В эксплуатации элементов внешней обвязки двигателей наблюдаются случаи усталостных поломок труб из легированной нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Поломке трубопроводов предшествует появление на поверхности труб (под прокладкой из одноименного материала) очагов фреттинг-коррозии. Штатная подкрепляющая втулка не всегда обеспечивает эффективную работу подкрепляемой трубы в условиях возникновения фреттинг-коррозии, и требуется поиск доступных и технологических способов повышения устойчивости материала трубы к фреттинг-коррозии и фреттинг-усталости.

Приведен обзор таких видов повреждения условно неподвижных соединений, как фреттинг-коррозия и фреттинг-усталость. Показаны условия появления очагов фреттинг-коррозии на поверхности сопряженных деталей и механизм зарождения усталостных трещин.  Рассмотрены известные методы технологических и конструктивных способов снижения интенсивности фреттинг-коррозии. Предложен метод повышения фреттинг-усталостной прочности наружной поверхности аустенитной нержавеющей стали 12Х18Н10Т путем создания на ее поверхности упрочненного слоя (методом холодной пластической деформации – обдувкой стеклянной дробью).

Приведены результаты испытаний образцов труб 8×1 мм марки 12Х18Н10Т после упрочняющей обработки стеклянной дробью в сравнении с исходным (шлифованным) состоянием (без дополнительной обработки).

Исследования показали, что упрочнение поверхности труб эффективно для повышения предела выносливости труб из стали 12Х18Н10Т, так как для повышения усталостной прочности в условиях фреттинг-коррозии.

Опытная работа показала, что упрочняющая обработка поверхности труб стеклянной дробью по заданному режиму приводит к образованию поверхностного упрочненного слоя, обладающего повышенным уровнем сжимающих остаточных напряжений относительно исходного/шлифованного состояния. Также показано, что упрочняющая обработка образцов (по заданному режиму) устраняет кольцевую рисочность на поверхности шлифованных труб и нивелирует отрицательное действие отдельных глубоких рисок, являющихся очагами развития усталостных трещин.

Ключевые слова: фреттинг-коррозия, фреттинг-усталость, нержавеющая сталь, аустенитная сталь, упрочнение поверхности, гидродробеструйная обработка, фреттинг-стойкость, усталостные испытания, остаточные напряжения, усталость.

Загорских Ольга Анатольевна (Пермь, Российская федерация) – аспирант НИЦ «Курчатовский институт» – ВИАМ, заместитель главного металлурга
АО «ОДК-ПМ», 614010, Россия, Пермь, Комсомольс-
кий пр., 93, Zagorskikh-OA@pmz.ru.

Лаптев Анатолий Борисович (Москва, Российская Федерация) – главный научный сотрудник, д.т.н., НИЦ «Курчатовский институт» – ВИАМ, 105005, Россия, Москва, ул. Радио, д.17, admin@viam.ru.

1. Петухов, А.Н. Фреттинг-коррозия и фреттинг-усталость в малоподвижных соединениях / А.Н. Петухов // Вестник Самарского государственного аэрокосмическо-го университета им. академика С.П. Королева. – 2006. – № 2-1(10). – С. 115–120.
2. Износостойкиое, антифрикционное и фреттинго-стойкое покрытие на основе Ni-B / С.С. Виноградов, Ю.А. Теркулова, Е.А. Курдюкова, А.А. Никифоров // Элек-трон. науч.-технич. журн. Труды ВИАМ. – 2015. – № 1. – С. 8–14. DOI: 10.18577/2307/6046-2015-0-1-2-2
3. Исследование фреттинг-износа твердосмазочно-го, шликерного и ионно-плазменного покрытий / Д.С. Горлов, В.И. Скрипак, С.А. Мубояджан, Л.П. Егорова // Электрон.науч.-технич. журн. Труды ВИАМ. – 2017. – № 3 (51). – С. 65–73. DOI: 10.18577/2307-6046-2017-0-3-7-7
4. Исследование фреттингостойкости стали ЭП866Ш / С.А. Мубояджан, В.И. Коннова, Д.С. Горлов, Д.А. Александров // Электрон.науч.-технич. журн. Труды ВИ-АМ. – 2015. – № 7. – Ст. 1. DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-7-1-1
5. Панова, И.М. Анализ надежности соединений с натягом в особых условиях эксплуатации / И.М. Панова, А.Д. Панов // НАУКОВЕДЕНИЕ: электрон. науч.-технич. журн. – 2017. – Т. 9, № 4.
6. Максаров, В.В. Механизмы трения тонкослойных покрытий в условиях фреттинг-коррозии / В.В. Максаров, В.А. Красный // Научно-технические ведомости Санкт-Петербургского государственного политехнического уни-верситета. – 2015. – № 3 (226). – С. 111–120.
7. Mystkowska, J. Effect off Saliva and Mucin-Based Saliva Substitutes on Fretting Processes of 316 Austenitic Stainless Steel / J. Mystkowska, D. Lysik, M. Klekotka // Metals. – 2019. – Vol. 9. – 178 p. 
8. Иванова, С.В. Усталостное разрушение метал-лов / С.В. Иванова. – М.: Металлургиздат, 1963. – С. 67–71. 
9. Островский, М.С. Фреттинг как причина сниже-ния надежности горных машин / М.С. Островский // Гор-ный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал). – 2011. – № S3. – С. 315–331. 
10. Леонова, Л.Н. Фреттинг-коррозия и ее преду-преждение с помощью неметаллических покрытий /
Л.Н. Леонова, О.Е. Кестнер, О.Н. Михеева // Приложение к журналу «Авиационная промышленность». – М.: Ма-шиностроение, 1972. – № 1. – С. 24–28.
11. Усталость и хрупкость металлических материа-лов / В.С. Иванова, С.Е. Гуревич [и др.]. – М.: Наука, 1968. – С. 147–157.
12. Загорских, О.А. Особенности фреттинг-коррозии нержавеющих аустенитных сталей (обзор) / О.А. Загорских, А.Б. Лаптев // Актуальные проблемы защиты от коррозии нефтегазового оборудования и трубопрово-дов (КОРРОЗИЯ-2023): сборник материалов I Междуна-родной научно-технической конференции, посвященной 75-летию ФГБОУ ВО «УГНТУ» (15 мая 2023 г.), Уфа, 15 мая 2023 года. – Уфа: Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2023. – С. 40–42.
13. Асланян, И.Р. Определение факторов, суще-ственно влияющих на фреттинг-изнашивание электроли-тических NiP покрытий / И.Р. Асланян, В.И. Семенов, Л.Ш. Шустер // Вестник УГАТУ. – 2012. – Т. 16, № 1 (46). – С. 57–61.
14. Асланян, И.Р. Влияние добавок карбида крем-ния SiС на изнашивание электролитических NiP покрытий / И.Р. Асланян, Ж.П. Селис, Л.Ш. Шустер // Трение и износ. – 2010. – Т. 31, № 5. – С. 353–361. 
15. Асланян, И.Р. Изнашивание электролитиче-ских NiP покрытий при фреттинге / И.Р. Асланян,
Л.Ш. Шустер // Авиационные материалы и технологии. – 2015. – № 3. – С. 38–43.
16. Асланян, И.Р. Повышение эффективности применения износостойких электролитических покрытий:  автореф. дис. … д-ра техн. наук: специальность 05.02.04 «Трение и износ в машинах» / Асланян Ирина Рудиковна. – Уфа, 2014. – 39 с.
17. Асланян, И.Р. Трибологические характеристи-ки электролитических покрытий в различных условиях трения / И.Р. Асланян, Н.К. Криони, Л.Ш. Шустер // Вестник УГАТУ. – 2013. – Т. 17, № 8 (61). – С. 24–28.
18. Докшанин, С.Г. Влияние смазочных компози-ций с ультрадисперсными добавками на фреттинг-усталостные процессы / С.Г. Докшанин // Вестник СИБ-ГАУ. – 2014. – № 3 (55). – С. 198–201.
19. Шевеля, В.В. Реологические аспекты влияния фреттинга на коррозионное растрескивание стали / В.В. Шевеля, В.П. Олександренко // Вестник двигателестрое-ния. – 2006. – № 1. – С. 95–100.
20. Забиров, Ф.Ш. О негативном влиянии фрет-тинг-коррозии в резинометаллической опоре шпинделя турбобура / Ф.Ш. Забиров, Р.Р. Мансуров // Аллея науки. – 2017. –
Т. 2, № 9. – С. 412–414.
21. Петухов, А.Н. Фреттинг и фреттинг-усталость конструкционных материалов и деталей / А.Н. Петухов // Авиационная промышленность. – 2014. – № 4. – С. 45–50.
22. Петухов, А.Н. Вопросы многоцикловой уста-лости для материалов и деталей современных ГТД / А.Н. Петухов // Вестник самарского государственного аэро-космического университета. – 2009. – № 3 (19). – С. 172–177.
23. Погонышев, В.А. Метод повышения фреттин-гостойкости деталей машин путем улучшения их демпфи-рующих свойств / В.А. Погонышев, С.В. Тищенко // Со-временные тенденции в науке, технике, образовании: сб. науч. тр. по матер. III Междунар. науч.-практ. конф.: в 2 ч. – Смоленск, 31 марта 2018 года. – Смоленск: Общество с ограниченной ответственностью «НОВАЛЕНСО», 2018. – Ч. 2. – С. 77–80.
24. Смыслов, А.М. Разработка и исследование технологических методов повышения фреттинг стойкости рабочих лопаток из титановых сплавов / А.М. Смыслов, К.С. Селиванов // Технология машиностроения. Вестник УГАТУ. – 2007. – Т. 9, № 1 (19). – С. 77–83.
25. Фридман, З.Г. Влияние механико-терми¬ческой обработки на циклическую прочность листов из стали 1Х18Н9. Усталость металлов и сплавов /
З.Г. Фридман, М.Г. Вейцман // Усталость металлов и сплавов: сборник материалов V Совещания по усталости металлов. – М.: Наука, 1971. – С. 97–102.
26. Fouvry, S. Quantification of fretting damage /
S. Fouvry, P. Kapsa, L. Vincent // Wear. – 1996. – Vol. 200. –
P. 186–205. DOI: 10.1016/j.wear.2009.09.012
27. Loto, R.T. Assessment of pitting corrosion of aus-tenitic stainless steel type 304 in an acid-chloride environment / R.T. Loto // Journal of Materials and Environmental Scienc-es. – 2013. – Vol. 4(4). – P. 448–459.
28. Dabrowski, J.R. Fretting and fretting corrosion of 316L implantation steel in the oral cavity environment /
J.R. Dabrowski, M. Klekotka, J. Sidun // Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability. – 2014. –
Vol. 16. – P. 441–446. DOI: 10.17531/ein
29. Influence of pH and corrosion inhibitors on the tribocorrosion of titanium in artificial saliva / A.C. Vieira, A.R. Ribeiro, L.A. Rocha, J.P. Celis // Wear. – 2006. –
Vol. 261. – P. 994–1001.
30. Трощенко, В.Т. Сопротивление усталости ме-таллов и сплавов: справочник / В.Т. Трощенко, Л.А. Сос-новский // Справочник. – Киев: Наукова думка, 1987. – Ч. 1. – С. 219–222.
31. Голего, Н.Л. Фреттинг – коррозия металлов / Н.Л. Голего. – Киев: Tехнiка, 1974. – 270 с.
32. Ляшок, С.В. Покрытия для защиты от фрет-тинг-коррозии / С.В. Ляшок // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. – 2011. – № 5 (50). –
С. 27–30.
33. Уотерхауз, Р.Б. Фреттинг-коррозия / Р.Б. Уо-терхауз. – Л.: Машиностроение, 1976. – 272 с.
34. Бубнов, В.А. Упрочнение аустенитных сталей холодной пластической деформацией / В.А. Бубнов // Материаловедение и технология машиностроения / Вест-ник КГУ. – 2017. – № 2, вып. 12. – С. 44–50.
35. Влияние температуры и анизотропии листов из сплава системы Al-Cu-Mg-Li на механические свойства в области малых пластических деформаций / Е.Н. Каблов, В.В. Антипов, Н.О. Яковлев, В.В. Куликов, Я.В. Автаева, В.В. Автаев, П.Н. Медведев // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2022. – Т. 88, № 11. – С. 55–65. 
36. Анизотропия прочностных характеристик в монокристаллов никелевых жаропрочных сплавов /
В.Н. Толорайя, Е.Н. Каблов, И.Л. Светлов, Н.Г. Орехов, Е.Р. Голубовский // Горный информационно-аналити-ческий бюллетень. – 2005. – № S. – С. 225–236.
37. Каблов, Е.Н. Обзор зарубежного опыта иссле-дований коррозии и средств защиты от коррозии / Е.Н. Каблов, О.В. Старцев, И.М. Медведев // Авиационные материалы и технологии. – 2015. – № 2. – С. 76–87. DOI: 10.18577/2071-9140-2015-0-2-76-87

Рассматривается возможность обработки кромок на торцах зубчатых колес с применением вращающегося эластичного абразивного инструмента, а также определено влияние режимов обработки на производительность процесса и качество обработанных кромок.

При проведении экспериментальных исследований использовались эластичные абразивные инструменты: радиальная полимерно-абразивная щетка компании 3M марки Scotch-Brite™ BD-ZB P36 и лепестковый круг 14А 5 ГОСТ 22775-77 (ОАО «Белгородский абразивный завод»). Экспериментальные исследования проведены при помощи современного вертикального обрабатывающего центра Deckel Maho DMC 635V.

В результате проведенных исследований установлена невозможность измерений параметров, необходимых для оценки производительности процесса на имеющемся измерительном оборудовании, и разработана методика оценки размеров скругленных кромок на реальных зубчатых колесах при помощи слепков и контрслепков, полученных непосредственно со скругленных кромок.

Выявлены зависимости среднего размера кромки от скорости резания и деформации инструмента при обработке кромок шестерни коробки подач токарно-винторезного станка, изготовленной из стали 40х.

Установлены рациональные диапазоны варьирования режимов обработки для каждого из исследованных инструментов. Доказано, что обработка с применением режимов, превышающих данные диапазоны, приводит к возникновению недопустимых дефектов на обрабатываемых кромках.

По результатам проведенных исследований получено регрессионное уравнение, позволяющее производить расчет среднего размера кромки от режимов обработки для каждого из исследованных инструментов.

Полученные результаты необходимо учитывать при оптимизации рассматриваемых операций, а также при проектировании технологической операции финишной обработки кромок зубчатых колес эластичными абразивными инструментами.

Ключевые слова: полимерно-абразивная щетка, лепестковый круг, производительность процесса обработки, средний размер кромки, скругление кромок, снятие заусенцев, режимы обработки, деформация круга, скорость резания, кромки зубчатых колес, регрессионное уравнение.

Подашев Дмитрий Борисович (Калининград, Российская Федерация) – доктор технических наук, доцент, профессор кафедры инжиниринга технологического оборудования, Калининградский государственный технический университет (Российская Федерация, 236022, г. Калининград, Советский пр., д. 1, e-mail: dmitrij.podashev@klgtu.ru).

1. Калимуллина, З.А. Абразивные материалы. Классификация, виды и их характеристики / З.А. Калимуллина // Аллея науки. – 2018. – Т. 1, № 11(27). – С. 42–45.

2. Артамонов, В.Д. Анализ эффективности процессов зубонарезания цилиндрических колес / В.Д. Артамонов, Ю.Н. Федоров. – Тула: Изд-во ТулГУ, 2008. – 356 с.

3. Калашников, А.С. Технология изготовления зубчатых колес / А.С. Калашников. – М.: Машиностроение, 2004. – 480 с.

4. Дальский, А.М. Справочник технолога-машино­строителя / А.М. Дальский, А.Г. Косилова, Р.К. Мещеряков; под ред. А.Г. Суслова. – М.: Машиностроение,
2003. – Т. 1. – 912 с.; Т. 2. – 944 с.

5. Веселовский, А.А. Исследование износостойкости чугунных зубчатых колес с диффузионными карбидными покрытиями / А.А. Веселовский // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. – 2020. – № 3(51). – С. 28–32.

6. Иващенко, А.П. Исследование статической прочности косозубого цилиндрического зубчатого колеса / А.П. Иващенко // Современные наукоемкие технологии. – 2020. – № 10. – С. 51–56.

7. Абилмажитов, А.Т. Исследование процесса износа зубчатых колес / А.Т. Абилмажитов // Интернаука. – 2020. – № 14-1(143). – С. 53–56.

8. Исследование поверхности зубчатых колес, изготовленных с применением электрохимической обработки / А.В. Линовский, А.А. Федоров, Н.В. Бобков, Ю.О. Бредгауэр // Динамика систем, механизмов и машин. – 2019. – Т. 7, № 3. – С. 71–75.

9. Солдатов, А.Г. Исследование шероховатости при шлифовании зубчатых колес / А.Г. Солдатов // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2023. – № 1(89). – С. 44–48.

10. Чечуга, А.О. Исследование процесса обработки зубчатых колес методом шевингования / А.О. Чечуга // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2023. – № 11. – С. 440–442.

11. Болдычев, К.В. Исследование возможностей обработки эвольвентных зубчатых колес по методу обкатки инструментами с реечным контуром / К.В. Болдычев,
Л.А. Санова, З.В. Тягунова // Электронный журнал: наука, техника и образование. – 2016. – № 4(9). – С. 26–31.

12. Морозова, Л.В. Исследование причин разрушения зубчатых колес в процессе эксплуатации / Л.В. Морозова, М.Р. Орлов // Авиационные материалы и технологии. – 2015. – № S1(38). – С. 37–48.

13. Влияние переточек и геометрии передних поверхностей сборной червячной фрезы на профиль зубчатых колес / Н.Д. Феофилов, В.Н. Скрябин, И.А. Воробьев,
Е.С. Янов // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2016. – № 7-2. – С. 86–92.

14. Караванова, А.Г. Различие результатов процессов обработки зубчатых колес методами хонингования, шлифования и полирования исходя из выявленных значений микронеровностей обрабатываемой поверхности / А.Г. Караванова, А.С. Калашников // Наука и бизнес: пути развития. – 2020. – № 11(113). – С. 23–27.

15. Кожевникова, А.А. Альтернативные методы изготовления зубчатого колеса планетарного редуктора с внутренним зацеплением / А.А. Кожевникова, А.А. Шведуненко // Известия Волгоградского государственного технического университета. – 2021. – № 1(248). – С. 19–23.

16. Расулов, Н.М. Повышение эффективности шлифования зубьев зубчатых колес методом копирования на основе управления глубиной резания / Н.М. Расулов, Е.Т. Шабиев // Известия Высших учебных заведений. Машиностроение. – 2017. – № 2 (683). – С. 90–97.

17. Пат. РФ № 2421305 C1. Устройство для обработки продольных кромок зубьев зубчатых колес / Тютрин С.Г. – 20.06.2011. – Заявка № 2010105094/02 от 12.02.2010.

18. А.с. СССР № 648369 A1. Устройство для электрохимического скругления кромок зубчатых колес / Шилков Г.А., Новиков А.А., Радощекин Г.А. – 25.02.1979. – Заявка № 1860544 от 22.12.1972.

19. Пат. РФ №56246 U1. Инструмент для финишной обработки цилиндрических зубчатых колес / Валиков Е.Н., Ямников А.С., Белякова В.А. – 10.09.2006. – Заявка № 2005121233/22 от 07.07.2005.

20. Пат. РФ № 2453404 C1. Способ обработки боковых сторон профиля цилиндрических зубчатых эвольвентных колес / Негинский Е.А., Отт О.С., Артюхин Л.Л. – 20.06.2012. – Заявка № 2011115838/02 от 22.04.2011.

21. Валиков, Е.Н. Обработка торцов зубьев крупногабаритных зубчатых колес: учебное пособие для вузов / Е.Н. Валиков, В.А. Белякова. – Тула: Изд-во ТулГУ. – 2010. – 115 с.

22. Валиков, Е.Н. Обкатник для обработки кромок зубьев крупногабаритных зубчатых колес / Е.Н. Валиков, Ю.С. Тимофеев, А.С. Журина // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2013. – № 8. – С. 260–263.

23. Димов, Ю.В. Исследование качества поверхности при скруглении кромок полимерно-абразивными щетками / Ю.В. Димов, Д.Б. Подашев // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2016. – № 9. – С. 23–34.

24. Димов, Ю.В. Исследование производительности процесса скругления кромок полимерно-абразивными щетками / Ю.В. Димов, Д.Б. Подашев // Вестник машиностроения. – 2017. – № 3. – С. 74–78.

25. Димов, Ю.В. Производительность процесса при обработке кромок деталей полимерно-абразив­ными щетками / Ю.В. Димов, Д.Б. Подашев // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2020. – Т. 22, № 3. – С. 29–36.

Одним из основных направлений современного развития производств строительной и тонкой керамики, а также огнеупоров нового поколения является повышение уровня их собственных эксплуатационных свойств с учетом спроса современного дизайна. Микроструктура изделий тонкой керамики (фарфор и фаянс) представлена зернами кварца SiO2, кристаллами муллита (переменного состава от  до  стеклофазой с полевошпатовыми составляющей в количестве 5–10 % (фаянс) и 50 % (фарфор). Использование в ЛКМ для декорирования керамических материалов аминоформальдегидных КФ-смол, содержащих большое количество свободного формальдегида и керамических красок, является экономически и экологически нецелесообразным. Проведены исследования по введению наполнителей в красочную композицию для увеличения адсорбционной емкости пигментированной части красочного материала путем перераспределения на нем поверхностных силанольных групп  в связи с колебанием величины отрицательного заряда керамической поверхности. После нанесения красочного материала на пористую поверхность методом шелкографии с последующим глазурованием и обжигом от 1140 до 1160°С улучшается блеск и разлив глазури с получением красивых тонов в результате термических превращений. В высоконаполненном ЛКМ дисперсионная среда представляет собой коллоидный водный раствор органических соединений и минеральных солей. При обжиге раствор металлической соли разлагается. Отложившиеся в керамическом материале оксиды соединяются с кремнеземом, глиноземом и другими компонентами, а также с глазурью. Наполнители ЛКМ (мел, глинозем) в сочетании с солями придают покрытию цвет. Фарфоровая масса придает покрытию блеск. Показано, что пигменты различной химической системы в красочных композициях обусловливают декоративно-художественные свойства: цвет и тон покрытия.

Ключевые слова: термические превращения, структура, ЛКМ, керамические пигменты, химическая система, адсорбционная емкость, керамический материал, декоративные свойства, наполнители, минеральные соли, силанольные группы, экономическая целесообразность, дизайн.

Папулова Галина Николаевна (Москва, Российская Федерация) – кандидат технических наук, доцент кафедры композиционных материалов, Московский государственный технический университет «СТАНКИН» (Российская Федерация, 127994, г. Москва, ГСП-4, Вадковский пер., д. 3-а, e-mail: papulova_galina@mail.ru).

Задорожный Илья Валерьевич (Москва, Российская Федерация) – студент, Московский государственный технический университет «СТАНКИН» (Российская Федерация, 127994, г. Москва, ГСП-4, Вадковский пер., д. 3-а, e-mail: ilko2916@mail.ru).

1. Индейкин, Е.А. Пигментирование лакокрасочных материалов / Е.А. Индейкин, Л.Н. Лейбзон,
И.А. Толмачев. – Л.: Химия, 1986. – 160 с.

2. Ермилов, П.И. Диспергирование пигментов /
П.И. Ермилов. – М.: Химия, 1971. – 299 с.

3. Масленникова, Г.Н. Керамические пигменты / Г.Н. Масленникова, И.В. Пищ. – М.: РИФ Стройматериалы, 2009. – 240 с.

4. Пигменты на основе кремнезема / Пищ [и др.] // Стекло и керамика. – 2011. – № 3. – С. 3.

5. Анионообменый синтез кобальтосодержащих пигментов шпинельного типа / ФГБУН Институт химии и химической технологии СО РАН (г. Красноярск), ФГАОУ ВПО Сибирский федеральный университет (Красноярск) // Стекло и керамика. – 2013. – № 6. –
С. 28.

6. Синтез керамических пигментов шпинельного типа и глазурей на их основе / Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева (г. Апатиты) // Стекло и керамика. – 2013. – № 9. – С. 17.

7. Папулова, Г.Н. Изучение влияния вида керамического пигмента в составе высоконаполненного лакокрасочного материала на физико-химические свойства ЛКП на керамических поверхностях / Г.Н. Папулова // Лакокрасочные материалы и их применение. – 2017. –
№ 6. – С. 36–39.

8. Папулова, Г.Н. Стабилизирующее действие поливинилового спирта в коллоидном водном растворе КФ-олигомера и окрашенных соляно- и сернокислых солей кобальта и меди при декорировании пористой керамики красочными композициями / Г.Н. Папулова, И.В. Задорожный // Вестник Томского государственного университета. – 2024. – № 35. – С. 132–142.

9. Ермилов, П.И. Физическая химия пигментов и пигментированных материалов / П.И. Ермилов, Е.А. Индейкин. – Ярославль: Яросл. Политехн. ин-т, 1976. – 85 с.

10. Папулова, Г.Н. Изучение влияния соляно- и сернокислых солей некоторых металлов в рецептуре ЛКМ для декорирования пористого фаянса на декоративные свойства красочных покрытий / Г.Н. Папулова // Лакокрасочные материалы и их применение. – 2019. –
№ 3. – С. 35–37.

11. Папулова, Г.Н. Изучение влияния вида и количества наполнителя в составе высоконаполненной краски на физико-химические свойства ЛКП на керамических поверхностях / Г.Н. Папулова // Огнеупоры и техническая керамика. – 2017. – № 6. – С. 29–33.

12. Нехлюдова, Т.П. Комплексная оценка состояния поверхности глазурованного фарфора / Т.П. Нехлюдова, Ю.Н. Крючков // Стекло и керамика. – 2018. –
№ 3. – С. 193.

13. Синтез керамических пигментов шпинельного типа и глазурей на их основе / Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им.
И.В. Тананаева (г. Апатиты) // Стекло и керамика. – 2013. – № 9. – С. 17.

14. Акунова, А.Ф. Материаловедение и технология производства художественных керамических изделий / А.Ф. Акунова, С.З. Приблуда. – М.: Высшая школа, 1979. – 118 с.

15. Пат. 2152916 Рос. Федерация. Состав подглазурной краски для декорирования керамических изделий: № 98113982/03; заявл. 23.07.1998; опубл. 20.07.2000,
Бюл. №20.

16. Пат. 2188216 Рос. Федерация. Состав подглазурной краски для декорирования керамических изделий: № 98111022/04; заявл. 08.06.1998; опубл. 27.08.2002,
Бюл. № 24.

17. Зелтынь, В.М. Исследование смачиваемости пигментов путём определения скорости их пропитки льняным маслом / В.М. Зелтынь, А.Н. Шиканов, Н.Н. Цюрупа // ЛКМ. – 1962. – № 4. – С. 35–37.

18. Цюрупа, Н.Н. Практикум по коллоидной химии / Н.Н. Цюрупа. – М: Высшая школа, 1963. – 184 с.

19. Путилова, И.Н. Руководство к практическим занятиям по коллоидной химии / И.Н. Путилова. – М: Высшая школа, 1961. – 292 с.

20. Папулова, Г.Н. Формирование покрытий из водных растворов пленкообразователей на керамических поверхностях: диссертация кандидата технических наук: 05.17.09 / Г.Н. Папулова. – М., 1987. – 164 с.

21. Hobden, J.F. Adsorption of high polymers from solution on to solids Adsorbtion of polysterene on charcoal / J.F. Hobden, H. Jellineek // J. Polymer. Sci. – 1953. –
Vol. 11, № 4. – P. 365–378.

22. Ермилов, П.И. Адсорбция рабочих растворов пентафталевой кислоты на пигментах / П.И. Ермилов // ЛКМ. – 1969. – № 1. – С. 18–21.

23. Ермилов, П.И. Диспергирование пигментов / П.И. Ермилов. – М.: Химия, 1971. – 299 с.

24. Вирпша, З. Аминопласты / З. Вирпша, Я. Бжезиньский. – М.: Химия, 1973. – 343 с.

25. Мороз, И.И. Фарфор, фаянс, майолика /
И.И. Мороз. – Киев: Техника, 1975. – 351 с.

26. Липатов, Ю.С. Физическая химия наполненных полимеров / Ю.С. Липатов. – М.: Химия, 1977. – 304 с.

27. Папулова, Г.Н. Изучение адгезии между лаковой пленкой деколи и пористой глазурованной керамической поверхностью / Г.Н. Папулова, М.Ю. Квасников // ЛКМ и их применение. – 2020. – № 1; № 2. – С. 42–44.

Аддитивные технологии получают все большее распространение во всех отраслях Российской промышленности. Наряду со многими преимуществами этих технологий существует ряд технических проблем, ограничивающих применение аддитивных технологий.

Данная работа посвящена решению технической задачи получения профилированных отверстий, а именно резьбовых, в корпусах сборного режущего инструмента (СРИ) при их синтезе из металлических порошков аддитивным методом, в частности методом селективного лазерного сплавления (SLM).

Цель работы заключается в получении резьбовых отверстий в корпусах деталей, синтезируемых с помощью аддитивной SLM-технологии. В силу особенностей SLM-технологии фактическая форма и размеры резьбового отверстия не соответствуют номинальной форме и размерам, задаваемым 3D-моделью. Фактические размеры осевого сечения (наружный, средний и внутренний диаметры) в силу ступенчатой структуры синтезируемой поверхности получаются меньше, чем заданные. Форма поперечного сечения искажается в силу такого явления, как «провисание». Авторами работы предложен способ компенсации искажения осевого сечения путем корректировки номинальных размеров, а также путем удаления каждого второго витка номинального профиля. Компенсация искажения поперечного сечения в виде «провисания» производится путем введения призматического выреза в верхней части отверстия. Предложенная модификация продольного и поперечного профиля резьбы позволяет обеспечить собираемость полученного отверстия с крепежным винтом, при этом исключается сложная и дорогостоящая операция получения резьбы в корпусе традиционным путем (сверление + нарезание резьбы метчиком или резьбовой фрезой).

Проведенное исследование позволяет получать корпуса сборного режущего инструмента, используя прогрессивную SLM-технологию, при этом скомпенсировав отдельные особенности этой технологии путем модификации исходной модели резьбового отверстия. Предложенный авторами метод позволяет получать резьбовые отверстия без дальнейшей механической обработки, что позволяет снизить себестоимость получения каждого отверстия на сумму от 100 до 500 руб.

Ключевые слова: сборный режущий инструмент, аддитивная SLM-технология, резьбовые отверстия, коррекция резьбы, компенсация искажения профиля резьбы, модификация резьбы для SLM технологии, искажение теоретического профиля резьбы, повышение эффективности SLM-технологии, синтезирование резьбы методом SLM, свинчивание синтезированной резьбы с винтом.

Пиженков Евгений Николаевич (Екатеринбург, Российская Федерация) – старший преподаватель кафедры «Технологии машиностроения, станки и инструменты», заведующий лаборатории ЦОМиПТ УрФУ (620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19, e-mail: e.n.pizhenkov@urfu.ru).

Кузнецов Иван Тимофеевич (Екатеринбург, Российская Федерация) – магистрант кафедры «Технологии машиностроения, станки и инструменты» (620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19, e-mail: I.T.Kuznetsov@ urfu.me).

1. Справочник технолога-машиностроителя: в 2 т. / ред. А.Г. Косилова, Р.К. Мещеряков. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1985. – Т. 2. – 496 с.
2. ГОСТ Р 59471–2021. Фрезы концевые с механическим креплением сменных многогранных твердосплавных пластин. Технические условия: национальный стандарт Российской Федерации: дата введения 01.07.2022 / Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. – Изд. официальное. – М.: Стандартинформ, 2021. – 6 с.
3. Инструмент для станков с ЧПУ, многоцелевых станков и ГПС / И.Л.Фадюшин, Я.И. Музыкант, А.И. Мещеряков [и др.]. – М.: Машиностроение, 1990. – 272 с.
4. Попок, Н.Н. Анализ тенденций проектирования инструментальных систем. Часть 1. Термины и системы обозначений режущих пластин, державок и модулей / Н.Н. Попок // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В: Промышленность. Прикладные науки». – Полоцк, 2012. – № 3. – С. 71–81.
5. Попок Н.Н. Анализ тенденций проектирования инструментальных систем. Часть 2. Механизмы крепления модулей. / Н.Н. Попок // Вестник Полоцкого государственного университета. Серия В: Промышленность. Прикладные науки. – Полоцк, 2012. – № 11. – С. 11–19.
6. Артамонов, Е.В. Расчет и проектирование сменных режущих пластин и сборных инструментов / Е.В. Артамонов, Т.Е. Помигалова, М.Х. Утешев. – Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. – 152 с. – EDN: QNDETJ.
7. Некрасов, Ю.И. Деформирование и рациональное нагружение сменных режущих пластин сборного инструмента / Ю.И. Некрасов // Вестник КузГТУ. – 2010. – № 4. – C. 54–57. – EDN: MUJRAL.
8. Михайлов, М.И. Анализ точности позиционирования сменных многогранных пластин при базировании их на опорную поверхность и центральное отверстие сборного режущего инструмента / М.И. Михайлов // Технические науки - от теории к практике. – 2014. –
№ 36. – С. 79–85. – EDN: SJKNBX.
9. Остапенко М.С. Учет свойств надежности при оценке качества сборных токарных резцов / М.С. Остапенко, Д.С. Василега // Известия Томского политехнического университета. – 2011. – № 2. – С. 33–35. – EDN: NDODIX.
10. Артамонов, Е.В. Расчет и проектирование сменных режущих пластин и сборных инструментов / Е.В. Артамонов, Т.Е. Помигалова, М.Х. Утешев; М-во образования и науки Российской Федерации, Федеральное гос. бюджетное образовательное учреждение высш. проф. образования «Тюменский гос. нефтегазовый ун-т». – Тюмень: ТюмГНГУ, 2011. – 151 с. – EDN QNDETJ.
11. ГОСТ 16093–2004. Основные нормы взаимозаменяемости. Резьба метрическая. Допуски. Посадки с зазором: межгосударственный стандарт: дата внедрения 01.07.2005 / межгосударственный совет по стандартизации, метрологии и сертификации. – Изд. официальное. – М.: Стандартинформ, 2005. – 36 с.
12. Вагабов, Н.М. Методика контроля среднего диаметра резьбы с несимметричным профилем /
Н.М. Вагабов, А.З. Курбанов, М.М. Абачараев // Теоретические и практические аспекты развития современной науки: материалы XVIII международной научно-практической конференции, Москва, 28–29 декабря
2015 года / Научно-информационный издательский центр «Институт стратегических исследований». – М.: Научно-информационный издательский центр «Институт стратегических исследований», 2015. – С. 7–12. – EDN VIZRTT.
13. Фарниев, А.С. Точность внутренних резьб, полученных комбинированными методами механической обработки и аддитивными технологиями /
А.С. Фарниев, П.А. Новиков // Ученые записки Крымского инженерно-педагогического университета. – 2021. –
№ 3(73). – С. 176–181. – DOI: 10.34771/UZCEPU.2021. 73.3.037. – EDN FLSLJJ.
14. Влияние подвода СОТС под давлением на поверхности сменной твердосплавной пластины при точении аустенитной стали / В.П. Кузнецов, Е.Н. Пиженков, Н.Д. Мазилкин, А.С. Скоробогатов // Вестник РГАТА имени П. А. Соловьева. – 2017. – № 2(41). – С. 181–184. – EDN YPZFEL.
15. Пиженков, Е.Н. Способ базирования сменных твердосплавных пластин в корпусах сборного режущего инструмента / Е.Н. Пиженков, И.М. Березин // Фундаментальные исследования. – 2017. – № 8-2. – С. 302–307. – EDN ZFDUMT.
16. Пиженков, Е.Н. Использование SLM технологии 3D-печати в изготовлении деталей червячно – модульных фрез / Е.Н. Пиженков, В.М. Подгорбунских,
В.А. Рощин // Современные условия взаимодействия науки и техники: сборник статей Международной
научно-практической конференции, Пермь, 11 ноября
2018 года. – Пермь: Общество с ограниченной ответственностью «ОМЕГА САЙНС», 2018. – Ч. 2. – С. 91–97. – EDN YQPNVR.
17. Пиженков, Е.Н. Изготовление корпусов сборных сверлильных головок с использованием SLM технологии 3D-печати / Е.Н. Пиженков, В.М. Подгорбунских, В.А. Рощин // Прорывные научные исследования как двигатель науки: сборник статей международной научно-практической конференции, Магнитогорск, 04 декабря 2018 года. – Магнитогорск: Общество с ограниченной ответственностью «ОМЕГА САЙНС», 2018. – Ч. 3. –
С. 132–137. – EDN VOOLGC.
18. Пат. № 2692536 C2 Российская Федерация, МПК B23B 27/10, B23C 5/28. Сборный инструмент:
№ 2017118269: заявл. 26.05.2017: опубл. 25.06.2019 / Пиженков Е.Н.; заявитель Открытое акционерное общество «Свердловский инструментальный завод». – EDN GQAODH.
19. Kugaevskii, S.S. Creation of Grooving and Parting Tools with Cooling Channels, Manufactured Using Additive Technologies / S.S. Kugaevskii, E.N. Pizhenkov,
V.M. Podgorbunskikh // Key Engineering Materials. – 2022. – Vol. 910 KEM. – P. 369–374. – DOI: 10.4028/p-5b170e. – EDN ORDOUG.
20. Кугаевский, С.С. Создание канавочного и отрезного инструмента с каналами для охлаждения, изготовленными с помощью аддитивных технологий / С.С. Кугаевский, Е.Н. Пиженков, В.М. Подгорбунских // Транспортное машиностроение. – 2022. – № 10(10). – С. 4–11. – DOI: 10.30987/2782-5957-2022-10-4-11. – EDN KMVCYX.
21. Kugaevskii, S.S. Development of Modular Later Cutter with the Application of Additive Technologies / S.S. Kugaevskii, A.E. Gamberg, K.A. Kulpina // Proceedings of the 6th International Conference on Industrial Engineering (ICIE 2020): Серия: LECTURE NOTES IN MECHANICAL ENGINEERING, Chelyabinsk, 18–22 мая 2020 года. – Chelyabinsk: Springer Science+Business Media B.V., Formerly Kluwer Academic Publishers B.V., 2021. – Vol. 1. – P. 114–122. – DOI 10.1007/978-3-030-54814-8_14. – EDN TGPVHH.
22. Kugaevskii, S. The effectiveness of additive SLM-technologies in the manufacture of cutting tools / S. Kugaevskii, E. Pizhenkov, A. Gamberg // Materials Today: Proceedings : International Conference on Modern Trends in Manufacturing Technologies and Equipment, ICMTMTE 2019, Sevastopol, 09–13 сентября 2019 года. – Sevastopol: Elsevier Ltd, 2019. – Vol. 19. – P. 1977–1981. – DOI: 10.1016/j.matpr.2019.07.055. – EDN CSTQAK.
23. Kugaevskii, S.S. 3D face mill model creation method using feature-based modelling / S.S. Kugaevskii, V.V. Vlasov, A.A. Oreshkin // Journal of Advanced Research in Technical Science. – 2017. – No. 7-1. – P. 11–17. – EDN ZXNKOT.
24. Применение поэлементного моделирования при создании 3D-моделей торцевых фрез / С. Кугаевский, А. Масалков, А. Кетов, В. Власов // САПР и графика. – 2016. – № 12(242). – С. 74–77. – EDN ZFDEYN.

В современном мире многим высокотехнологичным предприятиям необходимо искать новые методологические подходы, технологии или инструменты для качественного определения физико-химических характеристик в процессе изготовления изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ). Задача выбора достоверного и быстрого метода определения содержания полимерной матрицы является актуальной, особенно при серийном изготовлении ответственных деталей из полимерных композиционных материалов (ПКМ). Для уменьшения времени процесса определения содержания связующего в углепластиках при серийном изготовлении деталей из полимерных композиционных материалов (ПКМ) опробована методика определения данного показателя методом низкотемпературного сольволиза. На основании анализа литературы, нормативной и научно-технической документации, а также государственных стандартов по определению содержания связующего в углепластиках были рассмотрены применяемые в настоящее время методы исследования данного показателя, такие как расчетный метод, выжигание (прокаливание), и травление в агрессивных средах в сравнении с отрабатываемым методом сольволиза. Представлены результаты исследований образцов углепластиков, изготовленных по препреговой технологии методом автоклавного формования на основе слоистых тканых, однонаправленных и комбинированных армирующих наполнителей. Показаны преимущества и недостатки метода сольволиза. В случае применения сольволиза вид наполнителя, количество слоев, схема армирования имеют весомое значение при выборе геометрии образца для испытаний. По результатам исследований определено, что при применении метода низкотемпературного сольволиза время проведения испытаний по определению показателя содержания связующего сокращается в 2 раза в сравнении с методом согласно требованиям ГОСТ Р 56682, что является существенным для производственных процессов.

Ключевые слова: низкотемпературный сольволиз, физико-химические характеристики, полимерные композиционные материалы, углепластик, армирующий наполнитель, содержание матрицы, содержание связующего, препрег, автоклавное формование, травление, расчетный метод, выжигание.

Шайдурова Галина Ивановна (Пермь, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор кафедры механика композиционных материалов и конструкций Пермского национального исследовательского политехнического университета (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: sgi615@iskra.perm.ru).

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

Кукшинов Виктор Владимирович (Пермь, Российская Федерация) – инженер НОЦ АКТ ПНИПУ, студент кафедры авиационные двигатели Пермского национального исследовательского политехнического университета (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Ком­сомольский пр., 29, e-mail: viktor.kykshinov@yandex.ru).

1. Славин, А.В. Перспективы применения полимерных композиционных материалов в авиационных конструкциях в 2025–2035 гг (Обзор) / А.В. Славин,
К.И. Донецкий, А.В. Хрульков // Труды ВИАМ. – 2022. – № 11 (117). – С. 81–91.
2. Каблов, Е.Н. Материалы нового поколения и цифровые технологии их переработки / Е.Н. Каблов // Вестник Российской академии наук. – 2020. – Т. 90,
№ 4. – С. 331–334.
3. Колобков, А.С. Полимерные композиционные материалы для различных конструкций авиационной техники (Обзор) / А.С. Колобков // Труды ВИАМ. – 2020. – № 6-7 (89). – С. 38–44.
4. Раскутин, А.Е. Российские полимерные композиционные материалы нового поколения, их освоение и внедрение в перспективных разрабатываемых конструкциях / А.Е. Раскутин // Авиационные материалы и технологии. – 2017. – № 8. – С. 349–367.
5. Методы формирования изделий авиационного назначения из ПКМ (обзор) / Е.Д. Колпачков, А.П. Петрова, А.О. Курносов, И.И. Соколов // Труды ВИАМ. – 2019. – № 11. – С. 22–36.
6. Тимошков, П.Н. Анализ технологий производства изделий из непрерывно армированных полимерных композиционных материалов безавтоклавными способами изготовления (Обзор) / П.Н. Тимошков, А.В. Хрульков // Труды ВИАМ. – 2017. – № 11 (59). – С. 73–81.
7. Коган, Д.И. Полимерные композиционные материалы, полученные путем пропитки пленочным связующим / Д.И. Коган, Л.В. Чурсова, А.П. Петрова // Композиционные материалы. – 2011. – № 11. – С. 2–6.
8. Исследования и разработка автоклавных и безавтоклавных технологий формирования ПКМ /
А.В. Хрульков, М.И. Душин, Ю.О. Попов, Д.И. Коган // Авиационные материалы и технологии. – 2012. – № 8. – С. 292–301.
9. Каблов, Е.Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» / Е.Н. Каблов // Авиационные материалы и технологии. – 2015. –
№ 1 (34). – С. 3–33.
10. Исследование влияния содержания связующего в углепластиках на их механические свойства /
С.И. Мишкин, Л.С. Жакова, О.Н. Клименко, Е.А. Васильчук // Труды ВИАМ. – 2023. – № 2. – С. 77–86.
11. ГОСТ Р 56682–2015. Композиты полимерные и металлические. Методы определения объема матрицы, армирующего наполнителя и пустот. – М.: Стандартинформ, 2016. – 26 с.
12. ASTM D3171-11. Standart Test Methods for Constituent Content of Composite Materials. – 2011. – P. 1–11.
13. ГОСТ 28006–88. Лента углеродная конструкционная. Технические условия. – М.: Госстандарт СССР, 1989. – 15 с.
14. Особенности определения содержания связующего в углепластиках на основе различных видов углеродных наполнителей методом выжигания / С.И. Мишкин, С.С. Малаховский, А.Г. Гуняева, И.Н. Гуляев // Труды ВИАМ. – 2020. – № 12 (94). – С. 59–66.
15. Постнов, В.И. Метод определения содержания связующего в полимерных композиционных материалах при динамическом нагреве / В.И. Постнов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2009. – Т. 11, № 3. – С. 509–515.
16. Применение термического анализа для контроля технологических свойств термореактивных препрегов конструкционных полимерных композиционных материалов / В.М. Алексашин, Л.Б. Александрова,
Н.В. Матвеева, Г.П. Машинская // Авиационная промышленность. – 1997. – № 5-6. – С. 14.
17. Методические подходы термоаналитических исследований для оценки свойств препрегов и углепластиков / Н.В. Антюфеева, В.М. Алексашин, Г.Ф. Железина, Ю.В. Столянков // Все материалы. Энциклопедический справочник. – 2012. – № 4. – С. 20.
18. Постнова, М.В. Современные термоаналитические методы исследования свойств препрегов и материалов на их основе / М.В. Постнова, В.И. Постнов // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2009. – Т. 11, № 3. – С. 1577–1582.
19. Неразрушающие методы контроля содержания связующего в препрегах и ПКМ (обзор) / В.И. Постнов, О.Л. Бурхан, А.Э. Рахматуллин, С.М. Качура // Труды
ВИАМ. – 2013. – № 12. – С. 25.
20. Полимерные композиционные материалы конструкционного назначения с функциональными свойствами / С.В. Кондрашов, К.А. Шашкеев, Г.Н. Петрова, И.В. Мекалина // Авиационные материалы и технологии. – 2017. –
№ S. – С. 267–271.
21. Оценка возможности утилизации композиционных материалов химическим методом / Г.И. Шайдурова, И.Л. Васильев, Я.С. Шевяков, Е.Р. Гатина // Экология и промышленность России. – 2018. – Т. 22, № 12. – С. 48–51.
22. Применение низкотемпературного сольволиза для переработки армированных углепластиков / Е.А. Лебедева, С.А. Астафьева, Т.С. Истомина, Д.К. Трухинов, Г.В. Ильиных, Н.Н. Слюсарь // Журнал прикладной химии. – 2020. – Т. 93, № 6. – С. 834–844.
23. Das, M. A novel sonochemical approach for enhanced recovedy of carbon fiber from CFRP waste using mild acid-peroxide mixture / M. Das, S. Varughese // ACS Sustainable Chemistry And Engineering. – 2016. –  Vol. 4, iss. 4. – P. 2080–2087.
24. Xu, P. Chemical recycling of carbon fibre/epoxy composites in a mixed solution of peroxide hydrogen and N, N dimethylfirnanude / P. Xu, J. Li, J. Ding // Composite Science and Technology. – 2013. – Vol. 82. – P. 54–59.
25. Keith, M.J. Optimisation of solvolysis for recycling carbon fibre reinforced composite / M.J. Keith, G. Oliveux, G.A. Leeke // Conference: European Conference of Composite Material. – 2016. – Vol. 17. – P. 1–7.
26. Ильиных, Г.В. Основные направления утилизации пластиков / Г.В. Ильиных // Бюллетень науки и практики. – 2019. – Т. 5, № 2. – С. 69–78.

В проведенном исследовании изучены возможность и перспективы применения высокопроизводительной плазменной металлизации для аддитивного формирования изделий из алюминиевых сплавов. В условиях современного производства, где наблюдается возрастающая потребность в высококачественных и легких материалах, эффективные технологии обработки алюминия становятся актуальными. В большинстве случаев для изготовления металлических изделий с помощью аддитивных технологий в качестве исходных используются порошковые материалы, в данной работе показана технологическая возможность применения продуктов распыления проволочного материала из алюминиевых сплавов для формирования изделий, заготовок и покрытий. Плазменная металлизация как метод, обладающий высокой степенью контроля над процессом формирования и отличными механическими свойствами, открывает новые горизонты в аддитивной технологии. В рамках работы рассматриваются основные принципы плазменной металлизации, ее преимущества по сравнению с традиционными методами, а также влияние различных параметров процесса на свойства получаемых изделий. Показано, что создание оптимальных условий формирования заготовок при использовании послойной плазменной металлизации определяется особенностями генерации плазменной дуги, составом и диаметром используемой проволоки, составом и расходами плазмообразующего и дополнительных  газов, током дуги, расстоянием до формируемой поверхности, защитой частиц и формируемой поверхности. Проведены исследования морфологии и механических свойств полученных металлизационных материалов. Особое внимание уделено анализу микроструктуры и механических характеристик алюминиевых сплавов, формируемых с использованием технологии высокопроизводительной плазменной металлизации, что позволяет определить их пригодность для промышленного применения как аддитивной технологии, так и «классической» металлизационной. Также проведены исследования влияния термической обработки материалов, полученных с помощью аддитивных технологий, основанных на методе высокопроизводительной плазменной металлизации.

Ключевые слова: послойная плазменная металлизация, аддитивные технологии, аддитивное формирование изделий, алюминиевые сплавы, присадочный материал.

Белинин Дмитрий Сергеевич (Пермь, Российс­кая Федерация) – кандидат технических наук, профессор кафедры «Эксплуатация автобронетанковой техники», Пермский военный институт войск национальной гвардии Российской Федерации (Российская Федерация, 614030, г. Пермь, ул. Гремячий лог, 1, e-mail: 5ly87@mail.ru).

Щицын Юрий Дмитриевич (Пермь, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Сварочное производство, метрология и технология материалов», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: schicin@pstu.ru).

Пичкалев Максим Вячеславович (Пермь, Российская Федерация) – научный сотрудник лаборатории прецизионных технологий в сельском хозяйстве Пермского научно-исследовательского института сельского хозяйства ПФИЦ УрО РАН (Российская Федерация, 614532, Пермский край, Пермский район, с. Лобаново, ул. Культуры, д. 12., e-mail: pniish@rambler.ru).

Никулин Роман Германович (Пермь, Российская Федерация) – аспирант кафедры «Сварочное производство, метрология и технология материалов», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: mt-bw@yandex.ru).

Никулина Светлана Геннадьевна (Пермь, Российская Федерация) – аспирант кафедры «Сварочное производство, метрология и технология материалов», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Российская Федерация, 614990,
г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: mt-bw@yandex.ru).

Неулыбин Сергей Дмитриевич (Пермь, Российс­кая Федерация) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Сварочное производство, метрология и технология материалов», Пермский национальный исследовательский политехнический университет (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29,
e-mail: sn-1991@mail.ru).

Войнов Павел Сергеевич (Пермь, Российская Федерация) – майор, преподаватель кафедры эксплуатации автобронетанковой техники Пермский военный
институт войск национальной гвардии Российской Федерации (Российская Федерация, 614030, г. Пермь,
ул. Гремячий лог, 1, e-mail:  voynovps@rosgvard.ru).

Карупасами Пулан Карунакара Пупати (Бомбей, Индия) – Ph.D., профессор, заведующий департаментом «Машиностроение» Индийский технологический институт Бомбея (Main Gate Rd, IIT Area, Powai, Mumbai, Maharashtra 400076, Индия, e-mail: karuna@iitb.ac.in).

1. Wohlers report 2022: 3D printing and additive manufacturing: global state of the industry / T. Wohlers,
R. Campbell, O. Diegel [et al.]. – Fort Collins, Colo: WohlersAssociates, 2022. – 425 p.

2. Возможности аддитивных технологий применительно к изделиям ответственного машиностроения / Э.Ю. Колпишон, И.А. Иванов, В.В. Орлов [и др.] // Аддитивные технологии. – 2022. – № 2. – С. 16–23.

3. Frazier, W.E. Metal Additive Manufacturing:
A Review / W.E. Frazier // Journal of Materials Engineering and Performance. – 2014. – Vol. 23, № 6. –
P. 1917–1928.

4. Использование аддитивных технологий для изготовления изделий в машиностроении / Э.Ю. Колпишон, И.А. Иванов, Н.Г. Разумов [и др.] // Тяжелое машиностроение. – 2022. – № 5-6. – С. 30–36.

5. Рынок технологий 3D-печати в России и мире: перспективы внедрения аддитивных технологий в производство [Электронный ресурс] – URL: https://industry3d.ru/ handbook/research-reports-analytics/?id=121 (дата обращения: 01.02.2024).

6. Рынок мет. порошков [Электронный ресурс] – URL: https://xn--80aplem.xn--p1ai/analytics/Rynok-met-poroskov (дата обращения: 01.02.2024).

7. Зленко, М.А. Аддитивные технологии в машиностроении: учебное пособие / М.А. Зленко, А.А. Попович, И.Н. Мутылина. – СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2013. – 222 с.

8. Разумов, Н.Г. Научно-технологические основы синтеза сложнолегированных порошковых и композиционных материалов для машин аддитивного производства: дис. … д-ра техн. наук / Н.Г. Разумов. – СПб.,
2023. – 270 с.

9. Low cost integration of additive and subtractive processes for hybrid layered manufacturing / K.P. Karunakaran
[et al.] // Robot. Comput. Integr. Manuf. – 2010. – Vol. 26. –
P. 490–499.

10. Cold spray deposition of 316L stainless steel coatings on aluminium surface with following laser post-treatment /
A. Sova, S. Grigoriev, A.A. Okunkova, I. Smurov // Surf. Coat. Technol. – 2013. – Vol. 235. – P. 283–289.

11. Metallurgical Processes During Plasma Remelting of a Metallized Coating of the FeCCrTiAl System /
S.D. Neulybin, Y.D. Shchitsyn, V.S. Verkhorubov, Y.S. Ko­robov, M.A. Filippov, R.A. Savrai, N.N. Soboleva // Metallurgist = Металлург (Metal1. Пути развития в России производства железных и легированных порошков /
В.Б. Акименко [и др.] // Конструкции из композиционных материа лов. – 2006. – № 4. – С. 8–11.

12. Донской, А.В. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении / А.В. Донской, В.С. Клубникин. – Л.: Машиностроение, 1979. – 221 с.

13. Ерохин, А.А. Основы сварки плавлением. Физико-химические закономерности / А.А. Ерохин. – М.: Машиностроение, 1973. – 448 с.

14. Крампит, Н.Ю. Способы управления плавлением и переносом электродного металла / Н.Ю. Крампит // Сварочное производство. – 2009. – № 3. – С. 31–36.

15. Струков, Н.Н. Разработка технологии плазменного распыления прутковых материалов в камере с противопотоком: дис. … канд. техн. наук / Н.Н. Струков. – Пермь: ПНИПУ, 2012. – 127 с.

16. Пат. РФ № 2532215.  Устройство для получения металлических порошков / Щицын Ю.Д., Струков Н.Н., Белинин Д.С., Кучев П.С. МПК7 В22F9/14. 2013101299/02; заявл.10.01.13; опубл. 27.10.14, Бюл. № 30.

17. Control of Metal Transfer in Additive Shaping of Workpieces: Layer-by Layer Application of Metal Layers
by Plasma Spraying / Y.D. Shchitsyn, D.S. Belinin,
S.D. Neulybin, K.P. Karunakaran, A.V. Kazantsev, S.G. Ni­kulina // Russian Engineering Research. – 2023. – Vol. 43, № 3. – P. 312–315.

18. Influence of the Stabilizing Nozzle on the Quality of High-Speed Plasma Metallization / Y.D. Shchitsyn,
D.S. Belinin, S.D. Neulybin, K.P. Karunakaran, A.V. Kazant­sev, S.G. Nikulina // Russian Engineering Research. – 2023. – Vol. 43, № 8. – P. 1007–1010.

19. Управление переносом металла при аддитивном формировании заготовок послойной плазменной металлизацией / Ю.Д. Щицын, Д.С. Белинин, С.Д. Неулыбин,
К.П. Карунакаран, А.В. Казанцев, С.Г. Никулина // СТИН. – 2023. – № 2. – С. 14–17.

20. Перспективы применения плазменной металлизации для аддитивного формирования заготовок изделий из различных групп материалов / Ю.Д. Щицын, Д.С. Белинин, Т.В. Ольшанская, А.В. Ка­занцев, С.Д. Неулыбин, С.Г. Никулина, К.П. Карунакаран, М.В. Пичкалев, В.А. Моргунов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, мате­риаловедение. – 2022. – Т. 24, № 4. – С. 56–66.

21. Challenges in additive manufacturing of high-strength aluminium alloys and current developments in hybrid additive manufacturing / S.C. Altıparmak, V.A. Yardley, Z. Shi, J. Lin // International Journal of Lightweight Materials and Manufacture. – 2021. – Vol. 4, iss. 2. –
P. 246–261.

22. Zhang, B. Defect Formation Mechanisms in Selective Laser Melting: A Review / B. Zhang, Y. Li, Q. Bai // Chin. J. Mech. Eng. – 2017. – Vol. 30. – P. 515–527. DOI: 10.1007/s10033-017-0121-5

23. Reducing porosity in AlSi10Mg parts processed by selective laser melting / N.T. Aboulkhair, N.M. Everitt,
I. Ashcroft, C. Tuck // Additive Manufacturing. – 2014. – Vol. 1–4. – P. 77–86.

24. Rapid Solidification: Selective Laser Melting of AlSi10Mg / M. Tang, P.C. Pistorius, S. Narra [et al.] // JOM. – 2016. – Vol. 68. – P. 960–966. DOI: 10.1007/s11837-015-1763-3.

25. Добаткин, В.И. Быстро закристаллизованные алюминиевые сплавы / В.И. Добаткин, В.И. Елагин, В.М. Федоров. – М.: ВИЛС, 1995. – 341 с.

Рассматриваются процессы, протекающие при кристаллизации сплавов. Показаны закономерности протекания кристаллизации сварных швов и формирования первичной структуры сплавов. Безусловно, актуальным вопросом на сегодняшний день остается обеспечение эксплуатационной надежности сварных узлов и конструкций в целом, в том числе из нержавеющих сталей. Надежность конструкции напрямую связана с требуемым уровнем механических свойств сварных соединений, которые, в свою очередь, имеют прямую зависимость от структурных и фазовых составляющих сварного шва и сварного соединения в целом. Вопросы формирования структуры и свойств при кристаллизации металла шва на сегодняшний день изучены не до конца, и исследования в этой области продолжаются. Сформулированы условия формирования первичной структуры. Тип первичной структуры сварных швов определяется содержанием примеси и значением критерия концентрационного переохлаждения. Выявлено, что можно не только получать все эти структуры в шве, но и управлять их развитием, изменяя условия роста, как это следует из теории концентрационного переохлаждения. Показана схема кристаллизации сварных швов, представляющая собой форму осей кристаллитов, и значение угла срастания противоположно растущих кристаллитов к оси шва – угла между касательными к этим осям.

Также в работе представлен анализ данных закономерностей процессов кристаллизации в металле, выделены критерии процессов кристаллизации и ее механизмы. Установлена взаимосвязь процессов кристаллизации с формированием структуры в сварных швах. Приведена характеристика сталей аустенитного класса, основные аспекты протекания процессов кристаллизации и структурообразования.

Ключевые слова: кристаллизация, сварной шов, фронт критсаллизации, концентрационное переохлаждение, сталь аустенитного класса, структура, сварочный процесс, скорость охлаждения, сварочная ванна, температура.

Ольшанская Татьяна Васильевна (Пермь, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, е-mail: tvo66@rambler.ru).

Федосеева Елена Михайловна (Пермь, Российская Федерация) – кандидат технических наук, доцент кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29,
е-mail: emfedoseeva@pstu.ru).

1. Новиков, И.И. Металловедение, термообработка и рентгеногра фия / И.И. Новиков, Г.Б. Строгонов, А.И. Новиков. – М.: МИСИС, 1994. – 470 с.

2. Физическое металловедение: учебник для вузов / С.В. Грачев, В.Р. Бараз, А.А. Богатов, В.П. Швей­кин. – Екатеринбург: УГТУ–УПИ, 2009. – 548 с.

3. Бокштейн, C.З. Строение и свойства металлических сплавов / С.З. Бокштейн. – М.: Металлургия,
1971. – 496 с.

4. Мальцева, Л.А. Материаловедение: учебное пособие / Л.А. Мальцева, М.А. Гервасьев. – 3-е изд. перераб. и доп. – Екатеринбург: УрФУ, 2012. – 344 с.

5. Мальцева, Л.А. Материаловедение: учебное пособие / Л.А. Мальцева, В.И. Гроховский, Т.В. Мальцева; науч. ред. В.Р. Бараз; М-во образования и науки Российской Федерации, Уральский федеральный университет. – Екатеринбург: УрФУ, 2014. – 200 с.

6. Сварка и свариваемые материалы: справочник:
в 3 т. Т. 1 Свариваемость материалов / под. ред. Э.Л. Макарова. – М.: Металлургия, 1991. – С. 345.

7. Теория сварочных процессов: учеб. для вузов / А.В. коновалов, А.С. Куркин, Э.Л. Макаров [и др.];
под ред. В.Н. Неровного. – М.: Издательство МГТУ
им. Н.Э. Баумана, 2007. – С. 378.

8. Макаров, Э.Л. Теория свариваемости сталей и сплавов / Э.Л. Макаров, Б.Ф. Якушин; под ред. Э.Л. Макарова. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2014. – 487 с.

9. Теория сварочных процессов: учебник для вузов / В.М. Неровный [и др.]; под. ред. В.М. Неровного. –
2-е изд., пераб. и доп. – М.: Издательство МГТУ им.
Н.Э. Баумана, 2016. – 702 с.

10. Теория свариваемости сталей и сплавов: монография / Э.Л. Макаров, Б.Ф. Якушин [и др.]; под. ред. Э.Л. Макарова, Б.Ф. Якушина. – М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2018. – 552 с.

11. Липпольд, Д. Металлургия сварки и свариваемость нержавеющих сталей: пер. с англ. / Д. Липпольд,
Д. Котеки; под ред. Н.А. Соснина, А.М. Левченко. – СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2011. – 467 с.

12. Lippold, J.С. Solidification of austenitic stainless ststeel weldments, I: a proposed mechanism / J.С. Lippold, W.F. Savage // Welding Journal. – 1979. – Vol. 58(12). –
P. 362s–374s.

13. Lacombe, P. Stainless Steels, Les Editions de Physique / P. Lacombe, B. Baroux, G. Beranger // Les Ulis. – France, 1993.

14. Talbot, A.M. Transactions of the American Society for Metals / A.M. Talbot, D.E. Furman. – 1983. – Vol. 45. –
P. 429–440.

15. Influences of Cr/Ni equivalent ratios of filler wires on pitting corrosion and ductility-dip cracking of AISI 316l weld metals / Y.H. Kim, D.G. Kim, J.H. Sung, I.S. Kim, Ko,
N.H. Kang, H.U. Hong, J.H. Park, H.W. Lee // Met. Mater. Int. – 2011. – No. 17. – P. 151–155.

16. Thomas, R.G. The effect of delta ferrite on the creep rupture properties of austenitic weld metals /
R.G. Thomas // Welding Journal. 1978. – Vol. 5; 7(3). –
P. 8 Is–86s.

17. Szumachowski, E.R. Cryogenic toughness of SMA austenitic stainless steel metals, 1: role of ferrite /
E.R. Szumachowski, H.F. Reid // Welding Journal. – 1978. – Vol. 57(1 l). – P. 325s–333s.

18. Metallurgical factors affecting the toughness 316L SMA weldments at cryogenic temperatures / D.T. Read,
H.I. McHenry, P.A. Steinmeyer, R.D. Thomas // Welding Journal. – 1998. – Vol. 59(4). – P. 104s–113s.

19. Balmforth, M.C. A New Ferritic-Martensitic Stainless Steel Constitution Diagram. New equivalency relationships improve the accuracy for predicting weld metal microstructure / M.C. Balmforth, J.C. Lippold // Supplement to the welding journal. – 2000. – P. 339–345.

20. Suuatala, N. The relationship between solidification and microstructure in austenitic and austenitic-ferritic stainless steel welds / N. Suuatala, T. Takalo, T. Moisio // Metall. Trans. A. – 1979. – No.10. – P. 512–514.

21. Elmer, J.W. Microstructural Development during Solidification of Stainless Steel Alloys / J.W. Elmer, S.M. Allen, T.W. Eagar // Metallurgical and Materials Transactions A. – 1989. – Vol. 20A. – P. 2117–2131.

22. ГОСТ 5632–2014. Легированные нержавеющие стали и сплавы коррозионно-стойкие, жаростойкие и жаропрочные. Марки. – М.: Стандартинформ, 2015.

23. Каховский, Н.И. Сварка высоколегированных сталей / Н.И. Каховский. – Киев: Техника, 1975.

24. Чернышова, Т.А. Границы зерен в металле сварных соединений / Т.А. Чернышова. – М.: Наука, 1989.

25. Influence of special solidification conditions of steel ingots on the formation of their structure and characteristics of non-metallic inclusions / D.A. Shurygin, L. Ya. Levkov,
V.S. Dub, S.V. Orlov [et al.] // Solidifications: computer simulation, experiments and technology: Abstract of the
IX international conference. – Izhevsk: UdmFRC UB RAS Publ., 2022. – 258 p.

26. Масаков, В.В. Сварка нержавеющих сталей: учеб. пособие / В.В. Масаков, Н.И. Масакова, А.В. Мельзитдинова. – Тольятти: ТГУ, 2011. – 184 с.

27. Effect of heat treatment on microstructure, me chanical and corrosion properties of austenitic stainless steel 316L using arc additive manufacturing / X. Chen, J. Li [et al.] // Mater. Sci. Eng. A. – 2018. – Vol. 715. – P. 307–314.

28. Стойкость металла многослойных аустенитных швов против горячих трещин / В.Н. Липодаев,
К.А. Ющенко, Г.Н. Гордань [и др.] // Автоматическая сварка. – 1986. – № 5. – С. 1–6.

29. Полетаев, Ю.В. Склонность аустенитных сталей к образованию горячих трещин при сварке и локальных разрушений при малоцикловой ползучести /
Ю.В. Полетаев, А.И. Пеньков // Автоматическая сварка. – 1989. – № 3.

30. Ишина, Е.А. Неравновесная кристаллизация. Кинетика кристаллизации сплавов: учебное пособие / Е.А. Ишина, Н.Н. Кудряшова, О.В. Маслова; М-во науки и высш. образов. РФ. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2021. – 92 с.

31. Медовар, Б.И. Сварка хромоникелевых аустенитных сталей / Б.И. Медовар. – Киев; М.: Машгиз, 1958.

32. Мороз, Л.С. Механика и физика деформации и разрушения материалов / Л.С. Мороз. – Л.: Машиностроение, 1984. – 224 с.

33. Грезев, А.Н. Особенности образования трещин при лазерной наплавке никельхромборкремниевых сплавов / А.Н. Грезев, Г.Л. Полтев, И.П. Кондратьев // Сварочное производство. – 1989. – № 9. – С. 10–12.

34. Влияние модуляции сварочного тока на структуру и трещиностойкость высоколегированных аустенитных швов / В.Н. Липодаев, В.В. Снисарь, В.П. Елагин, B.C. Сидорук, Г.Н. Гордань, А.Ф. Цвигун // Автоматическая сварка. – 1991. – № 2. – С. 22–26.

35. Межидов, В.Х. Характер кавитационных процессов, протекающих на кристаллическом фронте при действии ультразвука / В.Х. Межидов, У.О. Мусаев // Проблемы стального слитка. – Киев: Институт проблем литья АН УССР, 1988. – С 192–193.

36. Межидов, В.Х. Воздействие ультразвуковой кавитации на фронт кристаллизации при наличии в расплаве нерастворимых примесей / В.Х. Межидов, М.А. Арсанов, И.В. Кудрин // Физика и химия обработки материалов. – 1991. – № 5. – С. 140–144.

37. Руссо, В.Л. Исследование воздействия упругих колебаний различныхчастот на кристаллизацию сварочной ванны / В.Л. Руссо // Сварка. – Л.: Судпромгиз,
1958. – С. 3–15.

38. Голоднов, А.И. Влияние вибрации на формирование кристаллической структуры меди и медных сплавов: автореф. дис. … канд. техн. наук: специальность 05.16.04 – «Литейное производство» / Голоднов А.И. – Екатеринбург, 2024. – 25 с.

39. Использование вибрационной обработки при производстве стальных отливок / Р.К. Мысик, С.В. Брусницын, И.А. Груздева, А.И. Голоднов // Научные труды XIV отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ–УПИ. – Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ–УПИ, 2008. – Ч1. – С. 30–33.

40. Супов, А.В. Полиградиентная кристаллизация – новая технология получения высококачественных литых металлических изделий / А.В. Супов, А.Е. Хрулев //
175 лет МГТУ им. Н.Э. Баумана: тез. докл. научно-технической конф. – М., 2005. – С. 270–271.

41. Минимизация структурной и химической неоднородности стального литья за счет ускореннного охлаждения при кристаллизации / А.В. Кушнарев, А.Е. Хрулев,
А.В. Супов [и др.] // Современные технологии и оборудование для внепечной обработки и непрерывной разливки стали: тез. докл. межд. конф. – М., 2007. – С. 41.

42. David, S.A. Solidification behavior of austenitic stainless steel filler metals / S.A. David, G.M. Goodwin, D.N. Braski // Welding Journal. – 1979. – Vol. 58(11). –
P. 330–336.

43. Суфияров В.Ш. Анализ и моделирование процессов формирования дендритной неоднородности в сталях с целью ее устранения: автореф. дис. ... канд. техн. наук / В.Ш. Суфияров. – Санкт-Петербург, 2013.

44. Алешин, Д.В. О некоторых особенностях дендритной кристаллизации конструкционной хромоникельмолибденовой стали: автореф. дис. … канд. техн. наук / Алешин Д.В. Центр. науч.-исслед. ин-т черной металлургии им. И.П. Бардина. – М., 1962. – 21 с.

45. Федосеева, Е.М. Закономерности формирования структуры в механизмах кристал лизации аустенитных сталей (обзор) / Е.М. Федосеева, Т.В. Ольшанская, А.Ю. Душина // Вестник ПНИПУ. Машиностроение. Материаловедение. – 2023. – Т. 25, № 1. – С. 83–97.  

46. Ольшанская Т.В. / Конструкционные материалы. Свариваемость и сварка: учеб. Пособие / Т.В. Ольшанская. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2015. – 242 с. 

Аддитивные технологии выращивания изделий интенсивно развиваются и все более широко начинают применяться в высокотехнологичных отраслях промышленности при изготовлении деталей сложной формы из конструкционных сталей и специальных сплавов. В настоящее время при изготовлении металлических изделий в большинстве случаев встречаются аддитивные технологии, основанные на использовании в качестве исходного материала порошковых материалов. Однако применение этих технологий существенно сужает перечень конструкционных материалов, из которых возможно получение изделий с необходимыми физико-механическими характеристиками. В то же время существенное повышение производительности процесса послойного выращивание изделий обеспечивают аддитивные технологии, основанные на наплавке проволочного материала. Эти технологии позволяют значительно повысить коэффициент использования металла и сократить сроки технологической подготовки производства.

Приведен обзор литературных источников, описывающих разработку и исследование аддитивных процессов электронно-лучевого выращивания изделий с использованием проволочного присадочного материала. Эти работы интенсивно проводятся в фирмах: 3D Systems Corporation (U.S.), 3T RPD (U.K.), Arcam AB (Sweden), Biomedical Model-ing, Inc. (U.S.), Envisiontec GmbH (Germany), EOS GmbH Electro Optical Systems (Germany), Fcubic AB (Sweden), GPI Prototype and Manufacturing Services, Inc. (U.S.), Greatbatch, Inc. (U.S.), Layerwise NV (Belgium), Limacorporate SPA (Italy), Materialise NV (Belgium), Medical Modeling, Inc. (U.S.) Norsk Titanium (U.S.), Sciaky (US). Рассмотрены характеристики материалов, выращенных электронно-лучевой проволочной наплавкой. В качестве недостатков отмечено, что по сравнению с порошковыми способами наплавки, имеет место невысокая точность геометрии деталей, обусловленная температурными деформациями синтезируемого материала. Кроме того, поверхность изделий получается неровной в связи с послойным характером процесса наплавки, и для получения заданных геометрических параметров деталей необходимо проводить финишную механическую обработку их поверхности. Приведены параметры электронно-лучевой аддитивной наплавки, описано влияние режима подачи присадочной проволоки на результаты формирования изделий. Показаны математические модели процесса и проведен анализ патентов по электронно-лучевой наплавке проволочным материалом.

Ключевые слова: аддитивные технологии, 3D-печать, послойное формирование, электронно-лучевые источники тепловой энергии, наращивание изделий, режим подачи присадочной проволоки, модель аддитивного процесса, температурное поле, распределение мощности, анализ патентов.

Варушкин Степан Владимирович (Пермь, Российская Федерация) – кандидат технических наук, научный сотрудник Лаборатории методов создания и проектирования систем «Материал – Технология – Конструкция» (Российская Федерация, 614023, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: stepan.varushkin@mail.ru).

Беленький Владимир Яковлевич (Пермь, Российская Федерация) – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Сварочное производство, метрология и технология материалов», профессор кафедры эксплуатации автобронетанковой техники Пермского военного института войск национальной гвардии Российской Федерации (Российская Федерация, 614030, г. Пермь, ул. Гремячий лог, 1, e-mail: vladimirbelenkij@yandex.ru).

Ковтунович Максим Алексеевич (Пермь, Российская Федерация) – бакалавр, магистрант, инженер-технолог (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: 469safari33@mail.ru).

Колчанов Николай Андреевич (Пермь, Российская Федерация) – бакалавр, магистрант, инженер-технолог (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: nikolayiriv@yandex.ru).

Печёнкин Александр Олегович (Пермь, Российская Федерация) – бакалавр, магистрант, инженер-технолог (Российская Федерация, 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, e-mail: aleks.pe4enkin@yandex.ru).

1. Elliott, J.A. Novel Approaches to Multiscale Modelling in Materials Science / J.A. Elliott // International Materials Reviews. – 2011. – Vol. 56. – P. 207–225.
2. Petrick, I. 3D Printing Disrupts Manufacturing /
I. Petrick, T. Simpson // Research-Technology Management. – 2013. – November-December. – P. 15–16.
3. Environmental Aspects of Laser-Based and Conventional Tool and Die Manufacturing / W.R. Morrow, H. Qi,
I. Kim, J. Mazumder, S.J. Skerlos // J. Clean Prod. – 2007. – Vol. 15. – Р. 932–943. 
4. Wray, P. Additive Manufacturing: Turning Manufacturing Inside Out / P. Wray // Amer. Ceram. Soc. Bull. – 2014. – Vol. 93 (3). – Р. 17–23.
5. Jhavar, S. Development of micro-plasma transferred arc (μ-PTA) wire deposition process for additive layer manufacturing applications / S. Jhavar, N.K. Jain, С.P. Paul // Journal of Materials Processing Technology. – 2014. –
Vol. 214, no. 5. – P. 1102–1110.
6. Freedman, D.H. Layer by Layer / D.H. Freedman // MIT Tech. Rev. – 2012. – Vol. 115(1). – Р. 50–53.
7. Direct metal part forming of 316L stainless steel powder by electron beam selective melting / H.B. Qi [et al.] // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture. – 2006. –
Vol. 220, no. 11. – P. 1845–1853. 
8. Metal fabrication by additive manufacturing using laser and electron beam melting technologies / L.E. Murr
[et al.] // Journal of Materials Science & Technology. – 2012. – Vol. 28, no. 1. – P. 1–14.
9. Sciaky Inc. Electron Beam Additive Manufacturing (EBAM) – Advantages of Wire AM vs. Powder AM [Электронный ресурс]. – URL: http://additivemanufacturing.com/ 2015/10/14/electron-beam-additive-manufacturing-ebamad¬vantages-of-wire-am-vs-powder-am (дата обращения: 31.01.2024).
10. Sciaky Inc, Electron Beam Additive Manufacturing (EBAM) [Электронный ресурс]. – URL: http://www.sciaky. com/images/pdfs/product-sheets/Sciaky-EBAM-Technology. pdf (дата обращения: 31.01.2024).
11. Frazier, W.E. Metal additive manufacturing:
a review / W.E. Frazier // J Mater Eng Perform. – 2014. –
Vol. 23(6). – P. 1917–1928.
12. Tapia, G. A review on process monitoring and control in metal-based additive manufacturing / G. Tapia,
A. Elwany // J Manuf Sci Eng. – 2014. – Vol. 136(6). –
P. 060801.
13. Keith Bird, R. Effect of Orientation on Tensile Properties of Inconel 718 Block Fabricated with Electron Beam Freeform Fab- rication (EBF3) / R. Keith Bird, S. Todd Atherton. – NASA Langley Research Center; Hampton, VA, United States. July, 2010. 
14. Evaporation Ripped Metallurgical Pore in Electron Beam Freeform Fabrication of Ti-6Al-4V / Tao Chen, Shengyong Pang, Qun Tang, Hongbo Suo, Shuili Gong // Materials and Manufacturing Processes. – 2016. – Vol. 31(15). – P. 1995–2000.
15. Wang, L. Microstructure and Mechanical Properties of Electron Beam Deposits of AISI 316L Stainless steel / L. Wang. // ASME 2011 International Me- chanical Engineering Congress & Exposition IMECE2011. November
11–17, 2011. – Denver, Colorado, USA, 2011. 
16. Taminger, Karen M. Electron beam freeform fabrication technology development for aerospace applications / Karen M. Taminger // Airbus Materials & Structures Work-shop. April 6–7. – 2006.
17. Зуев, И.В. Обработка материалов концентрированными потоками энергии / И.В. Зуев; Моск. энерг. ин-т (МЭИ ТУ). – М.: Изд-во МЭИ, 1998. – 162 с. 
18. Fuchs, J. Wire-based Additive manufacturing using an electron beam as heat source / J. Fuchs,
C. Schneider, N. Enzinger // Welding in the World. – 2018. – Vol. 62. – P. 267–275.
19. Электронно-лучевая технология аддитивного формообразования с подачей присадочной проволоки: монография / А.В. Щербаков, Д.А. Гапонова, А.П. Слива [и др.] // Из-во НИУ «МЭИ». – М., 2020. – 195 с.
20. Особенности формирования изделий методом электронно-лучевой наплавки / А.В. Гуденко, А.П. Слива, В.К. Драгунов, А.В. Щербаков // Сварочное производство. – 2018. – № 8. – С. 12–19. 
21. Pixner, F. Wire based Additive Manufacturing of tool components: PhD thesis / F. Pixner. – TU Graz, ongoing (COMET K2 IC-MPPE Project P3.10 AM Tool). 
22. An experimental study of current-density distributions of a technological electron beam / A.V. Shcherbakov,
R.V. Rodyakina, A.S. Kozhechenko, D.A. Gaponova,
A.L. Goncharov, V.K. Dragunov // Technical Physics Letters. – 2017. – Vol. 43. – P. 958–960.
23. Ramesh Davé, Vivek Electron Beam (EB) – Assisted Materials Fabrication: Ph.D. Thessis / Vivek Ramesh Davé // Materials Engineering at the Massachusetts Institute of Technology, 1995. 
24. In-process thermal imaging of the electron beam freeform fabrication process / Karen M. Taminger, Christopher S. Domack, Joseph N. Zalame- da, Brian L. Taminger, Robert A. Hafley, Eric R. Burke // Proceedings. – 2016. – Vol. 9861. Thermosense: Thermal Infrared Applications XXXVIII. – P. 986102. DOI: 10.1117/12.2222439
25. Fuchs, J. Wire-based Additive manufacturing using an electron beam as heat source / J. Fuchs, C. Schneider, N. Enzinger // Welding in the World. – 2018. – Vol. 62. –
P. 267–275.
26. Electron beam additive manufacturing with wire / Marek St. Węglowski, Sylwester Błacha, Robert Jachym, Jan Dutkiewicz, Łukasz Rogal // «Е+Е». – 2018. – Vol. 53, iss. 3–4. – P. 74–78. 
27. Leithäuser, T. Influence of the Wire Feeding on the Wetting Process during Laser Brazing of Aluminum Alloys with Alumi- num-Based Braze Material / T. Leithäuser,
P. Woizeschke // J. Manuf. Mater. Process. – 2019. – Vol. 3. – P. 83. DOI: 10.3390 /jmmp3040083
28. Deformation modelling in layered manufacturing of metallic parts using gas metal arc welding: effect of process parameters / М.Р. Mughal, Н. Fawad, R.A. Mufti,
M. Siddiquc // Model Simul Mater Sc. – 2005. – Vol. 13(7). –
P. ll87–1204.
29. Vasinonta, A. Process maps for predicting residual stress and melt pool size in the laser-based fabrication of thin-walled structures / A. Vasinonta, J.L. Beuth, M. Griffith // J Manuf Sci Eng. – 2007. – Vol. 129(1). – P. 101–109.
30. Manvatkar, V. Heat transfer and material flow during laser assisted multi-layer additive manufacturing /
V. Manvatkar, A. De, T. DebRoy // J AppI Phys. – 2014. – Vol. 116(12). – Article No. 124905.
31. Svensson, L.E. An analysis of cooling curves from the fusion zone of steel weld deposits / L.E. Svensson, B. Gretoft, HKDH. Bhadeshia // Scand J Metall. – 1986. – Vol. 15(2). – P. 97–103.
32. Mark, M. Multiscale modeling of powder bed-based additive manufacturing / M. Mark, C. Korner // Ann Rev Mater Res. – 2016. – Vol. 46. – P. 93–123.
33. Manvatkar, V. Spatial variation of melt pool geometry, peak temperature and solidification parameters during laser assisted additive manufacturing process /
V. Manvatkar, A. De, T. DebRoy // Mater Sci Tech. – 2015. – Vol. 3l(8). – P. 924–930.
34. Heat transfer and fluid flow in additive manufacturing / A. Raghavan, H.L. Wei, Т.А. Palmer, T. DebRoy //
J Laser Appl. – 2013. – Vol. 25(5). – Article No. 052006.
35. Patankar, S. Numerical heat transfer and fluid flow / S. Patankar // CRC Press. – 1980.
36. Gockel, J. Integrated control of solidification microstructure and melt pool dimensions in electron beam wire feed additive manufacturing of Ti-6Al-4V / J. Gockel,
J. Beuth, K. Taminger // Additive manufacturing. – 2014. – Vol. 1–4. – P. 119–126. 
37. Numerical 3D simulation of wire deposition process to predict distortion of parts / O.Y. Smetannikov,
P.V. Maksimov, D.N. Trushnikov [et al.] // Mech Adv Mater Mod Process. – 2019. – Vol. 5(3).