На основе структурного анализа исследуемых стандартных тормозных локомотивных колодок авторами было установлено, что при наличии всех структурных составляющих, предусмотренных стандартом, их баланс может изменяться
в широких пределах. Это подтверждается измерениями твердости на поверхностях новых и изношенных колодок. Твердость варьирует от 100 до 600 НВ, при этом она зависит от баланса графита и цементита в структуре, который сложно оптимизировать, так как любые технологические  изменения процесса изготовления могут сильно изменять этот баланс.
В результате этих исследований была предложена экспериментальная микроструктура тормозной локомотивной колодки, состоящая из феррита и графита, которую легко и без особых затрат можно получить как в условиях завода-изготовителя, так и в условиях ремонтных предприятий, и проведены сравнительные эксплуатационные испытания.

Изложен анализ результатов исследования возникновения патологических износов в трибологической паре бандаж колеса локомотива–тормозная колодка, полученных в результате эксплуатационных испытаний тормозных локомотивных колодок 3 групп – стандартных пониженной твердости, стандартных повышенной твердости и экспериментальных (со структурой феррито-графитовой) на трех тепловозах грузового движения на перегонах станции Ачинск Красноярской железной дороги. В ходе анализа материалов исследований были  выделены  3  классификационные группы навара металла бандажей на тормозных колодках по толщине и строению, выявлено значительное количество тормозных колодок, имеющих следы патологического износа бандажей колес (навар), определено влияние структуры чугуна колодок на величину навара. Предложено направление снижения навара путем преобразования стандартной структуры чугуна в феррито-графитовую. Испытания показали  актуальность данного направления – применение феррито-графитовой структуры тормозных колодок позволило полностью исключить патологический износ бандажей колесных пар тепловозов.

Ключевые слова: бандажи колесных пар, локомотивные тормозные колодки, поверхности износа структура
чугуна, твердость, износ, графит,  феррит, цементит, навар металла.

Стручков Алексей Валентинович (Красноярск, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры основ конструирования машин Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М.Ф. Решетнева; e-mail: str-alex-v@mail.ru.

 Климов Анатолий Александрович (Красноярск, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры эксплуатации железных дорог Красноярского института железнодорожного транспорта, филиала Иркутского государственного университета путей сообщения; e-mail: anatoly.klimoff2013@yandex.ru.

Бондарик Владимир Борисович (Красноярск, Россия) – аспирант Красноярского института железнодорожного транспорта, филиала Иркут­ского государственного университета путей сообщения, начальник службы технической политики красноярской железной дороги; e-mail: bondarikVB@krw.rzd.

1. Афонин Д.Г. Исследование и разработка технологии изготовления отливки тормозной локомотивной колодки для железнодорожного транспорта из износостойкого графитизированного чугуна с повышенной эксплуатационной стойкостью: автореферат дис. … канд. техн. наук. – М., 2001. – 19 с.
2. Исследования структуры, свойств чугуна и эксплуатационной стойкости тормозных колодок производства ОАО «Сантехлит» / И.К. Кульбовский, Д.Г. Афо­нин, И.И. Добровольский, Ю.В. Игнатенко // Материаловедческие проблемы в машиностроении: тез. докл. обл. науч.-техн. конф. – Брянск, 1997. – С. 7–8.
3. Сухов А.В., Брюнчуков Г.И., Тимофеев В.В. Локомотивные бандажи марки 4 // Железнодорожный транспорт. – 2012. – № 2. – С. 58–61.
4. Буйносов А.П. Методы повышения ресурса бандажей колесных пар тягового подвижного состава: дис. … д-ра техн. наук. – Екатеринбург, 2011. – 456 с.
5. Худояров Д.Л. Повышение долговечности бандажей колесных пар электровозов в условиях депо: дис. … канд. техн. наук. – Екатеринбург, 2010. – 162 с.
6. Тепляков А.Н. Пути снижения интенсивности износа гребней колесных пар локомотивов: дис. … канд. техн. наук. – Хабаровск, 2004. – 183 с.
7. Взаимодействие экспериментальных тормозных колодок, разработанных КрИЖТ ИрГУПС, и бандажей колесных пар локомотивов: отчет о госбюджет. науч.-исслед. раб. (промежуточ.) / под рук. А.А. Климова; исполн.: С.В. Домнин, В.П. Кирпиченко, В.Б. Бондарик; Краснояр. ин-т ж.-д. транспорта Иркут. гос. ун-т путей сообщения. – Красноярск, 2016. – 25 с.
8. Исследование возможности использования феррито-графитной микроструктуры для чугуна тормозной локомотивной колодки. / А.А. Климов, С.В. Домнин, А.В. Стручков [и др.] // Научные перспективы XXI века. Достижения и перспективы нового столетия: материалы IX междунар. науч.-практ. конф., Новосибирск,
   13–14 марта 2015 г. Ч. 2. Технические науки. – Новосибирск, 2015. – № 2(9). – С. 161–165.
9. Взаимодействие экспериментальных тормозных колодок, разработанных КрИЖТ ИрГУПС, и бандажей колесных пар локомотивов / под рук. А.А. Климова; исполн. С.В. Домнин. – Красноярск, 2013. – 58 с. 
10. Исследование графитных включений в микроструктурах чугуна тормозных локомотивных колодок / А.А. Климов, А.В. Стручков, В.Б. Бондарик [и др.] // Вестник Пермского национального исследовательского   политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2017. – Т. 19, № 3. – С. 19–33.
11. Способ улучшения трибологических характеристик пары «Колесо-тормозная колодка» локомотивов / А.А. Климов, С.В. Домнин, А.В. Стручков [и др.] //
    Технические науки – от теории к практике: материалы VIII междунар. конф. – СПб., 2016. – С. 47–53.
12. Исследование влияния структуры и твердости тормозных колодок на износ бандажей колес локомотивов / А.А. Климов, С.В. Домнин, А.В. Стручков [и др.] // Современные технологии, системный анализ, моделирование. – 2017. – № 1(53). – С. 215–218.
13. Кли­мов А.А., Домнин С.В., Хацкевич Д.С. Способ повышения износостойкости тормозных локомотивных колодок из серого чугуна /  // Современные концепции научных исследований: IX Междунар. науч.-практ. конф. – М., 2014. – Ч. 1. – С. 82–85.
14. Влияние состава и микроструктуры тормозных  локомотивных колодок на их трибологические
    свойства / А.А. Климов, С.В. Домнин, А.В. Стручков
    [и др.] // Вестник ИрГТУ. – 2017. – Т. 21, № 11. –
    С. 179–190.
15. Исследование металлической основы микроструктуры тормозных локомотивных колодок // А.А. Климов, А.В. Стручков, В.Б. Бондарик [и др.] // Вестник института проблем естественных монополий. Техника железных дорог. – 2017. – № 4(40). – С. 26–30.
16. Влияние микроструктуры и твердости тормозной локомотивной колодки на трещинообразование чугуна / А.А. Климов, С.В. Домнин, А.В. Стручков [и др.] // Системы. Методы. Технологии: науч. периодич. журн. / Братск. гос. ун-т. – 2016. – № 2(30). – С. 64–68.
17. Металлографическое исследование процесса трещинообразования в чугуне тормозных локомотивных колодок / А.А. Климов, А.В. Стручков, В.Б. Бондарик
    [и др.] // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Транспорт, транспортные сооружения, экология. – 2017. – № 3. – С. 94–106.
18. Анализ состава и микроструктуры тормозных колодок и влияние их на трибологические свойства / А.А. Климов, А.В. Стручков, В.Б. Бондарик [и др.] // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2017. – № 11. – С. 179–190.
19. Способ повышения износостойкости тормозных локомотивных колодок: пат. № 2575505 Рос. Федерация, МПК C21D 5/02 / Климов А.А., Стручков А.В.
    [и др.]. № 2014119180; заявл. 13.05.2014; опубл. 20.02.2016. Бюл. № 5.
20. Фрикционный чугун для тормозных локомотивных колодок и способ его получения: пат. № 2573848 Рос. Федерация, МПК С22С37/10, C21D 5/02 / Кли­мов А.А., Стручков А.В. [и др.]. № 2014119182/02;
    заявл. 24.07.2014; опубл. 27.01.2016. Бюл. № 3.

Проведен анализ источников тепла для реализации подогрева при сварке, а именно: газового пламени, индукционных нагревателей промышленной частоты, электрических нагревателей сопротивления, плазменных струй. Выявлены достоинства и недостатки каждого из них. Представлена блок-схема устройства для реализации высокочастотного индукционного подогрева при сварке. Целью настоящей работы является исследование возможности реализации такого варианта электродуговой сварки с подогревом, при котором тепло от источника подогрева вводится соосно со сварочным источником и суммируется с теплом сварочной дуги. Источник тепла для подогрева перемещается синхронно со сварочным источником тепла. Представлен электродуговой способ сварки с подогревом, при котором источником подогрева является высокочастотное электромагнитное поле, генерируемое многовитковым индуктором, соосно закрепленным на сварочной горелке. Показана локальная зона нагрева свариваемого изделия от действия высокочастотного индукционного источника, а также схема нагрева свариваемой детали, которая условно представлена в виде 3 секторов. Каждый по отдельности сектор обеспечивает предварительный, сопутствующий и послесварочный (термообработка) подогрев свариваемой детали. Приведены экспериментальные исследования для определения эффективности предполагаемого варианта технологии сварки с использованием высокочастотного подогрева как средства повышения стойкости против образования холодных трещин при сварке закаливающихся сталей для автоматической сварки под флюсом и аргонодуговой сварки неплавящимся электродом. Для этого сваривали соединения в виде технологической пробы. Представлены результаты экспериментальных исследований, подтверждающие эффективность высокочастотного индукционного подогрева для повышения сопротивляемости образованию холодных трещин при сварке закаливающихся сталей.

Ключевые слова: электродуговая сварка, высокочастотный индукционный подогрев, переменный ток, холодная трещина, технологическая проба, источник тепла, индуктор, закаливающиеся стали, трещиностойкость, кольцевой источник нагрева, сварочная горелка, концентратор напряжения.

Орлов Александр Семенович (Воронеж, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры металлических конструкций и сварки в строительстве Воронежского государственного технического университета; e-mail: svarka@ vgasu.vrn.ru.

Померанцев Андрей Сергеевич (Воронеж, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры металлических конструкций и сварки в строительстве Воронежского государственного технического университета; e-mail: svarka@ vgasu.vrn.ru.

Сизинцев Сергей Валерьевич (Воронеж, Россия) – аспирант кафедры металлических конструкций и варки в строительстве Воронежского государственного технического университета; e-mail: sizincev.1991@ mail.ru.

1. Предварительный подогрев и качество наплавленного металла / В.В. Ветер, Г.А. Белкин, М.И. Самойлов, И.С. Сарычев // Сварочное производство. – 1990. – № 10. – С. 6–8.
2. Фрумин И.И. Автоматическая электродуговая наплавка. – Харьков: Металлургиздат, 1961. – 422 с.
3. Карп И.Н., Сорока Б.С., Дашевский Л.Н. Продукты сгорания природного газа при высоких температурах. – Киев: Техника, 1967. – 132 с.
4. Китаев А.М., Китаев Я.А. Справочная книга сварщика. – М.: Машиностроение, 1985. – 256 с.
5. Сварка в машиностроении: справ. в 4 т. / под
   ред. Н.А. Ольшанского. – М.: Машиностроение, 1978. – Т. 1. – 504 с.
6. Сварка в машиностроении: справ. в 4 т. / под ред. А.И. Акулова. – М.: Машиностроение, 1978. – Т. 2. – 462 с.

7. Безбах Д.К. Влияние ширины зазора на формирование односторонних стыковых швов при автоматической сварке под флюсом // Автоматическая сварка. –1988. – № 6. – С. 48–49.

8. Оборудование для дуговой сварки: справ. пособие / под ред. В.В. Смирнова. – Л.: Энергоатомиздат, 1986. – 656 с.

9. Справочник электросварщика / М.М. Борт, Л.А. Бя­­лоцкий, Г.Д. Васильев  [и др.]. – 2-е изд., перераб. –  Киев: Машгиз, 1954. – 515 с.

10. Справочник по сварке, пайке, склейке и резке металлов и пластмасс  / под ред. А.Н. Ноймана, Е.А. Рихтера. – М.: Металлургия, 1980. – 464 с.

11. Способ автоматической сварки плавлением: пат. 039219 Рос. Федерация / Орлов А.С., Померанцев А.С., Сизинцев С.В. № 2016125032/02; Заявл. 22.06.2016.

12. Слухоцкий А.Е., Рыскин С.Е. Индукторы для индукционного нагрева. – Л.: Энергия, 1974. – 264 с.

13. Гайворонский А.А., Жуков В.В., Шишкевич А.С. Свариваемость высокопрочной углеродистой стали 65Г // Сварка и диагностика. – 2014. – № 5. – С. 49–53.

14. Скульский В.Ю. Особенности кинетики замед­ленного разрушения сварных соединений закаливающихся сталей // Автоматическая сварка. – 1997. – № 5. – С. 3–12.

15. Влияние технологических факторов на структуру и свойства металла ЗТВ при ремонтно-восста­но­вительной наплавке гребней цельнокатаных вагонных колес / В.А. Саржевский, А.А. Гайворонский, В.Г. Гордонный [и др.] // Автоматическая сварка. – 1996. – № 3. – С. 22–33.

16. Влияние состава наплавленного металла на структуру и механические свойства восстановленных железнодорожных колес / Гайворонский А.А., Поздняков В.Д., Маркашова Л.И. [и др.] // Автоматическая сварка. – 2012. – № 8. – С. 18–24.

17. Новые методы оценки сопротивляемости металлов хрупкому разрушению / под ред. Ю.Н. Роботнова. – М.: Мир, 1972. – 439 с.

18. Структурные изменения в участке перегрева металла ЗТВ колесной стали при дуговой наплавке / А.А. Гайворонский, В.В. Жуков, В.Г. Васильев [и др.] // Автоматическая сварка. – 2014. – № 1. – С. 17–23.

19. Шоршоров М.Х. Испытания металлов на свариваемость. – М.: Металлургия, 1972. – 240 с.

20. Макаров Э.Л. Холодные трещины при сварке легированных сталей. – М.: Машиностроение, 1981. – 247 с.

21. Гривняк И. Свариваемость сталей. – М.: Машиностроение, 1984. – 215 с.

22. Ющенко К.А., Дерломенко В.В. Анализ современных представлений о свариваемости наплавке // Автоматическая сварка. – 2005. – № 1. – С. 9–13.

Высокоточные приборы навигационного назначения используются в современном авиастроении для передачи слабых сигналов с высокой надежностью. Проведенные ранее исследования характеристик скользящих контактов из благородных металлов показали, что контактная пара щетка–кольцо имеет наиболее высокую работоспособность, если она изготовлена из золотомедных сплавов вблизи эквиатомного состава. Сплавы золота с медью способны при соответствующей термической обработке приобретать упорядоченную атомную структуру, характеризующуюся строго определенным расположением атомов каждого сорта в кристаллической решетке. Процесс упорядочения осуществляется путем диффузионного перемещения атомов, поэтому формирование упорядоченной структуры определяется температурно-временными условиями обработки. Ранее было показано, что высокие физические и механические характеристики упорядоченных золотомедных сплавов обеспечивают стабильную работу контактной пары.

Методом резистометрии исследована кинетика формирования упорядоченной структуры типа L1₀ в сплаве золото–медь нестехиометрического состава (Cu–80 мас. % Au). Описаны результаты, полученные при измерении электросопротивления в процессе нагрева и охлаждения образцов, находящихся в различных исходных состояниях (разупорядоченных закалкой или пластической деформацией). Выявлена высокая термическая стабильность упорядоченной фазы CuAuII при пониженных значениях температуры. В свою очередь, установлено, что фаза CuAuI очень быстро перестраивается в CuAuII при нагреве выше 350 °С. Подтверждено, что предварительная пластическая деформация не приводит к повышению скорости атомного упорядочения по сравнению с закаленным состоянием. В результате длительной термообработки получено упорядоченное состояние с удельным электросопротивлением ρ = 7,71·10^–8 Ом·м, что существенно ниже приведенных в литературе данных для сплава выбранного состава.

Ключевые слова: сплав медь–золото, фазовые превращения, сверхструктура L1₀, атомный дальний порядок, структурные методы исследования, электросопротивление, кинетика превращения, неэквиатомный сплав, электротехнические контакты, пластическая деформация.

Генералова Ксения Николаевна (Пермь, Россия) – аспирант кафедры металловедения, термической и лазерной обработки металлов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: kngeneralova@ mail.ru.

Глухов Андрей Васильевич (Екатеринбург, Россия) – инженер лаборатории прочности Института физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук; e-mail: andrey23542@ gmail.com.

Волков Алексей Юрьевич (Екатеринбург, Россия) – доктор технических наук, заведующий лабораторией прочности Института физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук; e-mail: volkov@imp.uran.ru.

1. Малышев В.М., Румянцев Д.В. Золото. – М.: Металлургия, 1979. – 288 с.
2. Хольм Р. Электрические контакты. – М.: Изд-во иностр. лит., 1961. – 464 с.
3. Руденко В.К. Упорядочение золотомедных сплавов в результате атомного упорядочения и распада пересыщенного твердого раствора: дис. … канд. физ.-мат. наук / Ин-т физ. метал. – Свердловск, 1979. – 138 c.
4. Сюткина В.И. Разработка высокопрочных упорядоченных сплавов на основе золота: дис. … д-ра техн. наук / Ин-т физ. метал. – Свердловск, 1981. – 259 с.
5. Гринберг Б.А., Сюткина В.И. Новые методы упрочнения упорядоченных сплавов. – М.: Металлургия, 1985. – 176 с.
6. Генералова К.Н., Глухов А.В., Волков А.Ю. Рентгеноструктурный анализ кинетики атомного упорядочения по типу L1₀ в нестехиометрическом медно-золотом сплаве // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2018. – № 2. – С. 75–85.
7. Волков А.Ю., Казанцев В.А. Влияние исходного состояния на формирование структуры и свойств упорядоченного сплава CuAu // Физика металлов и металловедение. – 2012. – Т. 113, № 1. – С. 66–76.
8. Volkov A.Yu., Novikova O.S., Antonov B.D. The kinetics of ordering in an equiatomic CuPd alloy: A resistometric study // Journal of Alloys and Compounds. – 2013. – Vol. 581. – P. 625–631.
9. Feder R., Mooney M., Nowick A.S. Ordering kinetics in long-range ordered Cu₃Au // Acta Metallurgica. – 1958. – Vol. 6, № 4. – Р. 266–277.
10. Микроструктура и физико-механические свойства сплава Cu–8 ат .% Pd / А.Ю. Волков, А.Е. Костина, Е.Г. Волкова, О.С. Новикова, Б.Д. Антонов // Физика металлов и металловедение. – 2017. – T. 118, № 12. – C. 1312–1322.
11. Tanaka K., Ichitsubo T., Koiwa M. Effect of external fields on ordering of FePd // Materials Science and Engineering. – 2001. – Vol. A312. – P. 118–127.
12. Rossiter P.L. Order-disorder and the electrical resistivity of FeCo // Journal of Physics F: Metal Physics. – 1981. – Vol. 11, № 3. – P. 615–621.
13. Johansson C.H., Linde J.O. Rontgenographische und electrische Untersuchungen der CuAu-Sys­tems // Ann. Physik. – 1936. – Vol. 25. – P. 1–48.
14. Shiraishi T., Ohta M. Low temperature ageing in equiatomic CuAu and Cu-Au-Pd ternary alloys // Journal of Materials Science. – 1989. – Vol. 24, № 3. – P. 1049–1052.
15. Studies on recrystallization of single-phase copper alloys by resistance measurements / J. Freudenberger, A. Kauffmann, H. Klaub, T. Marr, K. Nenkov, Subramanya Sarma V., L. Schultz // Acta Mater. – 2010. – Vol. 58. – P. 2324–2329.
16. Сюткина В.И., Волков А.Ю. Формирование прочностных свойств упорядоченных сплавов // Физика металлов и металловедение. – 1992. – № 2. –  C. 134–146.
17. Ивченко В.А., Сюткин Н.Н. Атомная структура CuAu в полевом ионном микроскопе // Физика твердого тела. – 1983. – Т. 25, вып. 10. – С. 3049–3054.
18. Волков А.Ю., Антонов Б.Д., Пацелов А.М. Влияние внешних воздействий на доменную структуру эквиатомного сплава CuAu // Физика металлов и металловедение. – 2010. – Т. 110, № 3. – С. 264–274.
19. Петров Д.А., Колачев Б.А. Старение сплавов меди с золотом // О структуре и свойствах цветных сплавов / под ред. С.М. Воронова. – М.: Изд-во Оборон. пром-сти, 1954. – Вып. 23. – С. 33–44.
20. Ordering and recrystallization of CuAu alloy after cold deformation / B.A. Greenberg, O.V. Antonova, T.S. Boyarshinova, Z.M. Pesina, I.N. Sachanskaya, A.Yu. Vol­kov, G. Hug // Intermetallics. – 1997. – Vol. 5, № 4. – P. 297–309.
21. Гринберг Б.А., Иванов М.А. Интерметаллиды Ni₃Al и TiAl: микроструктура, деформационное поведение / Урал. отд-ние Рос. акад. наук. – Екатеринбург, 2002. – 359 с.

Представлены результаты исследований эффективности систем газовихревой стабилизации металлорежущих плазмотронов. В связи с тем, что в настоящее время внедрение автоматизированных комплексов резки металлов предусматривает, как правило, многофункциональное использование нескольких технологий, разработка универсальной или конкурентной в более широком диапазоне технологии может стать серьезным фактором при поиске наиболее эффективной технологии резки металлов. Подобной технологией могут стать современные методы высокоточной плазменной резки, включающие в себя появившиеся в последние годы под названием «сжатая», «точная» или «узкоструйная» плазма разработки таких производителей, как Kjellberg, MesserGreisheim, HyperTherm. Повышение эффективности газовихревой стабилизации может стать серьезным фактором при выборе плазменной резки в качестве оптимальной технологии резки металлов. Отмечено, что разработанная авторами методика оценки эффективности должна основываться на расчете равномерности распределения скорости потока газа по сечению газовихревого тракта плазмотрона. Предложены различные (упрощенный и точный) методы оценки. Представлены результаты расчета распределения скорости в контрольном сечении для различных модификаций плазмотронов. Расчеты сделаны на «холодном» модельном газовом потоке и при его нагреве плазменной дугой. Показано, что при нагреве плазменной дугой увеличиваются скорость потока на входе в сопловой канал плазмотрона и степень неравномерности распределения скорости
в контрольном сечении. Методами статистического анализа выбран основной параметр оценки эффективности газовихревой стабилизации – критерий вариации скорости. Продемонстрированы преимущества новых модернизированных плазмотронов, в том числе работающих по технологии узкоструйной плазмы, с точки зрения эффективности газовихревой стабилизации.

Ключевые слова: плазмотрон, проектирование, газодинамика, скорость, газоводушный тракт, профилирование, газовихревая стабилизация, завихритель, расширительная камера, плазмообразующий газ, плазменная струя, численное моделирование.

Анахов Сергей Вадимович (Екатеринбург, Россия) – кандидат физико-математических наук, доцент, заведующий кафедрой математических и естественнонаучных дисциплин Российского государственного профессионально-педагогического университета, директор ООО «ТЕРУС»; e-mail: sergej.anahov@rsvpu.ru.

Пыкин Юрий Анатольевич (Екатеринбург, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры физико-химических технологий защиты биосферы Уральского государственного лесотехнического университета, генеральный директор ООО НПО «Полигон»; e-mail: yappoligon@mail.ru.

Матушкин Анатолий Владимирович (Екатеринбург, Россия) – кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры технологий сварочного производства Уральского федерального университета имени первого Президента России Б.Н. Ельцина; e-mail: 227433@yandex.ru.

1. Шалимов М.П., Панов В.И., Вотинова Е.Б. Сварка вчера, сегодня, завтра...: учеб. пособие / Урал. фед. ин-т им. первого Президента России Б.Н. Ельцина. – 2-е изд. – Екатеринбург, 2015. – 310 с.

2. Кайдалов А.А. Современные технологии термической и дистанционной резки конструкционных материалов. – Киев: Экотехнология, 2007. – 456 с.

3. Лащенко Г.И. Плазменная резка металлов и сплавов. – Киев: Экотехнология, 2003. – 64 с.

4. Wegmann H. Сравнительный технико-эко­номи­ческий анализ плазменной резки // Welding and Cutting. – 2005. – № 4. – Р. 191–194.

5. Пыкин Ю.А., Анахов С.В. Эффективность и энергосбережение – критерии выбора электроплазменных технологий // УрФО: Строительство. ЖКК. – 2010. – № 1. – C. 22–23.

6. Потапов В.А.. Опыт эксплуатации лазерных и плазменных установок для резки на американских заводах [электронный ресурс]. – URL: www.stankoinform.ru (дата обращения: 30.08.2018).

7. Анахов С.В. Принципы и методы проектирования в электроплазменных и сварочных технологиях: учеб. пособие / С.В. Анахов, под ред. А.С. Боруховича. – Екатеринбург: Изд-во Рос. гос. проф.-пед. ун-та, 2014. – 144 с.

8. Жуков М.Ф., Аньшаков А.С. Основы расчета плазмотронов линейной схемы / Ин-т теплофизики Сибир. отд-ния Рос. акад. наук СССР. – Новосибирск, 1979. – 146 с.

9. Чередниченко В.С., Аньшаков А.С., Кузьмин М.Г. Плазменные электротехнологические установки. – Новосибирск: Изд-во Новосибир. гос. техн. ун-та, 2011. – 602 с.

10. Электродуговые генераторы термической плазмы. Т. 17. Низкотемпературная плазма / М.Ф. Жу­ков, И.М. Засыпкин, А.Н. Тимошевский [и др.]. – Новосибирск: Наука, 1999. – 712 с.

11. Клименко А.А., Ляпин Г.К. Конструкции электродуговых плазмотронов. – М.: Изд-во Моск. гос. техн. ун-та им. Баумана, 2010. – 56 с.

12. Анахов С.В., Пыкин Ю.А. Плазмотроны: проблема акустической безопасности. Теплофизические и газодинамические принципы проектирования малошумных плазмотронов / Урал. отд.-ние Рос. акад. наук. – Екатеринбург, 2012. – 224 с.

13. Абрамович Г.Н. Прикладная газовая динамика. – М.: Наука, 1991. – Ч. 1. – 597 с.; ч. 2. – 301 с.

14. Анахов С.В., Пыкин Ю.А., Матушкин А.В.
Методические основы автоматизированного газодинамического проектирования в электроплазменных технологиях // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение. Материаловедение. – 2018. – Т. 20, № 1. – С. 62–70.

15. Оценка эффективности газовихревой стабилизации в плазмотронах для резки металлов / М.П. Шалимов, С.В. Анахов, Ю.А. Пыкин, А.В. Ма­тушкин, И.Ю. Матушкина // Сварка и диагностика. – 2018. –
№ 2. – С. 57–61.

16. Анахов С.В., Пыкин Ю.А., Матушкин А.В. Газовихревая стабилизация в плазмотронах: новые решения // Сварочное производство. – 2015. – № 5. – С. 49–53.

17. Анахов С.В., Пыкин Ю.А., Матушкин А.В. Исследование систем газовихревой стабилизации плазмотронов // Сварочное производство. – 2015. – № 4. – С. 20–24.

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

19. Дресвин С.В., Иванов Д.В. Основы математического моделирования плазмотронов: учеб. пособие. Ч. 1. Уравнение баланса энергии. Метод контрольного объема. Расчет температуры плазмы. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2004. – 227 с.

20. Годин А.М. Статистика: учеб. для вузов. – М.: Дашков и К°, 2005. – 470 с.

Изложена методика автоматического регулирования процесса сварки по аналитической модели распространения тепла в изделии. Методика применима для аргонодуговой сварки стыковых 2-сторонних соединений без разделки кромок. Суть ее заключается в определении 2 коэффициентов расчетной схемы точечного источника тепла на поверхности пластины. Для определения коэффициентов необходимо измерение температуры в 2 точках тела при известных координатах этих точек. В качестве таких точек берутся данные по эталонным значениям провара и ширины сварного шва. Излагается решение системы уравнений относительно искомых коэффициентов графическим способом с помощью построения изолиний для провара и ширины шва. При регулировании используется понятие удельной эффективной мощности, приходящейся на 1 А тока дуги. Это позволяет не производить измерения эффективной мощности сварки. Выполняется измерение тока и скорости сварки, а в качестве регулирующего параметра используется один параметр. В этом случае существенно снижаются требования к точности регулирующего параметра. Приведен пример использования предлагаемой методики при аргонодуговой сварке 1-го слоя 2-стороннего шва. В предлагаемой методике устраняются неточности математической модели, связанные с допущением отсутствия зависимости теплофизических коэффициентов от температуры. Методика регулирования обеспечивает значительное сокращение экспериментов по определению коэффициентов математической зависимости провара от параметров сварки, повышение точности регулирования провара за счет снижения зависимости коэффициентов, определяемых экспериментально, от параметров режима сварки и учет влияния температуры и толщины свариваемых деталей на провар без проведения дополнительных экспериментов.

Ключевые слова: сварной шов, пластина, источник тепла, коэффициенты, провар, автоматическое регулирование, математическая модель, температура, ширина шва, возмущение.

Сидоров Владимир Петрович (Тольятти, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры сварки, обработки материалов давлением    и родственных процессов Тольяттинского государственного университета; e-mail: vladimir.sidorov.2012@list.ru.

Мельзитдинова Анна Викторовна (Тольятти, Россия) – магистр, руководитель ОППС ЧОУ ДПО ТУЦ «Спектр»; e-mail: melzitdinova@ gmail.com.

1. Пат. Японии № 50-3987, кл. 12В112.4,
   кл. В 23 К 9/12, опубл. 13.02.75.
2. Сидоров В.П., Мельзитдинова А.В. Методика определения требований к точности параметров сварки // Сварка и диагностика. – 2014. – № 3. – С. 10–13.
3. Сидоров В.П., Мельзитдинова А.В. Исследование допустимых отклонений параметров дуговой двухсторонней сварки // Сварочное производство. – 2016. – № 3. – С. 11–15.
4.  Sidorov V.P.,  Melzitdinova A.V. Determi­na­tion of permissible deviations of the two-sided arc welding conditions // Welding International. – 2016. – 1 December 2016. – P. 1–4.
5. Способ автоматического регулирования глубины проплавления при автоматической дуговой сварке: а.с. № 1013163 СССР, МКИ В 23К 9/10 / Сас А.В., Чер­нов А.В., Гладков Э.А., Ганюшин В.М., Бродягин В.Н. – Опубл. 23.04.83. Бюл. № 15.
6. Способ регулирования глубины проплавления при автоматической аргонодуговой сварке неплавящимся электродом без присадочной проволоки: а.с. 1123803 СССР, МКИ В23К9/10 / Патон Б.Е., Лебедев В.К., Подола Н.В.,  Руденко П.М.  – Опубл. 15.11.84. Бюл. № 42.
7. Способ автоматического регулирования глубины проплавления при сварке неплавящимся электродом: а.с. № 1346369 СССР, МКИ В 23К 9/10 / Гладков Э.А., Ширковский Н.А., Киселев О.Н., Кричевский Е.М., Бобылев Ю.Н. – Опубл. 23.10.87. Бюл. № 39.
8. Гладков Э.А., Бродягин В.Н., Перковский  Р.А. Автоматизация сварочных процессов. – М.: Изд-во Моск. гос. техн. ун-та им. Н.Э. Баумана, 2014. – 421 с.
9. Способ автоматического регулирования глубины проплавления при автоматической дуговой сварке: пат.  2613255 Рос. Федерация, МПК В23К 9/095 / Сидоров В.П., Мельзитдинова А.В. – Опубл. 15.03.2017. Бюл. № 8.
10.  Способ контроля отклонения дуги от стыка свариваемых кромок: пат.  2632751 Рос. Федерация, МПК В23К 9/095 / Сидоров В.П., Мельзитдинова А.В. –  Опубл. 09.10.2017. Бюл. № 28.
11. Сидоров В.П., Мельзитдинова А.В. Регулирование проплавления при сварке с учетом отклонения дуги от стыка // Наука – образование − производство: опыт и перспективы развития: материалы XIV Междунар. научн.-техн. конф., 8–9 февраля 2018 г.: в 2 т. / Урал. фед. ун-т им. первого Президента России Б.Н. Ельцина. – Нижний Тагил, 2018. – Т. 1. – С. 220–229.
12.  Теория сварочных процессов / В.Н. Волченко [и др.]; под ред. В.В. Фролова. – М: Высшая школа, 1988. – 559 с.
13. Ленивкин В.А., Дюргеров Н.Г., Сагиров Х.Н. Технологические свойства сварочной дуги в защитных газах. – М.: Машиностроение, 1989. – 264 с.
14.  Сидоров В.П., Бережко А.В., Комаров Е.Е. Определение вольтова эквивалента анодной мощности по характеристикам плавления электрода // Сварка и контроль – 2005: материалы 24-й науч.-техн. конф. – Челябинск, 2005. – С. 99–106.
15.  Савинов А.В., Лапин И.Е., Лысак В.И. Дуговая сварка неплавящимся электродом. – М.: Машиностроение, 2011. – 477 с.
16.  Лесков Г.И. Электрическая сварочная дуга. – М.: Машиностроение, 1970. − 335 с.
17.  Ерохин А.А. Основы сварки плавлением. –
    М.: Машиностроение, 1973. − 448 с.
18. Дьяконов В.П. Справочник по алгоритмам и программам на языке Бейсик для персональных ЭВМ. – М.: Наука, 1987. – 240 с.
19.  Giedt W.H., Tallerico L.N., P.W. Fuersch­bah. GTA Welding Efficienci // Calorimetric and Temperature Field Measurements. Welding Research Supplement. − 1989. − № 1. − Р. 28–32.
20.  Коновалов А.В. Теория сварочных процессов / под ред. В.М. Неровного. − М.: Изд-во Моск. гос. техн. ун-та им. Н.Э. Баумана, 2007. − 752 с.
21.  Кархин В.А. Тепловые процессы при сварке. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2015. − 572 с.

Представлены математические модели, разработанные для решения тепловых задач при электронно-лучевой сварке с колебаниями луча. Для построения тепловых моделей выбраны колебания луча вдоль стыка, поперек и х-образной траектории. Источник тепла для сварки с колебаниями электронного луча вдоль стыка, поперек и х-образной траектории с заданной амплитудой и с учетом расширения радиуса источника тепла на поверхности может быть представлен как комбинированный, непрерывно действующий в течение определенного отрезка времени. Модели построены аналитическим методом на основе решения задачи теплопроводности с использованием функций Грина – методом источников. В основе построения моделей для сварки с колебаниями электронного луча используется введение комбинированного источника тепла, состоящего из поверхностного и действующего по глубине. Общим подходом при построении моделей является то, что источник, действующий на поверхности, увеличивается на радиус r относительно размеров 2-го источника. Источник, распределенный по глубине, расположен на некотором расстоянии от поверхности по оси Z. Для имитации продольных и поперечных колебаний луча размеры комбинированного источника тепла увеличиваются линейно по соответствующим осям на величину амплитуды колебаний. В модели для х-образной траектории применяется суперпозиция продольных и поперечных колебаний. Разработанную тепловую модель электронно-лучевой сварки с х-образной траекторией можно использовать для решения тепловых задач применительно к круговой и эллиптической развертке. Такое представление формы теплового источника позволяет более точно передавать форму проплавления при электронно-лучевой сварке с колебаниями луча.

Ключевые слова: математические модели, источник тепла, колебания электронного луча, продольные колебания, поперечные колебания, колебания с х-образной траекторией, осцилляция луча, радиус луча, глубина проплавления, электронно-лучевая сварка.

Ольшанская Татьяна Васильевна  (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры cварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: tvo66@mail.ru.

Федосеева Елена Михайловна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: emfedoseeva@pstu.ru.

1. Карлслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел: пер. с англ. – М.: Наука, 1964. – 487 с.

2. Язовских В.М. Математическое моделирование и инженерные методы расчета в сварке: в 2 ч. Ч. 2. Тепловые процессы при сварке и моделирование в пакете MathCad. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. – 119 с.

3. Рыкалин Н.Н. Расчеты тепловых процессов при сварке. – М.: Машгиз, 1951. – 296 с.

4. Князева А.Г. Теплофизические основы современных высокотемпературных технологий: учеб. пособие. – Томск: Изд-во Том. политехн. ун-та, 2009. – 357 с.

5. Цаплин А.И. Теплофизика в металлургии: учеб. пособие. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. – 230 с.

6. Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов: справ. / Н.Н. Рыкалин, А.А. Углов, И.В. Зуев, А.Н. Кокора. – М.: Машиностроение, 1985. – 496 с.

7. Рыкалин Н.Н., Зуев И.В., Углов А.А. Оценка глубины проплавления при электронно-лучевой сварке // Физи­ка и химия обработки материалов. – 1972. – № 1. – С. 9–14.

8. Зуев И.В., Рыкалин Н.Н., Углов А.А. О колебаниях глубины проплавления при электронно-лучевой сварке // Физика и химия обработки материалов. – 1975. – № 1. – С. 136–141.

9. Ольшанская Т.В., Федосеева Е.М., Колева Е.Г. Построение тепловых моделей при электронно-лучевой сварке методом функций Грина // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2017. – Т. 19, № 3. – С. 49–74.

10. Olshanskaya T.V. Simulation of thermal processes at electron-beam welding with beam splitting // Elektro­technica&Elektronica E+E. – 2016. – Vol. 51. – P. 92–98.

11. Olshanskaya T.V., Salomatova E.S., Trushnikov D.N. Simulation of thermal processes at electron-beam welding with beam splitting // Global Journal of Pure and Applied Mathematics. – 2016. – Vol. 12(4). – Р. 3525–3534.

12. Полянин А.Д. Справочник по линейным уравнениям математической физики. – М.: Физматлит, 2001. – 576 с.

13. Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Зуев И.В. Основы электронно-лучевой обработки материалов. – М.: Машиностроение, 1978. – 239 с.

14. Моделирование электронно-лучевой сварки для определения параметров сварных соединений разнородных материалов / Г.Л. Пермяков, Т.В. Ольшанская, В.Я. Беленький, Д.Н. Трушников // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2013. – Т. 15, № 4. – С. 48–58.

15. Моделирование тепловых процессов при электронно-лучевой сварке разнородных материалов / Г.Л. Пермяков, Т.В. Ольшанская, В.Я. Беленький, Д.Н. Трушников // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2013. – Т. 15, № 6(2). – С. 458–463.

16. Modeling of electron-beam welding to determine the weld joints parameters of dissimilar materials / G.L. Permyakov, T.V. Olshanskaya, V.Ya. Be­lenkiy, D.N. Trush­nikov, L.N. Krotov // Life Science Journal. – 2014. – Vol. 11, № 4. – Р. 300–307.

17. Кайдалов А.А. Электронно-лучевая сварка и смежные технологии. – 2-е изд., перераб. и доп. – Киев: Экотехнология, 2004. – 260 с.

18. Формирование эквивалентного источника теплоты для расчетов деформаций конструкций на основе теоретического моделирования воздействия электронного луча на металл / В.А. Ерофеев, Р.В. Логвинов, В.М. Нестеренков, В.В. Плошихин // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2008. – Вып. 4. – С. 155–166.

19. Рыкалин Н.Н., Углов А.А., Зуев И.В. Механизм сварки и обработки электронным лучом // Сварка электронным лучом: материалы конф. / Моск. дом науч.-техн. пропаганды им. Ф.Э. Дзержинского. – М., 1974. –
С. 13–19.

Аддитивные технологии, или технологии послойного синтеза – одно из наиболее динамично развивающихся направлений «цифрового» производства. Общими проблемами таких технологий являются обеспечение надлежащей микроструктуры синтезированного материала и устранение дефектности. Использование присадочной проволоки в качестве рабочего материала позволяет избавиться от проблем, связанных с низкой производительностью существующих методов, высокой стоимостью применяемого оборудования, ограниченностью типов применяемых материалов, обусловленной использованием порошковых систем. Представлены результаты исследования особенностей формирования структуры и свойств стали 04Х18Н9 в технологиях аддитивных процессов, а именно при СМТ (Сold Меtal Тransfer)-наплавке, плазменной наплавке током обратной полярности и плазменной наплавке плавящимся электродом (Plasma MIG). Изделия из нержавеющих хромоникелевых сталей находят широкое применение в самых различных отраслях промышленности. Основной проблемой при аддитивных технологиях является обеспечение свойств слоистых материалов не ниже, чем у получаемых традиционными методами. Характерными дефектами слоистых материалов, полученными наплавкой, являются повышенная пористость, неметаллические включения, снижение пластичности, а для высоколегированных сталей – потеря специальных свойств. Проведено сравнение структуры и механических характеристик материалов, полученных СМТ-наплавкой, плазменной наплавкой током обратной полярности и плазменной наплавкой плавящимся электродом. Показано, что перспективным для аддитивных технологий является применение гибридного способа плазменной наплавки плавящимся электродом. Установлено, что механические характеристики образцов из стали 04Х18Н9, полученных наплавкой, не ниже, чем для стали аналогичного состава в деформированном состоянии.

Ключевые слова: аддитивные технологии, СМТ (Сold Меtal Тransfer)-наплавка, многослойная наплавка, плазменная наплавка, ток обратной полярности, ток прямой полярности, плазменная наплавка плавящимся электродом, высоколегированные стали, термический цикл, металлографический анализ.

Щицын Юрий Дмитриевич (Пермь, Россия)  – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; е-mail: svarka@pstu.ru.

Терентьев Сергей Александрович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры сварочного производства и технологии конструкционных материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; е-mail: svarka@ pstu.ru.

Неулыбин Сергей Дмитриевич (Пермь, Россия) – аспирант кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; е-mail: sn-1991@mail.ru.

Артемов Арсений Олегович (Пермь, Россия) – старший преподаватель кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; е-mail: artemoff87@mail.ru.

Белинин Дмитрий Сергеевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; е-mail: 5ly87@mail.ru.

1.  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. – № 15. – Р. 932–943.

2. Standard terminology for additive manufacturing technologies. ASTM Int 2013; F2792-12a.

3. Wire-feed additive manufacturing of metal components: technologies, developments and future interests / D.H. Ding, Z.X. Pan, D. Cuiuri,  H.J. Li // Int. J. Adv. Manuf. Technol. – 2015. – № 81(1–4). – Р. 465–81.

4. Смирнов В.В., Барзали В.В., Ладнов П.В. Перспективы развития аддитивного производства в российской промышленности. Опыт ФГБОУ УГАТУ // Новости материаловедения. Наука и техника. – 2015. – Т. 14,
№ 2. – С. 23–27.

5. Laser Additive Manufacturing of Turbine Components, Precisely and Repeatable [Электронный ресурс] / A. Techel [et al.]; Fraunhofer Institute for Material and Beam Technology (IWS), Laser Institute of America. – URL: http://www.lia.org/blog/category/laser-insights-2/la­ser-additive- manufacturing.

6. A comparison of laser additive manufacturing using gas and plasma-atomized Ti-6Al-4V powders / M.N. Ahsan  [et. al.] // Innovative Developments in Virtual and Physical Prototyping. – London: Taylor & Francis Group, 2012. – Р. 108–120.

7. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н, Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки / под ред. А.Г. Григорьянца. – М.: Изд-во Моск. гос. техн.
ун-та им. Н.Э. Баумана, 2006. – 664 с.

8. Sciaky Inc. Electron beam additive manu­facturing (EBAM) [Электронный ресурс]. – URL: http:// www.sciaky.com/images/pdfs/product-sheets/Sciaky-EBAM- echnology.pdf.

9. Jhavar S., Jain N.K., Paul С.P. Development of micro-plasma transferred arc (p-PTA) wire deposition process for additive layer manufacturing applications // Journal of Materials Processing Technology. – 2014. – Vol. 214, №. 5. – Р. 1102–1110.

10. Selective laser melting of aluminium components / E. Louvis[et. al.] // Journal of Materials Pro-cessing Technology / The University of Liverpool. – 2011. – Vol. 211. – P. 275–284.

11. Almeida P., Williams S. Innovative process model of Ti–6Al–4V additive layer manufacturing using cold metal transfer (CMT) // Solid Free. Fabr. Symp. – 2010. – June. – P. 25–36.

12. Dwivedi R., Kovacevic R. Automated torch path planning using polygon subdivision for solid freeform fabrication based on welding // J. Manuf. Syst. – 2004.  – Vol. 23, № 4. – Р. 278–291.

13. Щицын Ю.Д., Косолапов О.А., Щицын В.Ю. Возможности плазменной обработки металлов током обратной полярности // Сварка. Диагностика. – 2009. – № 2. – С. 42–45.

14. Shitsyn Yu.D., Belinin D.S., Neulybin S.D. Plasma surfacing of high-alloy steel 10cr18ni8ti on low-alloy steel 09mg2si // International Journal of Applied
Engineering Research. – 2015. – Vol. 10, № 20. – Р. 41103–41109.

15. Дедюх Р.И. Особенности процесса плазменной сварки плавящимся электродом // Сварочное производство. – 2014. – № 5. – С. 34–39.

16. Щицын Ю.Д. Плазменные технологии и оборудование. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2014. – 76 с.

17. Elmer J.W., Allen S.M., Eagar T.W. Microstructural development during solidification of stainless steel alloys // Met. Trans. – 1989. – October. – Vol. 20A. – P. 2117–2131.

18. Allan G. Castability solidification mode and residual ferrite distribution in highly alloyed stainless steels //
European Commission, EUR 13941-Steelmaking. – 1997. – 85 p.

19. Build orientation optimization for multi-part production in additive manufacturing / Y. Zhang, A. Bernard, R. Harik, K.P. Karunaka­ran // Journal of Intelligent Manufacturing. – 2015. – Р. 34–48.

20. Hybrid layered manufacturing using tungsten inert gas cladding / Sajan Kapil, Fisseha Legesse, Pravin Milind Kulkarni, Prathmesh Joshi, Ankit Desai, K.P. Karunakaran // Progress in Additive Manufacturing. – 2016. – № 1(1). – Р. 79–91.

Представлены результаты исследований влияния геометрических параметров швов разнородных сварных соединений стали ЭП517 и сплава 36НХТЮ на прочностные свойства сварных соединений. Описана технология электронно-лучевой сварки пластин толщиной 6 мм из сплава 36НХТЮ и стали ЭП517. Приведены результаты металлографических исследований и механических испытаний сварных соединений с различной шириной шва, которые показали, что структура и свойства металла шва на образцах с различной шириной шва практически идентичны. При этом испытание сварных соединений растяжением демонстрирует значительно большее временное сопротивление по сравнению с временным сопротивлением металла шва, причем чем меньше ширина шва, тем прочнее сварное соединение, что объясняется контактным упрочнением. Кроме того, применение термической обработки после сварки позволяет дополнительно повысить прочностные свойства металла шва и зоны термического влияния со стороны сплава 36НХТЮ за счет выделения упрочняющей γ׳-фазы. Показана возможность повышения временного сопротивления сварного шва до 93 % от временного сопротивления стали ЭП517 (как менее прочной) за счет термообработки и уменьшения ширины шва. Для определения временного сопротивления и условного предела текучести различных зон сварного соединения безобразцовым способом был разработан метод определения характеристик механических свойств вдавливанием индентора.

Ключевые слова: электронно-лучевая сварка, конструкционная прочность, металл шва, прочность металла шва, сплав 36НХТЮ, сталь ЭП517, контактное упрочнение, микроструктура, вдавливание, параметры шва.

Терентьев Егор Валериевич (Москва, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры технологии металлов Национального исследовательского университета «Московский энергетический институт»; e-mail: TerentyevYV@mpei.ru.

Марченков Артем Юрьевич (Москва, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры технологии металлов Национального исследовательского университета «Московский энергетический институт»; e-mail: Art-marchenkov@yandex.ru.

Слива Андрей Петрович (Москва, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры технологии металлов Национального исследовательского университета «Московский энергетический институт»; e-mail: Slivaap@mpei.ru.

Гончаров Алексей Леонидович (Москва, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры технологии металлов Национального исследовательского университета «Московский энергетический институт»; e-mail: GoncharovAL@ mpei.ru.

1. Исследование влияния скорости ЭЛС на химический состав, структуру и свойства сварных соединений сплава Д16 / В.К. Драгунов, Е.В. Терентьев, А.Л. Гончаров, А.Ю. Марченков // Сварочное производство. – 2015. – № 12. – С. 17–21.
2. Ерофеев В.В., Игнатьев А.Г. Обоснование режимов электронно-лучевой сварки изделий оболочкового типа из нагартованных сплавов АМг6Н и АМг6НПП // Вестник ЮУрГУ. Машиностроение. – 2015. – Т. 15, № 4. – С. 53–61.
3. Создание сварных комбинированных конст­рукций в энергетике: учеб. пособие. Ч. 1. Физические процессы при сварке разнородных металлов / В.К. Дра­гунов, А.Л. Гончаров, Е.В. Терентьев, А.Ю. Марченков; под ред. В.К. Дра­­гу­нова. – М.: Вече, 2015. – 176 с.
4. Шахматов М.В., Ерофеев В.В., Коваленко В.В. Технология изготовления и расчета сварных оболочек. – Уфа: полиграфкомбинат, 1999. – 272 с.
5. Влияние степени механической неоднородности на статическую прочность сварных соединений / О.А. Бакши, В.В. Ерофеев, Ю.И. Анисимов, М.В. Шах­матов, С.И. Ярославцев // Сварочное производство. – 1983. – № 4. – С. 1.
6. Дильман В.Л., Остсемин А.А., Ерошкина Т.В. Прочность механически неоднородных сварных соединений стержней арматуры // Вестник машиностроения. – 2008. – № 9. – С. 13–16.
7. Дильман В.Л., Остсемин А.А. Напряженное состояние и статическая прочность пластичной прослойки при плоской деформации // Проблемы машиностроения и надежности машин. – 2005. – № 4. – С. 38–48.
8. Айметов С.Ф., Айметов Ф.Г. Прочность стыковых сварных соединений, ослабленных мягкой прослойкой, при действии изгибающей нагрузки // Вестник Южно-Уральского государственного уни­верситета. Металлургия. – 2015. – Т. 15, № 1. – С. 107–112.
9. Патон Б.Е., Лесков Г.И., Нестеренков В.М. Динамические модели каналов проплавления при электронно-лучевой сварке // Автоматическая сварка. – 1988. – № 1. – С. 1–6.
10. Особенности получения качественных сварных швов при электронно-лучевой сварке высокопрочных сталей большой толщины / В.Я. Беленький, Д.Н. Трушников, Г.М. Младенов, Т.В. Ольшанская, // Автоматическая сварка. – 2012. – № 2(706). – С. 47–50.
11. EBW technology of combined bandage of high-speed electric machine rotor / V.K. Dragunov, A.P. Sliva, E.V. Terentyev, A.L. Goncharov, A.Yu. Marchenkov, M.A. Portnov // 13^th inter­national conference on electron beam welding “E+E”. – 2018. – Vol. 53, № 5–6. – Р. 112–118.
12. Матюнин В.М. Индентирование в диагностике механических свойств материалов. – М.: Издательский дом МЭИ, 2015. – 288 с.
13. Влияние скорости сварки на формирование шва при ЭЛС со сквозным проплавлением / Е.В. Терентьев, В.К. Драгунов, А.П. Слива, А.В. Щербаков // Сварочное производство. – 2014. –  № 2. – С. 25–29.
14. Effect of welding speed on weld formation in electron beam welding with continuous penetration / Y.V. Teren­tyev, V.K. Dragunov, A.P. Sliva, A.V. Scherba­kov // Welding International. – 2015. – Vol. 29, № 2. – P. 150–154.
15. Определение скорости сварки при элс больших толщин со сквозным проплавлением / В.К. Драгунов, Е.В. Терентьев, А.П. Слива, А.Л. Гончаров, А.Ю. Марченков // Сварочное производство. – 2016. – № 4. – С. 20–25.
16. Determination of welding speed in electron beam welding of thick components with continuous penetration / V.K. Dragunov, E.V. Terentev, A.P. Sliva, A.L. Goncha­rov, A.Y. Marchenkov // Welding International. – 2017. – Vol. 31, № 4. – P. 307–311.
17. Слива А.П. Повышение качества сварных соединений при ЭЛС с осцилляцией электронного пучка сплавов алюминия со сквозным проплавлением // Электронно-лучевая сварка и смежные технологии: II междунар. конф., 14–17 нояб­ря 2017 г. – М.: Изд-во МЭИ, 2017. – С. 506–520.
18. Акопьянц К.С. Нестеренков В.М. Назаренко О.К. Электронно-лучевая сварка сталей толщиной до 60 мм с продольными колебаниями луча // Автоматическая сварка. – 2002. – № 9. – С. 3–5.
19. Влияние неоднородности механических свойств различных зон сварного стыкового соединения на работу соединения в упругопластической стадии деформации / В.И. Берг, М.Н. Чекардовский, С.В. Якубовская, В.С. Торопов // Современные проблемы науки и образования. – 2015. – № 2–3. – С. 28.
20. Бакши О.А. Об учете фактора механической неоднородности сварных соединений при испытании на растяжение // Сварочное производство. – 1985. – № 7. – С. 32–34.

Для перехода от опытного производства калиевого фторфлогопита к серийному необходима идентификация материаловедческих характеристик этого материала на предмет соответствия технологическому регламенту. Для этого
в рамках представленного исследования использовали растровую электронную микроскопию с рентгеноспектральным микрозондовым анализом, петрографический, рентгенофазовый и силикатный анализы. В ходе петрографического анализа были определены показатели преломления, характер спайности и общая интерференция света. Дополнительно методом анализа изображений проводили оценку морфометрических параметров структурных составляющих. В результате идентифицированы следующие признаки калиевого фторфлогопита: показатели преломления, равные 1,597 и 1,550; совершенная спайность – (001), параллельные полосы вдоль зерен; интерференция 2–3-го порядка (многосложные цветовые переходы на фото); изменение цветовой окраски при перемещении предметного столика микроскопа.

Установлено, что морфометрические характеристики составляющих изменяются по размеру, но при этом сохраняется пропорциональное строение составляющих, о чем свидетельствует стабильное значение коэффициента сферичности.

Методами растровой электронной микроскопии и микрозондовым рентгеноспектральным анализом были установлены характер строения микроструктуры и элементный состав отдельных составляющих. Совместное исследование данных рентгенофазового и силикатного анализов позволило установить химический состав материала образцов,
мас. %: SiO₂ – 39,00–41,10; TiO₂ – 0,04–0,06; Al₂O₃ – 9,00–9,70; Fe₂O₃ (общ.) – 0,05–0,15; P₂O₅ не более 0,01, Na₂O – 0,04–0,47; K₂O – 7,20–8,90; CaO – 0,80–3,20; MgO – 27,2–29,2; S (сера сульфидная) не более 0,01; SO₃ (сера сульфатная) – 0,07–0,20; CO₂ – 0,11–0,31, F – 9,35–11,67; фазовый состав, мас. %: фторфлогопит –86,7–89,9 %, сопутствующие фазы (орто- и клинопироксены, гумитовые минеральные фазы и плагиоклаз) – 5,0–7,0 %, стеклофаза – 5,1–7,2 %. Калиевый фторфлогопит опытной партии отвечает требованиям технологического регламента предприятия, соответствует ТУ 5714-489-05785388 и является основой для перехода к серийному производству.

Ключевые слова: фторфлогопит, слюдокристаллический материал, каменное литье, петрургия, организация производства, силикатный анализ, анализ изображений, морфология структуры, опытное производство, петрографический анализ.

Юдин Максим Владимирович (Березники, Россия)  – аспирант, заместитель директора по фторфлогопитовому литью ООО «АВИСМА-Спецремонт»; e-mail: yudinmax1313@yandex.ru.

Игнатова Анна Михайловна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Института безопасности труда, производства и человека Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: anutapages@ gmail.com.

Игнатов Михаил Николаевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры сварочного производства и технологии конструкционных материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: iampstu@gmail.com.

1. Производство камнелитых фторфлогопитовых изделий: Технологический регламент / М.В. Юдин, О.А. Галкина, В.Г. Одинцов, А.М. Игнатова, М.Н. Игнатов.  – Пермь; Березники: Гармония, 2017. – 146 с.
2. Функциональная и технологическая схема производства фторфлогопитовых изделий / М.В. Юдин, М.М. Николаев, А.М. Игнатова, М.Н. Игнатов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение. Материаловедение. – 2017. – № 2. – С. 47–56.
3. Последовательность фазовоструктурных превращений при плавке фторфлогопитовой шихты / М.В. Юдин, М.М. Николаев, А.М. Игнатова, М.Н. Игнатов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение. Материаловедение. – 2018. – № 1. – С. 42–52.
4. Изучение анизотропности симиналов фторфлогопитового типа методами матричного и динамического наноиндентирования / А.М. Игнатова, М.В. Юдин, М.М. Николаев, М.Н. Игнатов // Вестник Пермского государственного технического университета. Машиностроение. Материаловедение. – 2012. – Т. 17, № 4. – С. 22–29.
5. Игнатова А.М., Наумов С.В. Подготовка прозрачных шлифов синтетических минеральных сплавов для оценки их структуры // Вестник Пермского государственного технического университета. Машиностроение. Материаловедение. – 2010. – Т. 13, № 2. – С. 127–133.  
6. Волокитин О.Г., Верещагин В.И.  Особенности физико-химических процессов получения высокотемпературных силикатных расплавов // Известия вузов. Химия и химическая технология. – 2013. – Т. 56, № 8. – С. 71–76.
7. Определение морфометрических характеристик микродисперсной системы оксида алюминия методом анализа изображений / А.М. Игнатова, М.А. Землянова, М.С. Степанко, М.Н. Игнатов // Программные системы
   и вычислительные методы. – 2017. – № 3. – С. 70–85.
8. Направления комплексного использования отходов добычи флогопита / С.В. Терещенко, С.А. Алексеева, И.П. Кременецкая [и др.] // Экологическая стратегия развития горнодобывающей отрасли – формирование нового мировоззрения в освоении природных ресурсов: сб. докл. Всерос. науч.-техн. конф. с участием иностр. специалистов, 13–15 октября 2014 г.: в 2 т. – СПб.: Реноме, 2014. – Т. 1. – С. 272–279.
9. Зосин А.П., Кошкина Л.Б., Кременецкий В.Г. Влияние гидратации на технические свойства флогопита Ковдорского месторождения // Геология неметаллических полезных ископаемых Кольского полуострова. – Апатиты, 1982. – С. 125–133.
10. Зосин А.П., Кременецкий В.Г., Кошкина Л.Б. О признаках начальной стадии гидратации // Силикатные материалы из минерального сырья. – Л.: Наука, 1983. – С. 119–124.
11. Способ оценки допустимых сроков хранения отбитого флогопита / А.П. Зосин, В.Г. Кременецкий, Л.Б. Кошкина, Ю.Т. Комаров. – Л.: Наука, 1983. – С. 124–128.
12. Булатов Ф.М. Исследование кристаллохимических особенностей природных цеолитов для решения вопросов технологической минералогии. Разведка и охрана недр. – 2009. – № 12. – С. 51–53.
13. Условия образования флогопита при взаимодействии карбонтитовых расплавов с перидотитами субкратонной литосферы / А.Г. Сокол, А.Н. Крук, Д.А. Чеботарев, Ю.Н. Пальянов, Н.В. Соболев  // ДАН. – 2015. – Т. 462, № 6. – С. 696–700.
14. Zhou B., Wang J. Generation of a realistic 3D sand assembly using X-ray micro-computed tomography and spherical harmonic-based principal component analysis // Int. J. Numer. Analyt. Methods Geomech. – 2017. – Vol. 41, № 1. – С. 93–109.
15. Определение морфометрических характеристик микродисперсной системы оксида алюминия методом анализа изображений / А.М. Игнатова, М.А. Зем­лянова, М.С. Степанко, М.Н. Игнатов // Программные системы и вычислительные методы. – 2017. – № 3. – C. 70–85.
16. Игнатова А.М., Верещагин В.И. Применение метода анализа изображений в исследовании и статистической оценке параметров частиц твердой составляющей сварочных аэрозолей силикатного и оксидного состава // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2017. – № 1. – С. 41–57.
17. Голопузов Е.Н., Шадринцев А.И. Факторный анализ и математическое обоснование в его реализации // Экономический анализ: теория и практика. – 2006. –
    №  6. – С. 19–28.
18. Nysen R., Aerts M., Faes C. Testing goodness-of-fit of parametric models for censored data // Statistics in Medicine. – 2012. – Vol. 31. – P. 2374–2385.
19. Статистический анализ данных, моделирование и исследование вероятностных закономерностей. Компьютерный подход: моногр. / Б.Ю. Лемешко [и др.]. – Новосибирск: Изд-во Новосиб. гос. техн. ун-та, 2011. – 888 с.
20. González-Guzmán R. NORRRM: a free software to calculate the cipw norm // Open Journal of Geo­logy. – 2016. – № 6. – Р. 30–38.

Непрерывный производственный процесс обладает рядом особенностей, которые влияют на организацию процессов технического обслуживания и ремонта технологического оборудования, направленных на максимально эффективное использование отведенного для облуживания времени, т.е. проведение требуемого количества работ по техническому обслуживанию и ремонту оборудования с требуемым качеством. Сокращение времени между остановом и запуском технологического комплекса без потери качества и количества работ способствует сокращению упущенной выгоды в виде непроизведенной продукции за время простоя. Целью работы является проведение аналитического обзора подходов к техническому обслуживанию и ремонту технологического оборудования в непрерывном цикле производства с учетом его особенностей. Для достижения поставленной цели был проведен анализ особенностей организации непрерывного производства и рассмотрены 3 организационных подхода к техническому обслуживанию и ремонту оборудования в непрерывном производстве: планово-предупредительный ремонт, ремонт по фактическому состоянию, ремонт в случае отказа. Непрерывное производство характеризуется прямоточностью процесса, взаимоувязанностью производственной системы, наличием мощных потоков веществ и энергии, автоматизацией, дороговизной простоев, специализацией технологической линии и ее составляющих, сложностью оценки эффективности от изменений составляющих техкомплекса, присутствием периодических и случайных операций наряду с непрерывными, синхронизацией потоков, территориальной локализацией. Описанные особенности производства с непрерывном циклом во многом являются технологическими и организационными ограничениями, поэтому выстраиваемая система ТОиР должна быть гибкой, учитывающей особенности непрерывного производства и адаптивной ко всем возникающим ситуациям, использующей принципы различных рассмотренных подходов.

Ключевые слова: непрерывное производство, ТОиР, техническое обслуживание, ремонт, диагностика, планово-предупредительный ремонт, ППР, оборудование, качество, состояние.

Иванов Владимир Александрович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета.

Фещенко Александр Александрович (Пермь, Россия)      –  аспирант  кафедры  сварочного  производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: feshchenko_alexander@mail.ru.

1. 1. Анцева Н.В. Управление качеством технического обслуживания и ремонта металлообрабатывающего оборудования с периодическим контролем состояния: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.02.23 / Тул. гос. 
   ун-т. – Тула, 2008. – 20 с.
   2. Норицын И.А., Шехтер В.Я., Мансуров М.А. Проектирование кузнечных и холодноштамповых цехов и заводов. – М.: Высшая школа, 1977. – 428 с.
   3. Данилова С.Ю. Моделирование транспортно-логистической системы химических предприятий с не-прерывным циклом производства: дис. ... канд. экон. 
   наук: 08.00.05. – Тольятти, 2015. – 203 с.
   4. Кудинов А.В.,  Марков Н.Г. Об эффективности внедрения MES для непрерывных производств // Авто-матизация в промышленности. – 2013. – № 1. – С. 23–28.
   5. Левин М.А. Управление обслуживанием обору-дования предприятий отраслей промышленности с сетевой технологией непрерывного производства: автореф. дис. … канд. экон. наук: 08.00.05 / Межотрасл. ин-т повышения квалиф. и перепод. рук. кадров и специалистов; Рос. экон. акад. им. Г.В. Плеханова. – М., 2005. – 27 с.
   6. Попов А.В., Серегин С.Н., Метелкин М.Н. По-вышение эффективности ремонтов и технического об-служивания // Материалы XII Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. уч.  – 2015. – Т. II, № 1. – С. 255–262.
   7. Гришин А.И. Разработка метода совершенство-вания СМК производственного предприятия в части процессов технического обслуживания технологического оборудования: дис. … канд. техн. наук: 05.02.23 / Рос. гос. технол. ун-т им. К.Э. Циолковского. – М., 2013. – 187 с.
   8. Проников А.С. Параметрическая надежность машин. – М.: Изд-во Моск. гос. техн. ун-та им. Н.Э. Бау-мана, 2002. – 560 с.
   9. Типовая схема технического обслуживания и ремонта металло- и деревообрабатывающего оборудова-ния / под ред. В.Н. Клягина, Ф.С. Сабирова. – М.: Ма-шиностроение, 1988. – 672 с.
   10. Бондаренко Е.В., Кеян Е.Г., Хасанов Р.Х. Тех-ническая эксплуатация и ремонт технологического обо-рудования: учеб. пособие / под ред. Р.С. Фаскиева; Оренбург. гос. ун-т. – Оренбург, 2011. – 261 с.
   11. Самсонов А.М. Планово-предупредительный ремонт оборудования – предпосылка качества изделий машиностроения // Стандарты и качество. – 2006. – 
   № 10. – С. 58–62.
   12. Томазова О.В. Формирование системы техни-ческого обслуживания и ремонта по фактическому со-стоянию нефтяного оборудования // Вопросы экономики и права. – 2012. – № 6. – С. 55–59.
   13. Малев И.В. Управление техническим обслужи-ванием и ремонтом оборудования прокатного производ-ства: автореф. дис. … канд. экон. наук: 08.00.05 / Юж.-Урал. гос. ун-т. – Челябинск, 2005. – 21 с.
   14. Сиваков В.П. Разработка концепции техниче-ского обслуживания оборудования производства целлю-лозы на основе вибрационного диагностирования: авто-реф. дис. … д-ра техн. наук: 05.21.03 / Урал. гос. лесо-техн. ун-т. – Екатеринбург, 2004. – 46 с.
   15. О методах прогнозирования вибрационного со-стояния бумагоделательных машин при планируемом увеличении их скорости / А.А. Санников [и др.] // Вестник ИЖГТУ им. М.Т. Калашникова. – 2012. – № 2. – С. 16–19.
   16. Токмачев А.Е. Обоснование системы ТОиР по фактическому состоянию с применением методов тех-нического диагностирования // Совершенствование ме-тодологии познания в целях развития науки. – 2018. – № 1. – С. 47–50.
   17. Усманов Р.Р., Асудуллин А.И., Аглиул-лин И.Ю. Повышение эффективности технического об-служивания и текущего ремонта оборудования газорас-пределительных станций на примере опыта ООО «Газ-пром трансгаз Уфа» // Территория нефтегаз. – 2015. – № 9. – С. 40–44.
   18. Герике Б.Л.,  Абрамов И.Л., Герике П.Б. Стра-тегия технического обслуживания горных машин по фактическому состоянию на основе методов вибродиаг-ностики и неразрушающего контроля // Вестник Кузбас-ского государственного технического университета. – 2008. – № 1(65). – С. 11–14.
   19. Загородний А.Д. Обеспечение перехода на об-служивание по фактическому техническому состоянию за счет применения комплекса мер по защите, мониторингу и диагностике // Химическая техника. – 2010. – № 8. – С. 32–37.
   20. Ящура А.И. Система технического обслужива-ния и ремонта общепромышленного оборудования. – М.: Энас, 2008. – 360 с.

    

Рассмотрены наиболее эффективные технологии аддитивного производства металлических изделий, использующие методы послойного нанесения материала. Описаны принципы работы таких технологий, как GMAW, GTAW, PAW, CMT, DMD, LBDMD, EBAM, FDM. Приведена сводная таблица ключевых характеристик данных процессов, и представлен их сравнительный анализ. Выявлены преимущества и недостатки данных методов, основные области применения и тенденции развития.

Определено наиболее перспективное направление развития технологий создания металлических изделий методом послойного нанесения материала. Сделан вывод о том, что технология FDM далеко не полностью раскрыла свой потенциал из-за широкого спектра технических проблем. Рассмотрены текущие исследования, направленные на преодоление существующих технологических барьеров, препятствующих развитию FDM технологии 3D-печати.

Рассмотрен круг вопросов, на которые необходимо ответить для успешного изготовления металлических изделий при помощи данной технологии. Выдвинуты гипотезы, и найдены пути решения проблем. Рассмотрены перспективы данной технологии, а также дана оценка ее полезности в производстве и для общества.

Представлен начальный этап разработки научным коллективом Пермского национального исследовательского политехнического университета более мобильной и легкодоступной технологии печати металлических изделий сложной геометрической формы на основе FDM технологии 3D-печати. Описан ряд технических решений, позволяющих обойти или решить существующие проблемы и ограничения, действующие в данной области. Например, разогрев горячей части экструдера до 1000 °C за несколько десятков секунд и ранее невозможный быстрый и точный контроль температуры, позволяющий полностью контролировать процесс экструзии материала.

Ключевые слова: аддитивное производство, FDM, 3D-печать, WAAM, GMAW, PAW, CMT, DMD, LBDMD, EBAM, индукционный нагрев, электромагнитная индукция, ультразвук.

Осколков Александр Андреевич (Пермь, Россия) – аспирант кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: oskolkov.w@yandex.ru.

Матвеев Евгений Владимирович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: zhenyamatveev@yandex.ru.

Безукладников Игорь Игоревич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры автоматики и телемеханики Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: corrector@at.pstu.ru.

Трушников Дмитрий Николаевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского   политехнического университета; e-mail: trdimitr@ yadex.ru.

Кротова Елена Львовна (Пермь, Россия) – кандидат физико-математических наук, доцент кафедры высшей математики Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: lenkakrotova@yandex.ru.

Разработка и совершенствование лазерного оборудования, применяемого для сварки, позволяет увеличить долю лазерной сварки в технологических процессах, особенно для получения высококачественных соединений. Существующая проблема поглощения части мощности лазерного луча плазменным облаком при лазерной сварке с глубоким проплавлением может быть решена использованием лазерной сварки в вакууме. Лазерная сварка в вакууме по сравнению с лазерной сваркой в среде защитных газов позволяет получить значительно большую глубину проплавления при той же мощности лазерного луча, а также обеспечивает эффективную защиту зоны сварки от воздействия внешней среды, что является особенно важным при сварке активных металлов. Таким образом, необходимо изучение процессов в плазменном облаке, которое образуется над зоной воздействия лазерного луча на металл. Исследование вторично-эмиссионных процессов в плазме в зоне воздействия лазерного луча на металл в вакууме позволило провести численное моделирование процессов при лазерной сварке в зависимости от фокусировки лазерного луча и других технологических параметров лазерной сварки в вакууме, а также регистрацию вторично-эмиссионного тока с целью контроля геометрических параметров проплавления при лазерной сварке. Варьирование давления в вакуумной камере подтвердило столкновительный механизм затухания колебаний вторично-эмиссионного тока. Регистрация вторично-эмиссион­ных сигналов ионного тока представляет особый интерес, поскольку регистрируемые параметры сигнала не связаны с возбуждением плазменных автоколебаний  и, следовательно, величина ионного тока непосредственно отражает колебания плотности истекающих из канала паров металла. Данная методика может быть использована при построении методов оперативного контроля процесса сварки.

Ключевые слова: лазерная сварка в вакууме, численное моделирование, плазма, зона сварки, электронный ток, ионный ток, вторично-эмиссионный сигнал, амплитудно-временные характеристики, автоколебательные процессы, плазменное облако над зоной лазерной сварки, спектр колебаний вторично-эмиссионного тока, оперативный контроль проплавления.

Летягин Игорь Юрьевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: letyagin@pstu.ru.

Трушников Дмитрий Николаевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: trdimitr@ yandex.ru.

Беленький Владимир Яковлевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: vladimirbelenkij@ yandex.ru.

Шеньён Панг (Ухань, Китайская Народная Республика) – кандидат наук, доцент Школы материаловедения и инженерии, директор Государственной лаборатории обработки материалов и технологий литья Хуачжунского университета науки и технологии; e-mail: spang@hust.edu.cn.

Лямин Яков Васильевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: yakov_lyamin@mail.ru.

1. Веденов А.А., Гладуш Г.Г. Физические процессы при лазерной обработке материалов. – М.: Энергоатомиздат, 1985. – 208 с.

2. Григорьянц А.Г. Основы лазерной обработки материалов. – М.: Машиностроение, 1989. – 304 с.

3. Виноградов Б.А., Гавриленко В.Н., Либенсон М.Н. Теоретические основы воздействия лазерного излучения на материалы. - Благовещенск: изд-во БПИ, 1993. - 344 с.

4. Зуев И.В. Обработка материалов концентрированными потоками энергии. – М.: Изд-во МЭИ, 1997. - 437 с.

5. Миркин Л.И. Физические основы обработки материалов лучами лазера. – М.: Изд-во Моск. гос. ун-та, 1975. - 383 с.

6. Летягин И.Ю. Технологические перспективы лазерной сварки в вакууме //  Сварка и родственные технологии: материалы междунар. науч.-техн. конф., 22–23 ноября 2016 г. – Екатеринбург, 2016. – С. 6–7.

7. Лазерная сварка в вакууме – перспективная сварочная технология изготовления изделий ответственного назначения / В.Я. Беленький, Д.Н. Трушников, И.Ю. Летягин [и др.] // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета.
Машиностроение, материаловедение. – 2014. – Т. 16,
вып. 4. – С. 71–81.

8. Letyagin I.Yu., Belenkiy V.Ya., Trushnikov D.N. Benefits and prospects of laser welding application in vacuum // IV Sino-Russian ASRTU Symposium on Advanced Materials and Processing Technology (2016): ASRTU conf. proc. / Knowledge E Engaging minds. –
Dubai: Knowledge E, 2016. – vol. 2016. – Р. 90–94. – URL: http://knepublishing.com/index.php/KnE-Materials/article/view/ 568/1818.

9. Беленький В.Я., Трушников Д.Н. Исследование формирования сигнала вторичного тока в плазме при электронно-лучевой сварке с осцилляцией электронного пуч­ка // Сварочное производство. – 2012. – № 11. – С. 9–13.

10. Рентгеновская спектроскопия лазерной плазмы / В.А. Бойко  [и др.] // Итоги науки и техники. Радиотехника. – 1980. – т. 27. – 264 с.

11. Trushnikov D.N., Belenkiy V.Ya., Salomatova E.S. Formation of a secondary current signal in electron beam welding of dissimilar materials // Global Journal of Pure and Applied Mathematics. – 2016. – Vol. 12, № 1. – С. 657–676.

12. Letyagin I.Yu., Trushnikov D.N., Belenkiy V.Ya. The studies of plasma torch processes by laser beam wel­ding // Mechanical Engineering: materials science and civil engineering, 19–20 November, 2016 / ed. J. Zhao; Trans Tech. Publications Inc. – 2017. – vol. 893. – Р. 1662–9752.

13. Lieberman M.A., Lichtenberg A.J. Principles of plasma discharges and materials processing // MRS Bulletin. – 1994. – Vol. 30. – P. 899–901.

14. Гуреев Д.М., Ямщиков С.В. Основы физики лазеров и лазерной обработки материалов: учеб. пособие /  Самар. ун-т. – Самара, 2001. – 392 с.

15. Trushnikov D.N., Mladenov G.M. Numerical model of the plasma formation at electron beam welding // Journal of Applied Physics. – 2015. – Vol. 117, № 1. –
P. 013301.

16. Trushnikov D.N., Belenkiy V.Ya., Portnov N.S. Secondary – emission signal for weld formation monitoring and control in electron beam welding (EBW) // Material wissenschaft und Werkstofftechnik. – 2012. – Vol. 43,
№ 10. – P. 892–897.

17. Трушников Д.Н. Изучение физических процессов при электронно-лучевой сварке по параметрам вторичного тока в плазме / Физика и химия обработки материалов. – 2015. – № 5. – С. 36–45.

18. Current-driven ion-acoustic and potential-relaxa­tion instabilities excited in plasma plume during electron beam welding / G.M. Mladenov, E.G. Koleva, S.V. Va­rushkin, D.N. Trushnikov, V.Y. Belenkiy. – 2014. – Vol. 4, iss. 4. – P. 1–10.

19. Янчук Л.М., Зуев И.В., Углов А.А. О влиянии степени заглубления фокуса материала на параметры проплавления при электронно-лучевой сварке // Сварочное производство. – 1974. – № 12. – С. 3–4.

20. Летягин И.Ю., Федосеева Е.М. Оценка сквозного проплавления при лазерной сварке на основе регистрации плазменного факела // Вестник Пермского
национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. –
2016. – т. 18, вып. 1. – С. 84–100.