, № 3. – С. 138–147.
21. Гербер, Ю.А. Влияние радиуса закругления вершины трещины на напряжение / Ю.А. Гербер // Вестник Самарского ун-та. Естественно-научная серия. – 2021. – Т. 27, № 2. – С. 62–69.
22. Глинер Р.Е. Введение в управление качеством металла / Р.Е. Глинер, В.И. Астащенко – М., Вологда: Инфра – Инженирия, 2022. – 276 с. 
23. Патент 2039965 С1 МПК G01N3/28 Способ оценки штампуемости листового проката / Глинер Р.Е. – Опубл. 20.12.2001; Бюл. 35.
24. ГОСТ 14019-2003 Материалы металлические. Метод испытания на изгиб. – Минск: Межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 2006 – 8 с.
25. Иванчиков, Е.И. Анализ российских и зарубежных методов испытаний на статическую трещиностойкость авиационных материалов / Е.И. Иванчиков // Технология легких сплавов. – 2016. – № 1. – С. 99–106.
26. Даниленко, А.В. Методика оценки склонности металла к трещинообразованию при различных режимах прокатки / А.В. Даниленко, А.В. Мунтин, А.А. Хлыбов // Черные металлы. – 2023. – № 10. – С. 85–92.

Рассмотрены условия взаимодействия рабочих поверхностей фрикционных пар узлов трения, предназначенных для плавной передачи крутящего момента и для плавного замедления механизмов. Обоснован выбор материала для изготовления прижимного диска фрикционной муфты и тормозного диска дискового тормоза для машиностроения. Таким материалом является высокомарганцевая аустенитная сталь, которая удобна для изготовления прижимного диска фрикционной муфты и тормозного диска дискового тормоза путем литья в кокиль либо горячей штамповки с последующей механической обработкой упрочняющим плоским и круглым шлифованием до заданных геометрических размеров и класса шероховатости.

Предложена математическая модель упрочняющего шлифования рабочих поверхностей прижимного диска фрикционной муфты и тормозного диска дискового тормоза, учитывающая закономерности деформационного упрочняющего воздействия зерен абразива на обрабатываемую поверхность. При разработке математической модели в качестве формы зерен связанного абразива принята сфера, что основано на широком использовании электрокорундов со сферической формой абразивных зерен. Также принято, что зерна абразива оказывают независимое от других зерен абразива деформирующее воздействие на обрабатываемую поверхность из высокомарганцевой аустенитной стали.

По результатам численного эксперимента установлены закономерности деформационного воздействия зерен абразива на обрабатываемую поверхность с учетом параметров материала абразива и материала обрабатываемой поверхности, а также с учетом режимов упрочняющего шлифования. Показана возможность выбора рациональных режимов процесса шлифования, обеспечивающих деформационное упрочнение обрабатываемой поверхности прижимного диска фрикционной муфты и тормозного диска дискового тормоза по полученным в ходе численного эксперимента закономерностям деформационного воздействия зерен абразива на обрабатываемую поверхность. Деформационное упрочнение рабочих поверхностей прижимного диска фрикционной муфты и тормозного диска дискового тормоза, предназначенных для машиностроения и станкостроения, способно улучшить эксплуатационные характеристики таких узлов трения и продлить их срок службы.

Ключевые слова: упрочняющее шлифование, зерно абразива, деформационное упрочнение, коэффициент упрочнения, фрикционная муфта, прижимной диск, тормозной диск, дисковый тормоз, высокомарганцевая аустенитная структура, математическая модель.

Войтенко Владимир Афанасьевич (Луганск, Российская Федерация) – кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой микро- и наноэлектроники Луганского государственного университета имени Владимира Даля (ЛГУ им. В. Даля) (Российская Федерация, 291034, г. Луганск, кв. Молодежный, 20А, е-mail: vlvoytenko@gmail.com).

1. The study of the use of multi-disc safety friction clutches in the working bodies of crank presses / K.O. Kobzev, E.S. Bozhko, A.V. Mozgovoi, E.I. Kostromina, L.G. Babenko // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2019. – Vol. 680(1). DOI: 10.1088/1757-899X/680/1/012013

2. Awrejcewicz, J. Modeling and analytical/numerical analysis of wear processes in a mechanical friction clutch / J. Awrejcewicz, D. Grzelczyk // International Journal of Bifurcation and Chaos. – 2011. – Vol. 21, no. 10. – P. 2861–2869.

3. Zhai, W. Recent Progress on Wear-Resistant Materials: Designs, Properties and Applications / W. Zhai, L. Bai, R. Zhou, X. Fan, G. Kang, Y. Liu, K. Zhou // Advensed Science. – 2021. – Vol. 8(11). – 29 p. DOI: 10.1002/advs.202003739

4. Effect of normal load on abrasive wear resistance and wear micromechanisms in FeMnAlC alloy and other austenitic steels / O.A. Zambrano, Y. Aguilar, J. Valdés, S.A. Rodríguez, J.J. Coronado // Wear. – 2016. – Vol. 348–349. – P. 61–68. DOI: 10.1016/j.wear.2015.11.019

5. Finite element analysis and experiments of metal/metal wear in oscillatory contacts / N.H. Kim, D. Won, D. Burris [et al.] // Wear. – 2005. – Vol. 258(11-12). – P. 1787–1793.

6. Войтенко, В.А. Моделирование тепловых процессов и процессов изнашивания фрикционной муфты нового типа для машиностроения / В.А. Войтенко // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2021. – Т. 23, № 4. – С. 93–101. DOI: 10.15593/2224-9877/2021.4.11

7. 4. Пат. РФ №2288294. Литая износостойкая сталь для крупных деталей горно-металлургического производства / Стадничук А.В., Стадничук В.И., Меркер Э.Э. // БИМП №33. – Ч. 1. – 2006. – С. 246.

8. 5. Ultrafine grain structure development in steel with different initial structure by severe plastic deformation / J. Zrnik, S.V. Dobatkin, R. George, M. Fujda // Revista Materia. – 2010. – Vol. 15(2). – P. 240–246.

9. Bleck, W. New insights into the properties of high-manganese steel / W. Bleck // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. – 2021. – Vol. 28(5). – P. 782–796. DOI: 10.1007/s12613-020-2166-1

10. Федосеева, Е.М. Закономерности формирования структуры в механизмах кристаллизации аустенитных сталей (обзор) / Е.М. Федосеева, Т.В. Ольшанская, А.Ю. Душина // Вестник ПНИПУ. Машиностроение. Материаловедение. – 2023. – Т. 25, № 1. – С. 83–97. DOI: 10.15593/2224-9877/2023.1.09

11. Strain Hardening of Bainitic and Martensitic Steel in Compression / K.V. Aksenova, E.N. Nikitina, Yu. F. Ivanov, D.A. Kosinov // Steel in Translation. – 2018. – Vol. 48, no. 10. – P. 631–636.

12. Effect of pre-deformation mode on the microstructures and mechanical properties of Hadfield steel / F. Zhang, C. Chen, B. Lu [et al.] // Materials Science and Engineering. – 2019. – Vol. 743. – P. 251–258.

13. Vazques, R. The effect of surface roughness on efficiency of low-pressure turbine / R. Vazques, D. Torre // ASME. – 2013. – Paper № GT2013-94200, V06AT36A007. – 9 p. DOI: 10.1115/GT2013-94200

14. Montis, M. Aerodynamic measurement on a low pressure turbine cascade with different levels of distributed roughness / M. Montis, R. Niehuis, A. Fiala // ASME. – 2011. – Paper № GT2011-45015. – P. 457–467. DOI: 10.1115/GT2011-45015

15. Fiala, A. Roughness modeling for turbomachinery / A. Fiala, E. Kugeler // ASME. – 2011. – Paper № GT2011-45424. – P. 595–607. DOI: 10.1115/GT2011-45424

16. Bons, J.P. Effect of realistically rough surface on vane aerodynamic losses including the influence of turbulence condition and Reynolds number / J.P. Bons, E.L. Erickson, F.E. Ames // ASME. – 2010. – Paper № GT2010-22173. – P. 33–41. DOI: 10.1115/GT2010-22174

17. The influence of austenitization temperature on microstructural developments, mechanical properties, fracture mode and wear mechanism of Hadfield high manganese steel / H.R. Jafarian, M. Sahzi, S.H. Mousaui Anijdan
[et al.] // Journal of Materials Research and Technology. – 2021. – Vol. 10. – P. 819–831.

18. Жилкашинова, A.M. Cвязь коэффициента деформационного упрочнения и пластической деформации аустенитной стали Гадфильда / A.M. Жилкашинова, М.К. Скаков, Н.А. Попова // Вестник науки Сибири. – 2011. – № 1 (1). – С. 686–691.

19. Казакова, И.С. Учет упрочнения стали в тонкостенных холоднодеформируемых профилях / И.С. Казакова // Вестник Вологодского государственного университета. Серия: Технические науки. – 2021. – № 2(12). – С. 12–15. – EDN ZTAHJV.

20. Londhe, N.D. Extended Hertz Theory of Contact Mechanics for Case-Hardened Steels With Implications for Bearing Fatigue Life / N.D. Londhe, N.K. Arakere, G. Subhash // ASME. Journal of Tribology. – 2018. – Vol. 140(2): 021401. – 11 p. https://doi.org/10.1115/1.4037359

21. Zhengshou, L. Hertzian frictional contact model in 2D / L. Zhengshou, C. Qiushi, H. Linchong // Applied Mathematical Modelling. – 2021. – Vol. 92. – P. 546–564. DOI: 10.1016/j.apm.2020.11.016

22. Yu, L. Investigation on the Thermodynamic Characteristics of the Deformed Separate Plate in a Multi-Disc Clutch / L. Yu, B. Ma, M. Chen, H. Li, J. Liu // Engineering Failure Analysis. – 2020. – Vol. 110. – P. 104385.

23. Zhu, M. Life Cycle Prediction and Evaluation of Clutch Friction Plate Considering Wear Models and Thermal Stress / M. Zhu, X. Liu, F. Kan, Z. You // Journal of Tribology. – 2021. – Vol. 143(4): 041701. – 9 p. DOI: 10.1115/1.4048383

24. Kucharski, S. Contact of Rough Surfaces Under Normal and Tangential Loading / S. Kucharski, G. Starzynski // Wear. – 2019. – Vol. 440–441. – P. 203075.

25. Kragelsky, I.V., Friction and Wear: Calculation Methods / I.V. Kragelsky, M.N. Dobychin, V.S. Kombalov. – New York: Pergamon Press, 1982. – 245 p.