ВЕСТНИК
ПЕРМСКОГО НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА ISSN (Print): 2224-9877 ISSN (Online): 2224-9877 | ||
ИЗУЧЕНИЕ СВАРИВАЕМОСТИ ТРУБНОЙ СТАЛИ ГРУППЫ ПРОЧНОСТИ Х65QS В СЕРОВОДОРОДОСТОЙКОМ ИСПОЛНЕНИИ А.О. Худяков, Ю.С. Коробов, П.А. Данилкин Получена: 15.04.2019 Рассмотрена: 15.04.2019 Опубликована: 20.06.2019
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Увеличение количества осваиваемых месторождений с повышенным содержанием сероводорода обусловливает значительный рост потребности в трубах большого диаметра, стойких к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением. При этом в околошовной зоне сварных соединений труб стойкость к этому виду разрушения ниже в сравнении с основным металлом. Выполнены исследования влияния термических циклов сварки на микроструктуру и показатели ударной вязкости и стойкости к сульфидному коррозионному растрескиванию под напряжением стали группы прочности X65QS, используемой для производства нефтегазовых труб большого диаметра. Изучение воздействия термического цикла сварки на структурно-фазовый состав, механические и коррозионные свойства было выполнено на основе стандартизированной методики имитации сварочного процесса путем контролируемых индукционного нагрева и последующего охлаждения. Для анализа результатов был проведен металлографический анализ и комплекс испытаний механических свойств и коррозионной стойкости В результате выполненных исследований установлен интервал значений скорости охлаждения в околошовной зоне сварных соединений, обеспечивающий лучшие показатели ударной вязкости и стойкости против сульфидного коррозионного разрушения под напряжением применительно к стали группы прочности X65QS. Предложены направления обеспечения необходимой скорости охлаждения применительно к автоматической многодуговой сварке под слоем флюса в заводских условиях и к ручной дуговой сварке в условиях монтажа. Ключевые слова: трубы большого диаметра, сварное соединение, зона термического влияния, скорость охлаждения, микроструктура, бейнит, сульфидное коррозионное растрескивание под напряжением. Сведения об авторах:
Худяков Артем Олегович (Екатеринбург, Россия) – аспирант кафедры технологии сварочного производства Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина; e-mail: Aohudyakov@gmail.com. Коробов Юрий Станиславович (Екатеринбург, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры технологии сварочного производства Уральского федерального университета им. первого Президента России Б.Н. Ельцина, Институт физики металлов Уральского отделения Российской академии наук; e-mail: Yukorobov@gmail.com. Данилкин Павел Алексеевич (Челябинск, Россия) – заведующий лабораторией прочности и сварки труб Российского научно-исследовательского института трубной промышленности, аспирант кафедры оборудования и технологии сварочного производства (ОиТСП) Южно-Уральского государственного университета, Список литературы:
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ МНОГОФАЗНЫХ ГИДРОСТРУЙНЫХ НАСОСОВ А.С. Ипанов, М.А. Ошивалов, К.С. Галягин, Ю.А. Селянинов, М.А. Савин, Е.И. Вахрамеев Получена: 09.02.2019 Рассмотрена: 09.02.2019 Опубликована: 20.06.2019
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Гидроструйные насосы применяют во многих отраслях техники. Они предназначены для перекачки жидких, газообразных или газожидкостных смесей. Хотя гидроструйные установки имеют относительно невысокий КПД (порядка 30 %), они имеют явные преимущества по сравнению, например, с мультифазными насосами, так как отличаются простотой конструкции и эксплуатации, отсутствием движущихся механических частей, а следовательно, надежностью работы. При проектировании проточных трактов гидроструйных насосов в основном используют инженерные методики расчета однофазных течений, опирающиеся на законы сохранения энергии, массы, импульса с использованием полуэмпирических зависимостей, однако результаты их применения для расчета многофазных течений оказываются весьма приближенными. Для оптимизации проточных трактов установок более эффективным подходом является математическое моделирование течений с использованием современных программных комплексов, ориентированных на решение задач гидро- и газодинамики. Приведены результаты математического моделирования работы гидроструйного насоса в условиях перекачки газожидкостной смеси. Моделирование проведено с применением вычислительного комплекса STAR-CCM+. Задача решена в эйлеровых координатах с применением модели Volume of Fluid (VOF) для многофазного течения. Турбулентное течение газожидкостной смеси описано с помощью k–ε-модели. При этом сделано допущение об отсутствии химического взаимодействия между фазами, а также в первом приближении опущен учет сил поверхностного натяжения. Во всех проведенных расчетах в качестве жидкой фазы использована вода, а в качестве газовой фазы идеальный газ – воздух. Рассмотрены варианты расчетов проточного тракта с цилиндрическим и кольцевым активными соплами. Проведена сравнительная оценка эффективности работы установки. Показано, что наиболее эффективным является вариант проточного тракта с кольцевым соплом при раздельной подаче газа и жидкости через два пассивных входа. Ключевые слова: гидроструйный насос, активная жидкость, пассивная среда, проточный тракт, математическое моделирование, расчет, многофазные течения, инженерные методики, газогидродинамика, кольцевое сопло. Сведения об авторах:
Ипанов Алексей Степанович (Пермь, Россия) – технический директор ООО «АльфаТех»; e-mail: asipanov@mail.ru. Ошивалов Михаил Анатольевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: abins@pstu.ru. Галягин Константин Спартакович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: abins@pstu.ru. Селянинов Юрий Анатольевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры сварочного производства, метрологии и технологии Савин Максим Анатольевич (Пермь, Россия) – старший преподаватель кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: abins@pstu.ru. Вахрамеев Евгений Иванович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: abins@pstu.ru. Список литературы:
ВЛИЯНИЕ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ В ПРОЦЕССЕ ЦИКЛА НАПЛАВКИ НА СВОЙСТВА И СТРУКТУРУ НАПЛАВЛЕННОГО МЕТАЛЛА ИЗ СТАЛИ 12Х18Н10Т Ю.Д. Щицын, С.Д. Неулыбин, Д.С. Белинин, Р.Г. Никулин, К.П. Карунакаран Получена: 26.02.2019 Рассмотрена: 26.02.2019 Опубликована: 20.06.2019
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Аддитивные технологии, или технологии послойного синтеза – одно из наиболее динамично развивающихся направлений «цифрового» производства. Общими задачами аддитивных 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. Изделия из нержавеющих хромоникелевых сталей находят широкое применение в самых различных отраслях промышленности. Основной задачей при аддитивных технологиях является обеспечение свойств слоистых материалов не ниже, чем у получаемых традиционными методами. Характерными дефектами слоистых материалов, полученных наплавкой, являются повышенная пористость, неметаллические включения, снижение пластичности, а для высоколегированных сталей – потеря специальных свойств. Это предопределило развитие исследований в области дополнительных технологических мер для повышения конечных свойств изделия. Широко известны методы, основанные на деформационном воздействии на зону наплавки. Представлены результаты исследования влияния ультразвуковых колебаний на структуру и свойства наплавленной стали 12Х18Н10Т. Наплавка проволоки марки 12Х18Н10Т осуществлялась дуговой наплавкой неплавящимся электродом в среде защитного газа аргона. Установлено, что ультразвуковое воздействие оказывает влияние на конечный размер зерна, структурообразование и твердость, а также на геометрию наплавленного слоя. Исследования показывают, что использование ультразвуковых колебаний в процессе наплавки может быть применено при проектировании оборудования для реализации процессов аддитивного производства. Ключевые слова: аддитивные технологии, наплавка, деформационное упрочнение, ультразвуковое воздействие, высоколегированная сталь, балл зерна, микроструктура, металлографические исследования, микротвердость, зона термического влияния. Сведения об авторах:
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. Неулыбин Сергей Дмитриевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, младший научный сотрудник кафедры сварочного производства, метрологии 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. Никулин Роман Германович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета. Карупасами Пулан Карунакара Пупати (Мумбаи, Индия) – профессор, кандидат наук лаборатории быстрого производства Индийского технологического института; e-mail: karuna@iitb.ac.in. Список литературы:
ИЗУЧЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОБРАЗЦОВ ИЗ СПЛАВА PH1, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ СЕЛЕКТИВНОГО ЛАЗЕРНОГО СПЕКАНИЯ Л.П. Бабенцова, И.В. Анциферова Получена: 24.04.2019 Рассмотрена: 24.04.2019 Опубликована: 20.06.2019
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Проведены исследования кратковременной прочности и пластичности (E, s0,2, sв, d, y) образцов из нержавеющей стали PH1, полученных методом селективного лазерного спекания на установке Eosint M280 при различных режимах термообработки. Исследование заключалось в определении оптимального режима термообработки и направления выращивания образцов (горизонтальное или вертикальное). Испытания проводились из сплава PH1 по ГОСТ 1497 с построением условных диаграмм растяжения и определением следующих характеристик: условное временное сопротивление sв, условный предел текучести при растяжении s0,2, остаточное относительное удлинение d; относительное сужение y, статический модуль упругости при растяжении E. Определение характеристик механических свойств сплава PH1 при испытании на растяжение на установке LFMZ100 проводилось на цилиндрических образцах, изготовленных из термообработанной заготовки, полученной методом селективного лазерного спекания. Испытания на модуль упругости проводились по ГОСТ 25.502–79. Скорость нагружения при определении прочности составляла 1,25 мм/мин. Скорость нагружения при определении характеристик текучести составляла 0,125 мм/мин. Испытания проводились до разрушения образцов. Анализ результатов показал, что эксплуатационные характеристики образцов достигают максимального значения при получении их горизонтальной ориентацией, в отличие от характеристик, полученных вертикальным направлением выращивания образцов. Исследования структуры и физико-механических свойств сплава PH1 показали, что данный сплав имеет более высокие прочностные характеристики по сравнению с аналогами, полученными с использованием технологий литья, проката и твердофазного спекания. Полученные характеристики кратковременной прочности и пластичности, условные диаграммы растяжения могут быть использованы в прочностных расчетах и при определении режимов испытаний на малоцикловую усталость деталей, изготовленных из сплава PH1. Ключевые слова: аддитивные технологии, сплав PH1, селективное лазерное спекание, прочность, пластичность, текучесть, растяжение, деформация, относительное удлинение, относительное сужение. Сведения об авторах:
Анциферова Ирина Владимировна (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры менеджмента и маркетинга, профессор кафедры механики композиционных материалов и конструкций Пермского национального исследовательского политехнического университета; е-mail: iranciferova@yandex.ru. Бабенцова Людмила Павловна (Пермь, Россия) – аспирант кафедры механики композиционных материалов и конструкций Пермского национального исследовательского политехнического университета; е-mail: lydmila.babencova@yandex.ru. Список литературы:
КОНСТРУКТИВНЫЕ ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМ ДЕМПФИРОВАНИЯ И ВИБРОГАШЕНИЯ, БАЗИРУЮЩИХСЯ НА ПРИНЦИПЕ НЕОДНОРОДНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДИССИПАТИВНО-ЖЕСТКОСТНЫХ СВОЙСТВ РАБОЧЕЙ СРЕДЫ К.В. Найгерт, В.А. Целищев Получена: 05.09.2018 Рассмотрена: 05.09.2018 Опубликована: 20.06.2019
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Важной задачей в машиностроении, авиастроении, энергетике является обеспечение целостности систем и узлов, которая может быть нарушена в результате ударных и вибрационных нагрузок, что требует развития имеющихся и поиска новых конструкций средств виброзащиты и демпфирования. Актуальным решением данной проблемы может стать применение магнитореологических систем, отличающихся высокой эффективностью и адаптивностью рабочих характеристик в ответ на изменяющиеся параметры нагрузки в реальном времени, с сохранением всех преимуществ гидравлических систем амортизации. Также существующие магнитореологические системы демпфирования во многом сохраняют принцип работы гидравлических опор, а именно управление жесткостью жидкостной камеры за счет регулирования расхода рабочей среды на магнитореологическом дросселе с игнорированием возможности реализации в магнитореологической среде различных реологических и динамических эффектов, позволяющих моделировать диссипативно-жесткостные свойства магнитореологической опоры. Представлена запатентованная конструкция, реализующая оригинальный способ регулирования диссипативно-жесткостных свойств магнитореологической опоры. Моделирование неоднородных распределенных диссипативно-жесткостных свойств магнитореологической рабочей среды позволяет создавать магнитореологические опоры с качественно новыми динамическими характеристиками. Применение данного метода реализации управления виброзащиты и демпфирования требует создания новых конструкций магнитореологических устройств. Приводится конструкция магнитореологического устройства амортизирования, способного одинаково эффективно работать в режиме как виброзащиты, так и демпфирования. Разработанная конструкция является универсальной и легко модифицируемой, что позволяет адаптировать ее не только под различные режимы работы, но и оптимизировать характеристики рабочих камер – магнитореологической и рессорно-реологической, расширяя диапазон рабочих параметров. Проведена оценка вклада вязкости рабочей среды в диссипативные процессы магнитореологических виброопор. Произведена компоновка универсального магнитореологического устройства амортизирования. Ключевые слова: устройства виброзащиты, магнитореологические демпферы, системы амортизации, диссипативно-жесткостные свойства, реологические эффекты, динамические эффекты, магнитореологические опоры, рессорно-реологическая камера, магнитореологические системы, ударные и вибрационные нагрузки. Сведения об авторах:
Найгерт Катарина Валерьевна (Челябинск, Россия) – кандидат технических наук, докторант кафедры автомобильного транспорта Южно-Уральского государственного университета; e-mail: kathy_naigert@mail.ru. Целищев Владимир Александрович (Уфа, Россия) – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой прикладной гидромеханики Уфимского государственного авиационного технического университета; e-mail: pgl.ugatu@mail.ru. Список литературы: 1. Магнитожидкостное устройство для гашения колебаний: пат. 2145394 Рос. Федерация / Бурченков В.Н. [и др.]. Опубл. 10.02.2000, Бюл. № 4. 2. Регулируемый магнитореологический пневматический амортизатор: пат. 2449188 Рос. Федерация / Корчагин А.Б. [и др.]. Опубл. 27.04.2012, Бюл. № 12. 3. Магнитореологический амортизатор: пат. 2232316 Рос. Федерация / Гусев Е.П., Плотников А.М., Воеводов С.Ю. Опубл. 10.07.2004, Бюл. № 19. 4. Динамический гаситель: пат. 2354867 Рос. Федерация / Яманин И.А. [и др.]. Опубл. 10.05.2009, Бюл. № 13. 5. Магнитореологический виброгаситель: пат. 2106551 Рос. Федерация / Кудряков Ю.Б. [и др.]. Опубл. 10.03.1998. 6. Магнитореологическая позиционирующая и виброизолирующая система: пат. 2443911 Рос. Федерация / Михайлов В.П. [и др.]. Опубл. 27.02.2012, Бюл. № 6. 7. Способ демпфирования колебаний подвижной системы и устройство для его осуществления: пат. 2426922 Рос. Федерация / Власов А.В. Опубл. 20.08.2011, Бюл. № 23. 8. Fluid-filled cellular solids for controlled: US Patent / Deshmukh S.S., McKinley G.H. – 8091692. – 2012. 9. Магнитореологический амортизатор: пат. 2561610 Рос. Федерация / Гордеев Б.А., Ерофеев В.И., Охулков С.Н., Тумаков С.Ф. Опубл. 27.08.2015, Бюл. № 24. 10. Адаптивный комбинированный реологический амортизатор: пат. 175044 Рос. Федерация / Найгерт К.В., Тутынин В.Т. Опубл. 20.11.2017, Бюл. № 32. 11. Мотавкин А.В., Покровский Е.М., Скородумов В.Ф. Определение реологических параметров полимерных композитов // Высокомолекулярные соединения. – 2005. – Т. А47, № 9. – С. 1728–1734. 12. Яхно О.М., Дубовицкий В.Ф. Основы реологии полимеров. – Киев: Вищ. шк., 1976. – 185 с. 13. Уилкинсон У.Л. Неньютоновские жидкости. – М.: Мир, 1964. – 216 с. 14. Ronald G. Larson. The structure and rheology of complex fluids. – NY: Oxford University Press, 1999. – 682 p. 15. Фройштетер Г.Б., Данилевич С.Ю., Радионова Н.В. Течение и теплообмен неньютоновских жидкостей в трубах. – Киев: Наук. думка, 1990. – 216 с. 16. Shliomis M.I. Hydrodynamics of a liquid with intrinsic rotation // Sov. Phys., JETP. – 1967. – Vol. 24, no. 1. – P. 173–177. 17. Shliomis. M.I. Effective viscosity of magnetic suspensions // Sov. Phys., JETP. – 1972. – Vol. 34, no. 6. – P. 1291–1294. 18. Смык А.Ф. Физика: курс лекций / МАДИ. – М., 2016. – 293 с. 19. Найгерт К.В., Редников С.Н. Технологии управления расходными характеристиками потока посредством изменения реологических свойств рабочих сред // Вестник ЮУрГУ. Машиностроение. – 2016. – Т. 16, № 2. – С. 52–60. DOI: 10.14529/engin160206 20. Бубенчиков А.М., Харламов С.Н. Математические модели неоднородной анизотропной турбулентности во внутренних течениях. – Томск: Изд-во Том. гос. ун-та, 2001. – 448 с. РАЗМЕРНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА ПОЛУЧЕНИЯ ЛИТЫХ СЛЮДОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ФТОРФЛОГОПИТОВОГО ТИПА А.М. Игнатова, М.В. Юдин, М.Н. Игнатов Получена: 07.03.2019 Рассмотрена: 07.03.2019 Опубликована: 20.06.2019
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Литые слюдокристаллические материалы фторфлогопитового типа являются перспективной альтернативой традиционным огнеупорам для электролизеров в цветной металлургии. Использование литых слюдокристаллических материалов фторфлогопитового типа в электролизном способе получения металлического магния позволяет сразу решить несколько актуальных проблем, связанных с быстрым износом футеровочной кладки. Прежде всего благодаря применению литых слюдокристаллических материалов фторфлогопитового типа снижаются расходы на ремонт и время диагностического простоя оборудования, повышается чистота металлического расплава, так как литые слюдокристаллические материалы фторфлогопитового типа практически не взаимодействуют с компонентами среды электролизной ванны. Длительный срок службы обеспечивается низкой смачиваемостью поверхности литых слюдокристаллических материалов фторфлогопитового типа расплавом жидкого магния. Однако существующие технологические решения и параметры технологического процесса получения этих материалов не обеспечивают необходимый уровень выхода годной продукции и являются в значительной степени опасными для экологической обстановки и здоровья производственного персонала. Уточняются размерные параметры технологического процесса получения литых слюдокристаллических материалов, которые обеспечивают повышение выхода годной продукции, а также позволяют усилить экологическую безопасность данного производства. Показана практическая значимость таких решений, как предварительное гранулирование шихтовых смесей перед загрузкой в плавильную электродуговую однофазную печь и использование многоуровневой системы очистки отходящих газов. Показано, что выбор оптимальных размерных параметров технологического процесса позволяет нейтрализовать действие наиболее опасного побочного продукта – хлористого водорода – до уровня, который позволяет сохранить здоровье работающих и предотвратить нанесение непоправимого экологического ущерба территории предприятия и близлежащим населенным пунктам и одновременно повысить производительность и качество продукции. Ключевые слова: слюдокристаллический материал, огнеупоры, плавление, расплав, электрическая дуга, электродуговая печь, фторфлогопит, фтористый водород, очистка газов, адсорбция, термическая обработка, гранулирование, шихтоподготовка, проектирование литейных цехов. Сведения об авторах:
Игнатова Анна Михайловна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Пермского краевого центра охраны труда Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: iampstu@gmail.com. Юдин Максим Владимирович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: yudinmax1313@yandex.ru. Игнатов Михаил Николаевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета, e-mail: imnpstu@gmail.com. Список литературы:
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ МОДЕЛИРОВАНИЕМ ПРОЦЕССА ГЛОБОИДНОГО ЗУБОХОНИНГОВАНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ПАРАМЕТРОВ УСТАНОВКИ ХОНА В.А. Спирин, В.Ф. Макаров, О.А. Халтурин Получена: 21.12.2018 Рассмотрена: 21.12.2018 Опубликована: 20.06.2019
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Определение теплодинамических показателей является частью общей методики расчета оптимальных условий глобоидного Нами разработана математическая модель расчета теплодинамических показателей процесса глобоидного зубохонингования Результаты числового эксперимента представлены графически в виде диаграмм изменения температурных показателей (полей) Ключевые слова: тепловой источник, температурное поле, плотность тепловыделения, теплопроводность, метод конечных разностей, числовой эксперимент, математическая модель теплообмена, глобоидный червяк, условия зубохонингования, характеристика абразивного слоя. Сведения об авторах:
Спирин Владимир Александрович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук; e-mail: tms@pstu.ru. Макаров Владимир Федорович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор, заместитель заведующего кафедрой инновационных технологий в машиностроении Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: makarov@pstu.ru. Халтурин Олег Александрович (Пермь, Россия) – старший преподаватель кафедры cварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: oleg-x@pstu.ru. Список литературы:
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПЛАЗМЕННОЙ НАПЛАВКИ ДЛЯ АДДИТИВНОГО ФОРМИРОВАНИЯ ЗАГОТОВОК ИЗ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ Ю.Д. Щицын, Е.А. Кривоносова, С.Д. Неулыбин, Т.В. Ольшанская, Р.Г. Никулин, Е.М. Федосеева, С.А. Терентьев Получена: 30.04.2019 Рассмотрена: 30.04.2019 Опубликована: 20.06.2019
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Разработка новых технологий изготовления изделий из алюминиевых сплавов, обеспечивающих улучшенные эксплуатационные характеристики и высокие экономические показатели, является актуальной задачей. Использование аддитивных технологий, или технологий послойного синтеза для изготовления металлических конструкций позволяет значительно ускорить решение задач технологической подготовки производства и выпуска готовой продукции. Применение присадочной проволоки в качестве рабочего материала позволяет избавиться от проблем, связанных с низкой производительностью существующих методов, высокой стоимостью применяемого оборудования, ограниченностью типов применяемых материалов, обусловленных использованием порошковых систем. Применение метода послойного синтеза позволяет использовать деформируемые алюминиевые сплавы для получения сложнопрофильных изделий. Использование новых сплавов для аддитивного производства обеспечит получение сложных ответственных конструкций с повышенными эксплуатационными характеристиками. Высокие служебные характеристики обеспечиваются формированием заданной структуры и свойств металла конструкции (определяются временем пребывания металла в расплавленном состоянии, величиной зоны сплавления между слоями, скоростью нагрева и охлаждения металла в нижних слоях и др.). Постоянный подогрев формируемого изделия при наложении слоев может затруднять получение требуемых размеров наплавляемых слоев и желательной структуры получаемого металла. Решить многие проблемы наплавки алюминиевых сплавов, повысить производительность при высоком качестве позволяет плазменная наплавка постоянным током обратной полярности. Плазменная наплавка током обратной полярности обеспечивает очистку поверхности предыдущего слоя от загрязнений за счет эффекта катодного распыления, хорошее смачивание и растекание жидкого металла при минимальном нагреве поверхности. При этом обеспечивается получение слоистых материалов с благоприятной структурой без внутренних дефектов. Представлены результаты исследования аддитивного формирования изделий из алюминиевого сплава 1580 системы алюминий–магний–скандий с использованием плазменной наплавки током обратной полярности. Подобраны режимы наплавки, обеспечивающие формирование слоистых заготовок без внутренних дефектов. Установлено, что плазменная наплавка обеспечивает относительную стабильность структурного и фазового состава материала слоев под воздействием термических циклов по мере формирования заготовки. Зафиксировано незначительное увеличение объемной доли упрочняющих и избыточных фаз. Отмечена потеря цинка в наплавленном металле при сохранении содержания остальных элементов. Установлено, что прочностные характеристики наплавленного металла находятся на уровне свойств литого материала, уступая деформированному; при этом пластичность наплавленного металла существенно превосходит как пластичность отливок – в 2–3 раза, так и пластичность отожженных прокатанных полуфабрикатов – в 1,5 раза. Ключевые слова: аддитивные технологии, наплавка, плазменная наплавка, плазмотрон, обратная полярность, алюминиевые сплавы, микроструктура, металлографические исследования, микротвердость, механические свойства.
Сведения об авторах:
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. Кривоносова Екатерина Александровна (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры сварочного производства, метрологии и технологии Неулыбин Сергей Дмитриевич (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, младший научный сотрудник кафедры сварочного производства, метрологии Ольшанская Татьяна Васильевна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; е-mail: tvo66@rambler.ru. Никулин Роман Германович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета. Федосеева Елена Михайловна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; е-mail: elena.fedoseeva.79@mail.ru. Терентьев Сергей Александрович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: serg150189@mail.ru. Список литературы: 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. – Vol. 15. – Р. 932–943. 2. 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. – Vol. 81(1–4). – P. 465–481. 3. 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. – № 2(14). – С. 23–27. 4. Laser Additive Manufacturing of Turbine Components, Precisely and Repeatable: интернет-издание / A. Techel [et al.]; Fraunhofer Institute for Material and 5. A comparison of laser additive manufacturing using gas and plasma-atomized Ti–6Al–4V powders / M.N. Ahsan [et. al.] // Inn. Develop in Virtual and Phys. Prototyp. – London: Taylor & Francis Group, 2012. – P. 10–18. 6. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н, Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки / под ред. А.Г. Григорьянца. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 664 с. 7. Sciaky Inc. Electron beam additive manufacturing (EBAM). – URL:http://www.sciaky.com/images/pdfs/ product-sheets/Sciaky-EBAM-Technology.pdf (accessed 5 Jule 2018). 8. Jhavar S., Jain N.K., Paul С.P. Development of micro-plasma transferred arc (p-PTA) wire deposition process for additive layer manufacturing applications // J. of 9. Selective laser melting of aluminium components / E. Louvis [et. al.] // J. of Materials Proc. Technol. – 2011. – Vol. 211. – P. 275–284. 10. Николаев В.А., Фридляндер И.Н., Арбузов Ю.П. Свариваемые алюминиевые сплавы. – М.: Металлургия, 1990. – 296 с. 11. Plasma welding of aluminium alloys / Yu.D. Shcitsin, V.Yu. Shcitsin, H. Herold, W. Weingart. // Welding Int. – 2003. – No. 17(10). – P. 825–832. 12. Almeida P., Williams S. Innovative process model of Ti–6Al–4V additive layer manufacturing using cold metal transfer (CMT) // Solid Free. Fabr. Symp. – June 2010. – Р. 25–36. 13. Dwivedi R., Kovacevic R. Automated torch path planning using polygon subdivision for solid freeform fabrication based on welding // J. Manuf. Syst. – 2004. – Vol. 23. no. 4. – С. 278–291. 14. Щицын Ю.Д., Косолапов О.А., Щицын В.Ю. Возможности плазменной обработки металлов током обратной полярности // Сварка. Диагностика. – 2009. – № 2. – С. 42–45. 15. Shitsyn Yu.D., Belinin D.S., Neulybin S.D. Plasma surfacing of high-alloy steel 10cr18ni8ti on low-alloy steel 09mg2si // Int. J. of Appl. Eng. Res. – 2015. – Vol. 10, no. 20. – P. 41103–41109. 16. Корягин Ю.Д. Структура, свойства и термическая стабильность легких сплавов и сталей, подвергнутых деформационной и термомеханической обработкам: дис. … д-ра техн. наук. – Челябинск, 2003. – 320 с. 17. Research of rolling regimes and mechanical properties of cold-rolled, annealed and welded semi-finished products from experimental alloys of Al–Mg system, economically alloyed by scandium / S.B. Sidelnikov, V.N. Baranov, A.I. Bezrukih, E.Y. Zenkin // Tsvetnye Metally (Non-ferrous metals). – 2017. – No. 9. – P. 91–96. 18. Сайт об алюминии. Проект компании RUSAL, лидера мировой алюминиевой отрасли. – URL: https://aluminiumleader.ru/application/transport/ (accessed 15 March 2019). 19. Деформируемый термически неупрочняемый сплав на основе алюминия и изделие из него: пат. 2387725 Рос. Федерация: МПК С22С21/06 / Овсянников Б.В., Филатов Ю.А., Захаров В.В. [и др.]. – № 2008128104/02, заявл. 09.07.2008; опубл. 20.01.2010, Бюл. № 12. 20. Состав сварочной проволоки на основе алюминия: пат. 2393073 Рос. Федерация: МПК С22С21/06, B23K35/28 / Павлова В.И., Орыщенко А.С., Осокин Е.П. [и др.]. – № 2009109736/02, заявл. 17.03.2009; опубл. 27.06.2010, Бюл. № 18. 21. Исследование механических свойств полуфабрикатов из алюминиево-скандиевого сплава / О.В. Якивьюк, В.Н. Баранов, С.Б. Сидельников, Ю.А. Зенкин, А.И. Безруких [и др.] // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. – 2017. – Вып. 11, ч. 1. – С. 147–153. ВЫБОР ОСНОВНЫХ КРИТЕРИЕВ ТЕРМИЧЕСКОГО ЦИКЛА ДЛЯ МЕТОДОВ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ СВАРНЫХ ШВОВ ПРИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ СВАРКЕ Т.В. Ольшанская, Е.М. Федосеева Получена: 11.05.2019 Рассмотрена: 11.05.2019 Опубликована: 20.06.2019
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Прогнозирование структуры сварных швов, в том числе при электронно-лучевой сварке, является важным моментом в определении качества соединения в целом. Для прогнозирования количественного состава образующихся структурных составляющих при электронно-лучевой сварке необходимо построение структурных диаграмм распада аустенита, учитывающих особенности высокоскоростного нагрева и охлаждения. Основой для построения структурных диаграмм могут стать как физические модели построения изотермических и термокинетических диаграмм, так и регрессионные уравнения, при условии их адаптации к термическому циклу электронно-лучевой сварки. На основании анализа современных методов исследования кинетики превращения аустенита при охлаждении и прогнозирования микроструктуры выделены основные направления для выбора методики прогнозирования структуры сварных соединений применительно к электронно-лучевой сварке. Исследования работы основаны на проведении анализа термических циклов для различных участков сварного соединения и выявлении возможных критериев для дальнейшего прогнозирования формирующейся структуры. Полученные результаты показали следующее: традиционно принятые время и скорость охлаждения в интервале значений температуры ниже 800 оС не отражают особенности высокоскоростного охлаждения при электронно-лучевой сварке, отличающегося и по глубине и по ширине сварного соединения. В данном случае для полной характеристики термического цикла критерии должны отражать всю предысторию охлаждения начиная с максимально достигаемой температуры при нагреве, а не только в интервале значений температуры структурно-фазовых превращений. Такими критериями могут стать максимальная температура нагрева для данного термического цикла и максимально достигнутая в нем мгновенная скорость охлаждения. Ключевые слова: электронно-лучевая сварка, термический цикл, скорость охлаждения, сварной шов, структура металла, термокинетическая диаграмма, фазовый состав, мгновенные скорости изменения температуры, ЗТВ, кривые охлаждения. Сведения об авторах:
Ольшанская Татьяна Васильевна (Пермь, Россия) – доктор технических наук, доцент кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; е-mail: tvo66@ rambler.ru. Федосеева Елена Михайловна (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; е-mail: emfedoseeva@ pstu.ru. Список литературы: 1. Рыжков Ф.Н., Суворин В.Я. Технологические особенности сварки в вакууме колеблющимся поперек шва электронным пучком // Автоматическая сварка. – 1971. – № 1. – С. 16–21. 2. Yazovskikh V.M., Belen'kii V.Ya., Ol'Shanskaya T.V. Electron beam welding with beam oscillations along the X-shaped trajectory // Weld. Int. – 1995. – Vol. 9(2). – Р. 139–142. 3. Кархин В.А. Тепловые процессы при сварке. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2013. – 646 с. 4. Карташов Э.М. Аналитические методы в теории теплопроводности твердых тел: учеб. пособие. – М.: Высш. шк., 2001. – 550 с. 5. Диаграммы состояния двойных металлических систем: справ.: в 3 т. / под общ. ред. Н.П. Лякишева. – М.: Машиностроение, 1996–2000. – 992 с. 6. Прохоров Н.Н. Физические процессы в металлах при сварке. – М.: Металлургия, 1968. – 695 с. 7. Князева А.Г. Теплофизические основы современных высокотемпературных технологий: учеб. пособие. – Томск: Изд-во Том. политехн. ун-та, 2009. – 357 с. 8. Цаплин А.И. Теплофизика в металлургии: учеб. пособие. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2008. – 230 с. 9. Пертров Г.Л., Тумарев А.С. Теория сварочных процессов (с основами физической химии) - М.: Высш. шк., 1997. – 392 с. 10. Ефименко Л.А., Прыгаев А.К., Елагина О.Ю. Металловедение и термическая обработка сварных соединений: учеб. пособие. - М.: Логос, 2007. – 455 с. 11. Ольшанская Т.В. Изменение структуры и свойств ЗТВ низколегированных сталей от термического цикла сварки // Славяновские чтения: сб. науч. тр. междунар. науч.-техн. конф. - Липецк, 2009. – С. 95–104. 12. Ольшанская Т.В. Исследование влияния технологических параметров сварки на свойства ЗТВ с помощью планирования и анализа регрессионных экспериментов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2011. – Т. 13, № 2. – С. 92–102. 13. Сварка и свариваемые материалы: справ.: в 3 т. Т. 1. Свариваемость материалов / под ред. Э.Л. Макарова. - М.: Металлургия, 1991. - 528 с. 14. Теория сварочных процессов: учеб. для вузов / под ред. В.М. Неровного. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. – 752 с. 15. Гривняк И. Свариваемость сталей / пер. со словац. Л.С. Гончаренко; под ред. Э.Л. Макарова. - М.: Машиностроение, 1984. - 216 с. 16. Язовских В.М., Смирнов В.Ф., Ольшанская Т.В. Расчет режимов сварки микролегированной стали 16Г2АФ // Сварка в Сибири. – 2004. – № 2. – С. 38-40. 17. Язовских В.М., Смирнов В.Ф., Ольшанская Т.В. Расчет режимов сварки стали 162ГАФ // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика и технология материалов и конструкций. - 2004. - № 8. - С. 258–265. 18. Fedoseeva E.M., Olshanskaya T.V. Calculation of dynamic processes in the welded seams received at arc ways of welding // Global J. of Pure and App. Mathem. - 2017. - Vol. 13(1). - P. 81–88. 19. Fedoseeva E.M., Olshanskaya T.V. Structure formation and nonmetallic inclusions in welded joints when welding steel X65 by STT+API technology // Materials Sci. Forum. Mechan. Eng., Materials Sci. and Civil Eng. IV. - 2017. - Vol. 893 - P. 229–233. 20. 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. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И ВРЕМЕНИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СТРУКТУРУ ЭМАЛЕВОГО ПОКРЫТИЯ Т.О. Сошина, В.Р. Мухамадьярова Получена: 17.04.2019 Рассмотрена: 17.04.2019 Опубликована: 20.06.2019
PDF |
Аннотация |
Сведения об авторах |
Список литературы |
Аннотация:
Эмалевые покрытия характеризуются высокой стойкостью к воздействию агрессивных сред, газовой и атмосферной коррозии, органических и минеральных кислот в широком интервале значений температуры, обладают хорошими гигиеническими свойствами. Срок службы эмалевых покрытий может существенно сокращаться при нарушении целостности покрытия. Рассмотрена проблема возникновения дефектов эмалевого покрытия, разрушающих целостность эмали. Среди дефектов эмалевых покрытий наиболее распространены «пузырь эмали» и «посторонние включения», характеристики дефектов зависят от химического состава эмали и температурных процессов нагрева и выдержки в печи. Цель работы – установление влияния времени и температуры обжига на структуру и дефектность эмалевого покрытия. Дефекты поверхности эмалевого покрытия изучены с помощью металлографических исследований и методов сканирующей электронной микроскопии. Элементный анализ покрытий изучен методом рентгеновского энергодисперсионного микроанализа. Образцы эмалевых покрытий были термически обработаны при значениях температуры 820, 830, 840, 850, 860 и 880 °С в течение 2, 3, 4 и 5 мин. Показан химический состав дефектов эмалевого покрытия. Установлено влияние температуры и времени термической обработки на структуру и дефектность эмалевого покрытия. Показано, что с увеличением температуры обжига от 820 до 880 °С дефект «пузырь эмали» приобретает ярко выраженный характер, начинает более четко просматриваться ячеистая структура эмали, размеры пузырей постепенно увеличиваются, становится больше пузырей относительно небольших размеров. Увеличение времени термической обработки от 2 до 5 мин приводит к укрупнению пузырей, ячеистая структура эмали становится более выраженной. Длительный обжиг не приведет к исправлению дефектов покрытия. Установлены оптимальные технологические параметры термической обработки эмалевых покрытий: температура обжига 820 °С и время обжига 2–3 мин. Ключевые слова: коррозионные свойста, гигиеничские свойства, эмалевые покрытия, элементный состав покрытия, микроструктура, дефект «пузырь эмали», дефект «постороннее включение», ячеистая структура покрытия, морфология поверхности покрытия, Сведения об авторах:
Сошина Татьяна Олеговна (Лысьва, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры технических дисциплин Лысвенского филиала Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: soshtanya@rambler.ru. Мухамадьярова Вероника Рифовна (Лысьва, Россия) – инженер ПАО «Лысьвенский завод эмалированной посуды». Список литературы:
| ||