Рассмотрены результаты расчетов эффективной мощности сварочной дуги с разнополярными прямоугольными импульсами тока частотой 50 Гц по размерам сварных швов на алюминиевом сплаве АА1060 толщиной 4 мм при скорости сварки 2,5 мм/с. Средний ток импульсов за период оставался неизменным 170 А, а длительность импульсов обратной полярности устанавливалась на трех уровнях – 20, 25 и 30 %. В результате численных экспериментов по математической модели установлено, что эффективная мощность снижается с 2080 до 1843 Вт. Причиной этого является снижение среднего за период тока импульсов обратной полярности с 50 до 30 А. Это свидетельствует о более высокой тепловой эффективности дуги обратной полярности, которую следует оценивать удельной эффективной мощностью на 1 А тока. Для учета вклада плазменного потока в эффективную мощность дуги были использованы предложенные формулы для мощности от приэлектродных областей. В результате получили для всех режимов стабильное значение удельной эффективной мощности плазменных потоков 3,28 Вт/А при среднем алгебраическом отклонении 4,4 %. Это приводит к простым формулам для определения эффективной мощности. Средний эффективный КПД дуги прямой полярности составляет 75 %, а дуги обратной полярности 65 %. КПД в импульсах обратной полярности хорошо совпадает с полученным КПД дуги обратной полярности с плавящимся электродом, если вычесть мощность, передаваемую изделию каплями электродного металла. Найденные значения КПД позволяют выполнять расчеты проплавления изделий при сварке РПИ и плавящимся электродом.

Ключевые слова: сварочная дуга, алюминий, вольфрамовый электрод, аргон, математическая модель, ширина шва, обратная полярность, разнополярные импульсы, эффективная мощность, методика расчета.

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

Советкин Дмитрий Эдуардович (Тольятти, Россия) – магистр, старший преподаватель кафедры сварки, обработки материалов давлением и родственных процессов Тольяттинского государственного университета, e-mail: mitya.sovetkin@yandex.ru.

1. Основные тенденции развития плазменно-дуговой сварки алюминиевых сплавов / А.А. Гринюк, В.Е. Коржик, Е.Н. Шевченко [и др.] // Автоматическая сварка. – 2015. – № 11. – С. 39–50.
2. A pathway to microstructural refinement through double pulsed gas metal arc welding / L.L. Wang, J.H. Wei, J.X. Xue, T. DebRoy // Scripta Materialia. – 2017. – Vol. 134. – P. 61–65. DOI.org/.1016/j.scriptamat.2017.02.034
3. Kyshore Babu N., Gross C.E. Grain refinement of AZ31 magnesium alloy weldments by AC pulsing technique // Metallurgical and Materials Transactions A. – November 2012. – Vol. 43A. – P. 4145–4154. DOI: 10.1007 /11661-012-1241-2
4. Савинов А.В., Лапин И.Е., Лысак В.И. Дуговая сварка неплавящимся электродом. – М.: Машиностроение, 2011. – 477 с.
5. Keyhole welding of AA2219 aluminum alloy witch double-pulsed variable polarity gas tungsten arc welding / W. Yipeng, Q. Bojin, Z. Minjgie, L. Sanbao // Journal of Manufacturing Processes. – 2018. – Vol. 34. – P. 179–186. DOI.org/10.1016/j.jmapro.2018.06.006
6. Белановский А.Е. Структура катодного пятна сварочной дуги с неплавящимся электродом // Теплофизика высоких температур. – 2018. – Т. 56, № 1. – С. 3–13. DOI: org/ 10.7868/S0040364418010015
7. Arc attachments on aluminum during tungsten electrode positive polarity in TIG welding on aluminum / S. Rose, J. Zähr, M. Schnick, U. Füssel, S-F. Goecke, M. Hübner // Welding in the World. – 2012. – Vol. 55, no. 09/10. – P. 91–99.
8. Cho J., Lee J-Jae, Hwan-Bae S. Heat input analysis of variable polarity arc welding of aluminum // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2015. – Vol. 81. – P. 1273–1280. DOI 10.1007/s00170-015-7292-y
9. Белановский А.Е. Новый механизм взаимодействия сварочного дугового разряда постоянного тока обратной полярности с поверхностью алюминия // Теплофизика высоких температур. – 2019. – Т. 57, № 6. – С. 819–834. DOI: 10.1134/S004036441906061
10. Yarmuch M.A.R., Patched B.M. Variable AC polarity GTAW fusion behavior in 5083 aluminum / Welding Research. – July 2007. – Vol. 86. – Р. 196–200.
11. Investigation on the influence of various welding parameters on the arc thermal efficiency of the GTAW process by calorimetric method / M.B. Nasiri, M. Behzadinejad, H. Latifi, J. Martikeinen // Journal of Mechanical Science and Technology. – 2014. – Vol. 28 (8). – Р. 3255–3261. DOI 10.1007/s12206-014-0736-8
12. Simulation and analysis of heat transfer and fluid flow characteristics of variably polarity GTAW process based on a tungsten-arc-specimen coupled model / J. Pan,
13. S. Hu, L. Jang, H. Li. // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2016. – Vol. 96. – Р. 346–352. DOI.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2016.01.014 017-9310/ Wang Investigation of molten pool behavior and weld bead formation in VP GTAW by numerical modeling / J. Pan, S. Hu, L. Jang, D. // Materials and Design. – 2016. – Vol. 111. – P. 600–607. DOI.org/10.016/j.matdes.2016.09.022
14. The effect of electrode energy balance on variable polarity plasma arc pressure / B. Hu, Sh. Tashiro, F. Jang, M. Tanaka, Sh. Chen // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2019. – Vol. 145. – 118715. DOI.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.118.715
15. Jiang F., Li Ch., Chen Sh. Experimental investi­gation on heat transfer of different phase in variable polarity plasma arc welding // Welding in the World. – 2019. – Vol. 63. – P. 1153–1162. DOI.org/10.1007/S40194-019-00722-3
16. Щицын Д.Ю., Косолапов О.А., Струков Н.Н. Распределение энергии в сжатой дуге при работе плазмотрона на токе обратной полярности // Сварка и Диагностика. – 2010. – № 3. – С. 13–16.
17. Jeong H., Park K., Cho J. Numerical analysis of variable polarity arc weld pool // Journal of Mechanical Science and Technology. – 2016. – Vol. 30 (9). – P. 4307–4313. DOI 10.1007/s12206-016-0845-7
18. Thermal efficiency decision of variable polarity aluminum arc welding through molten pool analysis / H. Jeong, K. Park, S. Bajek, J. Cho // International Journal of Heat and Mass Transfer. – 2019. – Vol. 138. – P. 729–737.
19. Львовский Е.Н. Статистические методы построения эмпирических формул. – М.: Высшая школа, 1988. – 239 с.
20. Wang L.L., Wei J.H., Wang Z.M. Numerical and experimental investigations of variable polarity gas tungsten arc welding // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2018. – Vol. 95. – Р. 2421–2428. DOI.org/10.1007/s00170-017-1387-6
21. Сидоров В.П., Советкин Д.Э., Борисов Н.А. О плавлении алюминиевого электрода аргоновой дугой прямой полярности // Вектор науки ТГУ. – 2019. – № 4 (50). – С. 52–57. DOI:10.1823/2073-5073-2019-4-52-57
22. Сидоров В.П., Советкин Д.Э. Влияние баланса полярностей на эффективную мощность дуги при точечной плазменной сварке алюминиевых сплавов // Вестник РГУПС. – 2019. – № 4. – С. 23–26.
23. Эффективная мощность сварочной дуги обратной полярности при наплавке алюминия плавящимся электродом / В.П. Сидоров, А.И. Ковтунов, А.Г. Бочкарев, Д.Э. Советкин // Вектор науки ТГУ. – 2020. – № 4 (в печати). DOI:10.18323/2073-5073-2020-4-00-00
24. Сидоров В.П. Влияние рода и полярности тока на плавление основного и электродного металла при сварке под флюсом // Сварка и Диагностика. – 2013. – № 3. – С. 20–23.
25. Короткова Г.М. Источники питания переменного тока для сварки неплавящимся электродом алюминиевых сплавов / ТГУ. – Тольятти, 2009. – 335 с.
26. Сидоров В.П., Советкин Д.Э., Короткова Г.М. О допустимых токах на вольфрамовый электрод дуги с разнополярными импульсами тока // Вестник Пермского национального исследователького политехнического университета. Машиностроение и материаловедение. – 2020. – № 4. – С. 5–12.
27. Пономарев К.Е., Стрельников И.В. К вопросу выбора марки вольфрамовых электродов для сварки (обзор) // Сварка и Диагностика. – 2019. – № 1. – С. 32–37.

Сплавы магния среди конструкционных материалов, применяемых в различных областях техники, занимают важное место. Эти сплавы, обладая высокой удельной прочностью и целым рядом физико-химических свойств, вызывают большой интерес со стороны исследователей и конструкторов. Благодаря малой плотности (1,4–1,9 г/см3) сплавы на основе магния по удельной прочности превосходят некоторые конструкционные сплавы. Они очень хорошо поглощают вибрации, что очень важно для авиации, транспорта и машиностроения.

Магний и его сплавы нашли применение в авиации, ракетостроении и других областях, где требуется сочетание легкости с прочностью конструкций. Для улучшения тех или иных свойств металлы легируются другими элементами. Влияние отдельных редкоземельных металлов на физико-химические свойства магния изучено недостаточно. В связи с этим в работе исследовано влияние добавок церия на коррозионно-электрохимические свойства металлического магния.

Для установления коррозионно-электрохимических свойств сплавов широкое применение нашли потенциостатические методы. Эти методы дают возможность определить основные электрохимические потенциалы и с их помощью оценить поведение материала в коррозонно-активной среде.

Исследование анодного поведения сплавов системы Mg–Ce проведено потенциостатическим методом при скорости развертки потенциала 2 мВ/с в среде электролита NaCl на приборе потенциостат ПИ-50-1.1. По результатам исследований установлен рост скорости коррозии магния от концентрации церия в сплавах и хлорид-иона в электролите. Потенциалы коррозии, питтингообразования и репассивации магния при легировании церием смещаются в отрицательном направлении оси ординат. Такая закономерность имеет место и с ростом концентрации хлорид-иона в электролите NaCl.

Ключевые слова: магниевые сплавы, система Mg–Ce, коррозия, анодное поведение, потенциостатика, электролит NaCl, потенциалы коррозии, питтингообразование, репассивация, скорость коррозии.

Ганиев Изатулло Наврузович (Душанбе, Республика Таджикистан) – доктор химических наук, профессор, академик НАНТ, заведующий лабораторией Института химии им. В.И. Никитина Национальной академии наук Таджикистана, e-mail: ganievizatullo48@ gmail.com.

Додхоев Эрадж Сарабекович (Душанбе, Республика Таджикистан) – старший преподаватель кафедры электроэнергетики Технического колледжа Таджикского технического университета им. М.С. Осими, e-mail: dodkhoev.1984@mail.ru.

Сафаров Амиршо Гоибович (Душанбе, Республика Таджикистан) – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Физико-технического института им. С.У. Умарова Национальной академии наук Таджикистана, e-mail: amirsho71@mail.ru.

Якубов Умарали Шералиевич (Душанбе, Республика Таджикистан) – старший научный сотрудник Института химии им. В.И. Никитина Национальной академии наук Таджикистана, e-mail: yakubovumarali@gmail.com.

1. Рохлин Л.Л. Магниевые сплавы, содержащие редкоземельные металлы. – М.: Наука, 198. – 191 с.

2. Чухров М.В. Магниевые сплавы. – М.: Металлургия, 1978. – Т. 1. – 232 с.

3. Дриц М.Е. Магниевые сплавы и перспективы их использования в народном хозяйстве / ВИНИТИ. – М., 1959. – 40 с.

4. Туманов А.Т. Расширение применения магниевых сплавов в различных отраслях народного хозяйства. – М.: Цветметинформация, 1968. – Ч. 2. – 76 c.

5. Василев З.В., Гвоздев С.Г., Тайц А.Ю. Расширение применения магниевых сплавов в различных отраслях народного хозяйства. – М.: Цветметинформация, 1968. – Ч. 1. – 104 с.

6. Эмли Е.Ф. Основы технологии производства и обработки магниевых сплавов. – М.: Металлургия, 1972. – 488 с.

7. Хансен И., Андерко К. Структура двойных сплавов. – М.: Металлургиздат, 1962. – Т. I. – 608 с.

8. Шанк Ф.А. Структура двойных сплавов. – М.: Металлургиздат, 1973. – 760 с.

9. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Д44: справочник: в 3 т. / Н.П. Лиякишев [и др.]. – М.: Машиностроение, 1996. – Т. 1. – 992 с.

10. Потенциодинамическое исследование свинцового сплава ССу3, легированного медью, в среде электролита NaCl / С.У. Худойбердизода, И.Н. Ганиев,
Дж.Х. Джайлоев, Н.М. Муллоева, У.Ш. Якубов // Вестник Таджикского национального университета. Серия естественных наук. – 2020. – № 2. – С. 238–245.

11. Коррозионно-электрохимическое поведение цинкового сплава ЦАМ4-1, легированного галлием, в среде электролита NaCl / И.Н. Ганиев, П.Н. Абдухоликова, А.Э. Бердиев, С.Дж. Алихонова // Вестник Технологического университета. – 2020. – Т. 23, № 11. – С. 44–48.

12. Влияние добавок свинца на анодное поведение проводникового алюминиевого сплава E-AlMgSi («алдрей») в среде электролита NaCl / И.Н. Ганиев, А.П. Абулаков, Дж.Х. Джайлоев, Н.И. Ганиева, У.Ш. Якубов // Вестник Санкт-Петербургского государственного университета технологии и дизайна. Сер. 1. Естественные и технические науки. – 2020. – № 2. – С. 109–113.

13. Потенциодинамическое исследование сплавов свинца с теллуром в среде электролита NaCl / С.У. Худойбердизода, И.Н. Ганиев, Н.М. Муллоева, Дж.Х. Джайлоев, У.Ш. Якубов // Вестник Таджикского национального университета. Серия естественных наук. – 2020. – № 2. – С. 238–245.

14. Влияние добавок меди на коррозионно-электро­химическое поведение высокочистого цинка, в среде электролита NaCl / И.Н. Ганиев, С.С. Содикова, Р.Х. Саидзода, С.Дж. Алихонова // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Металлургия. – 2020. – Т. 20, № 4. – С. 14–22.

15. Потенциодинамическое исследование свинцового сплава ССуЗ, легированного медью, в среде электролита NaCl / С.У. Худойбердизода, И.Н. Ганиев,
Н.М. Муллоева, Б.Б. Эшов, Дж.Х. Джайлоев, У.Ш. Якубов // Вестник Таджикского национального университета. Серия естественных наук. – 2019. – № 1.– С. 206–213.

16. Ганиев И.Н., Алиев Дж.Н., Нарзуллоев З.Ф. Влияние добавок никеля на анодное поведение сплавов Zn5Al, Zn55Al, легированных никелем, в среде электролита NaCl // Журнал прикладной химии. – 2019. – Т. 92, вып. 11. – С. 1420–1426.

17. Ганиев И.Н., Умарова Т.М., Обидов З.Р. Коррозия двойных алюминиевых сплавов в нейтральных средах. – Германия: LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011. – 198 c.

18. Бердиев А.Э., Ганиев И.Н. Сплавы особо чистого и технического алюминия с редкоземельными металлами, сурьмой и элементами подгруппы германия: монография / РТСУ. – Душанбе, 2020. – 239 с.

19. Амонзода И.Т., Ганиев И.Н. Алюминиевый сплав АЖ2.18 с элементами II–IV периодической таблицы: монография / ТУТ. – Душанбе, 2020. – 272 с.

20. Свойства алюминиево-магниевого сплава АМг2 с титаном, ванадием и необием: монография / Ф.С. Давлатзода, Х.О. Одиназода, И.Н. Ганиев, Н.Ф. Иброхимов; ТТУ. – Душанбе, 2020. – 127 с.

Представлены результаты исследования механизма изменения размерной точности прецизионных деталей типа колец подшипников, воз­никающего из-за асимметрии эпюр остаточных напряжений относительно главных осей поперечных и продольных сечений колец, которые происходят в процессе релаксации. Особенно остро задача стабилизации геометрических параметров стоит перед производством прецизионных подшипников качения классов точности 6 и выше, которые широко используются в различных машинах и агрегатах. Даже незначительное изменение размеров в течение опреде­ленного интервала времени приводит к резкой потере точности этих под­шипников. Существующая технология и известные способы стабилизации геометрических показателей, такие как термическая обработка, низкотем­пературный отпуск, искусственное старение, малоэффективны, так как их использование на практике приводит к большим энергетическим затратам, а степень уточнения геометрических размеров и формы незначительна. Ввиду этого ра­боты по совершенствованию технологии стабилизации геометрических показателей прецизионных подшипников являются весьма актуальными. Объектом исследований в данной работе являются кольца подшипникового узла ременного натяжного устройства автомобиля (натяжных роликов) следующих типов: 2108-1006120-01, 2112-1006120-01. Контроль исследуемых параметров деталей проводился с применением следующего оборудования: дифрактометр МАР 3, координатно-измерительная машина FARO ARG EDGE. Как показывают исследования, стабилизация размеров деталей, а также значений отклонения от круглости (овальность) происходит на 15-й день после применения предлагаемого метода релаксации остаточных напряжений в прецизионных деталях типа колец подшипников, основанного на распространении ультразвуковой энергии через специальную жидкость (эффект кавитации).

Ключевые слова: подшипник, остаточные напряжения, релаксация, кавитация, овальность, параметры, автомобиль, контроль, среднее квадратичное отклонение, поле рассеяния, математическое ожидание, дисперсия, ультразвук.

Бабенко Марина Геннадьевна (Саратов, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры технологии и систем управления Саратовского государственного технического университета им. Ю.А. Гагарина,
e-mail: babenkomg@mail.ru.

Слесарев Сергей Валентинович (Саратов, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры технологии и систем управления Саратовского государственного технического университета им. Ю.А. Гагарина, e-mail: ser-slesarev@yandex.ru.

1. Слесарев С.В. Совершенствование технологии стабилизации остаточных напряжений в прецизионных деталях типа колец подшипников на основе применения ультразвуковой энергии: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Саратов, 2006. – 16 с.

2. Филимонов Е.В., Слесарев С.В. Влияние основных технологических факторов обработки на точностные параметры колец и их механические характеристики // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2006. – Т. 4, № 1. – С. 38.

3. Королев А.В., Бабенко М.Г., Слесарев С.В. Ультразвуковое снятие остаточных напряжений с использованием эффекта кавитации // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2009. – Т. 4, № 1 (42). – С. 52–56.

4. Королев А.В., Мелентьев В.А. Исследование технологии бокового выдавливания при изготовлении колец // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2007. – Т. 2, № 1 (24). – С. 41–45.

5. Управление качеством поверхности деталей машиностроения / Т.Г. Насад, А.Н. Васин, А.А. Казинский [и др.] // СТИН. – 2018. – № 7. – С. 30–32.

6. Болкунов В.В., Слесарев С.В. Релаксация остаточных напряжений в деталях машин энергией ультразвуковых колебаний сквозь жидкую среду // Наука, образование, производство: материалы междунар. науч.-техн конф., г. Брянск, 23–25 сентября 2014 г. / под общ. ред. М.Г. Шалыгина. – Брянск, 2014. – С. 19–24.

7. Анализ способов определения и устранения остаточных напряжений в трубных заготовках / С.П. Буркин [и др.] // Достижения в теории и практике трубного производства / УГТУ-УПИ. – Екатеринбург, 2004. – С. 87–97.

8. Мочалов Н.А., Белов М.И., Мочалов С.Н. Определение величины овализации и уровня остаточных напряжений при бухтовом волочении труб // Известия вузов. Цветная металлургия. – 2002. – № 1. – С. 24–27.

9. Бабенко М.Г., Слесарев С.В. Стабилизация геометрических характеристик деталей точного машиностроения // Металлообрабатывающие комплексы и робототехнические системы – перспективные направления научно-исследовательской деятельности молодых ученых и специалистов: материалы II Междунар. молодеж. науч.-техн. конф., г. Курск, 17–18 июня 2016 г.:
в 2 т. – Курск, 2016. – Т. 1. – С. 29–32.

10. Шур Д.M. Силовой метод определения остаточных напряжений // Заводская лаборатория. – 1959. – № 5. – С. 588–591

11. Дроздов В.М., Казанцев А.С. Оценка механических методов определения остаточных напряжений // Новые методы испытания и обработки материалов. – Минск: Наука и техника, 1975. – С. 23–29.

12. Поздеев А.А., Няшин Ю.И., Трусов П.В. Остаточные напряжения: теория и положения. – М.: Наука, 1982. – 112 с.

13. Радченко В.П., Саушкин М.Н. Расчет релаксации остаточных напряжений в поверхностно упрочненном слое цилиндрического изделия в условиях ползучести // Вестник Самарского государственного технического университета. Физ.-мат. науки. – 2001. – № 12. – С. 61–73.

14. Биргер И.А. Остаточные напряжения. – М.: Машгиз, 1963. – 232 с.

15. Колмогоров В.Л. Напряжения, деформации, разрушение. – М.: Металлургия, 1970. – 230 с.

16. Чернышев Г.Н., Попов А.Л., Козинцев В.М. Полезные и опасные остаточные напряжения // Природа. – 2002. – № 10. – С. 17–24.

17. Давиденков Н.Н. К вопросу о классификации и проявлении остаточных напряжений // Заводская лаборатория. – 1959. – № 3. – С. 318–319.

18. А.с. CCCPSU 1052550. Способ снятия остаточных напряжений в металлических деталях; MI1KC21D1/ 30B23P25/00 / Полнов В.Г., Могильнср М.Н., Сагалевич В.М. – № 3427966; заяв. 23.04.1982; опубл. 07.11.1983.

19. Пат. RU 2140842 C1. Способ вибростарения деталей / Королев А.В., Чистяков А.М., Кривега В.А., Моисеев В.Г. – № 97100284/02; заявл. 10.01.1997; опубл. 10.11.1999.

20. Пат. RU 2457100 C2. Способ релаксации остаточных напряжений / Королев А.В., Королев А.А., Королев А.А. – № 2010118995/02; заявл. 11.05.2010; опубл. 27.07.2012.

21. Королев Р.Д., Слесарев С.В. К вопросу определения поверхностных остаточных напряжений в материалах измерением твердости // Юность и знания – гарантия успеха: материалы междунар. науч.-техн. конф., г. Курск, 17–18 декабря 2014 г. / отв. ред.
М.С. Разумов. – Курск, 2014. – С. 176–177.

22. Королев А.В., Балаев А.Ф., Яковишин А.С. Технология снятия остаточных напряжений при многоцикловой обкатке колец подшипников // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2017. – № 1 (67). – С. 22–26.

23. Технология стабилизации остаточных напряжений в упругих чувствительных элементах приборов давления на основе применения ультразвуковой энергии / Т.А. Балтаев, А.В. Королев, А.А. Королев [и др.] // Сборка в машиностроении, приборостроении. – 2015. – № 12. – С. 39–41.

24. Буркин С.П., Шимов Г.В. Экспресс-анализ остаточных напряжений в трубах // Сталь. – 2012. – № 5. – С. 72–75.

25. Решетникова Е.П., Бочкарев П.Ю., Захаров О.В. Комплекс математических моделей для контроля технически сложных поверхностей на мобильных координатно-измерительных машинах // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2015. – Т. 17, № 3. – С. 48–60.

Одной из основных задач современного материаловедения является повышение ресурса и надежности оборудования. В добывающих отраслях промышленности строительство нефтяных и газовых скважин сопряжено со значительным износом наружной поверхности бурильного инструмента, в особенности на горизонтальных интервалах, поэтому для ремонта бурильных труб применяют различные технологии наплавки, как восстановления наружного диаметра, так и удлинения замковых соединений.

При производстве сварочных работ по удлинению замкового соединения наплавляемый слой перекрывает участки сварки трением и ЗТВ (зона термического влияния) на высаженной части трубы и замка. Влияние наплавки на основной металл и сварной шов в данном случае недостаточно изучено.

Настоящая работа направлена на определение роли наплавки в формировании структуры и механических свойств низколегированных перлитных сталей.

Исследовали структуру наплавок, ЗТВ наплавок, зону сварки трением, перекрытие ЗТВ наплавки и ЗТВ сварного шва. Показано слабое влияние на механические свойства перекрытия зон. Механические свойства до и после создания соединений почти не отличались. Определены размеры зерен и межпластинчатые расстояния. Размеры элементов структуры, пластинок у второго (внешнего) слоя наплавки почти в 1,5 раза меньше размеров реек и межпластинчатого расстояния в других областях изделий, но пластинчатая структура перлита сохранялась, ферритных полей мало.

Это означает, что возможно применение конструкции бурильных труб, изготовленных из перлитных среднеуглеродистых низколегированных сталей, в случае их соединения сваркой трением.

Ключевые слова: бурильная труба, сварка трением, зона термического влияния, замковое соединение, наплавленный слой, перлит, феррит, аустенит, твердость, ударная вязкость, конструкционная прочность.

Лаптев Сергей Константинович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры металловедения, термической и лазерной обработки металлов Пермского национального исследовательского политехнического университета,
e-mail: sklaptev@bk.ru.

Шацов Александр Аронович (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры металловедения, термической и лазерной обработки металлов Пермского национального исследовательского политехнического университета, e-mail: shatsov@pstu.ru.

Гребеньков Сергей Константинович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, ведущий инженер кафедры металловедения, термической и лазерной обработки металлов Пермского национального исследовательского политехнического университета, e-mail: drive@rtural.ru.

1. Структура и свойства низкоуглеродистой трубной стали 17Г1С–У, микролегированной бором / А.А. Бабенко, В.И. Жучков, Н.И. Сельменских, А.Г. Уполовникова // Известия вузов. Черная металлургия. – 2018. – Т. 61, № 10. – С. 774–779.
2. Углов В.А., Зайцев А.И., Родионова И.Г. Основные направления развития металлургической технологии для обеспечения современных требований по уровню и стабильности технологических и служебных свойств стали // Черная металлургия. Бюллетень научно-технической и экономической информации. – 2012. – № 3 (1347). – С. 85–94.
3. Иоффе А.В., Денисова Т.В., Тетюева Т.В. Особенности формирования структуры в низколегированной стали 08ХМФБЧА при закалке и отпуске // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2012. – № 10. – С. 34–38.
4. Гольдштейн М.И., Грачев С.В., Векслер Ю.Г. Специальные стали. – М.: Изд-во МИСИС, 1999. – 408 с.
5. Tribological characterization of the drill pipe tool joints reconditioned by using welding technologies / М. Caltaru, М. Badicioiu, R.G. Ripeanu, А. Dinita, М. Minescu, Е. Laudacescu // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering – 2018. – Vol. 295. – 012010. DOI: 10.1088/1757-899X/295/1/012010
6. Corrosion of drill pipes in high mineralized produced waters / I. Chudyk, L. Poberezhny, A. Hrysanchuk, L. Poberezhna // 6th Int. Conf. “Fracture Mechanics of Materials and Structural Integrity” Procedia Structural Integrity, Lviv, Ukraine, June 3–6, 2019. – Lviv, Ukraine, 2019. – Vol. 16. – Р. 260–264.
7. A new method to determine the required impact toughness for petroleum drill pipe used in critical sour environment / L. Han, F. Hu, H. Wang, Y. Feng, H. Li // Procedia Engineering. – 2011. – Vol. 16. – P. 667–672. DOI: 10.1016/j.proeng.2011.08.1139
8. Янтурин А.Ш., Султанов Б.З. Спиральная деформация колонны труб в наклонной скважине // Нефть и газ. – 1977. – № 5. – С. 15–20.
9. Failure analysis on fracture of a S135 drill pipe / H. Yan, Z. Xuehu, B. Zhenquan, Y. Chengxian // Procedia Materials Science. – 2014. – Vol. 3. – P. 447–453. DOI: 10.1016/j.mspro.2014.06.075
10. Fangpo L. Investigation on impact absorbed energy index of drill pipe // Engineering Failure Analysis. – 2020. – Vol. 118. – 104823.
11. Material effects on risk assessment of residual life of oil drilling rig pipe / A. Sedmak, A. Grbović, S. Kirin, Ž. Šarkočević, R. Zaidi // Procedia Structural Integrity. – 2020. – Vol. 28. – P. 1315–1320.
12. Emrea H.E., Kaçarb R. Effect of post weld heat treatment process on microstructure and mechanical properties of friction welded dissimilar drill pipe // Materials Research. – 2015. – Vol. 18 (3). – Р. 503–508. DOI: 10.1590/1516-1439.308114
13. Priymak E., Atamashkin A., Stepanchukova A. Effect of post-weld heat treatment on the mechanical properties and mechanism of fracture of joint welds made by thompson friction welding // Materials Today: Proceedings. – 2019. – Vol. 11. – Р. 295–299.
14. Фонштейн М.Н. Фундаментальные особенности фазовых превращений низколегированных сталей при термической обработке из межкритического интервала температур // Фазовые и структурные превращения в сталях: сб. науч. тр. / под ред. В.Н. Урцева. – Магнитогорск, 2008. – Вып. 5. – С. 62–75.
15. Кристиан Д., Ройтбурд А.Л. Теория превращений в металлах и сплавах: пер с англ. // Термодинамика и общая кинетическая теория. – М.: Мир, 1978. – Ч. 1. – 807 с.
16. Сароян А.Е. Трубы нефтяного сортамента: справ. – М.: Недра, 1987. – 504 с.
17. Сароян А.Е. Бурильные колонны в глубоком бурении. – М.: Недра, 1979. – 231 с.
18. Концепция карбидного конструирования сталей повышенной хладостойкости / В.И. Горынин, С.Ю. Кондратьев, М.И. Оленин, В.В. Рогожкин // Металловедение и термическая обработка металлов. – 2014. – № 10. – С. 32–37.
19. Рекин С.А. Совершенствование технологии эксплуатации бурильной колонны (на примере АО «Пурнефтегазгеология»): дис. … канд. техн. наук. – Самара, 1997. – 137 с.
20. Эрлих Г.М. Эксплуатация бурильных труб. – М.: Недра, 1969. – 312 с.
21. Dong L., Zhu X., Yang D. Study on mechanical behaviors of double shoulder drill pipe joint thread // Petroleum. – 2019. – Vol. 5. – Р. 102–112. DOI.org/10.1016/j.petlm.2018.01.004
22. Рекин С.А., Янтурин А.Ш. Устойчивость, упругая деформация, износ и эксплуатация бурильных и обсадных колонн // Механика системы «колонна – скважина – пласт». – СПб.: Недра, 2005. – 439 с.
23. Файн Г.М., Неймарк А.С. Проектирование и эксплуатация бурильных колонн для глубоких скважин. – М.: Недра, 1985. – 237 с.
24. Лачинян Л.А. Работа бурильной колонны. – М.: Недра, 1992. – 212 с.
25. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластическим деформированием. – М.: Машиностроение, 1987. – 328 с.

Исследованы проблемы качества, возникающие при освоении современных передовых видов насосов API, пока еще редко встречающихся на территории Российской Федерации. Рассмотрены типичные отказы таких изделий, отмечены конструктивные и эксплуатационные отличия от обычных насосов. Проведены обзор усталостных разрушений резьбовых соединений и поиск эффективных методов управления и контроля микроструктуры для гарантии качества. Реализован классический порядок определения причин отказов, включая экспертизу качества штоков, металлографическое исследование типичного для нефтяной отрасли изделия, фрактографию разрушения.

Сделаны предположения относительно схожести разрушений, полученных в разных эксплуатационных условиях, показаны общие закономерности. Для разъяснения системности разрушений выполнены аналитические расчеты по модифицированной формуле Инглиса. Таблично представлены нелинейные распределения напряжений под профилем конической резьбы API. Подробно рассмотрена существенная концентрация напряжений под впадиной резьбы, достигающая пятикратных номинальных напряжений по телу детали за резьбой. Обоснованы причины и конструктивные факторы повышенных напряжений.

Сделаны выводы о критичности девиаций микроструктуры проката одного завода-изготовителя. Показана корреляция типов микроструктуры и наработки изделия на отказ. Пояснена приемлемость различных микроструктур вдали от концентраторов напряжений и критичность во впадинах резьбы. Сделан вывод о необходимости управления и контроля за критическими девиациями микроструктуры в районе концентраторов напряжения для гарантии качества.

Проведены обзор и оценка подходов по обеспечению гарантии качества деталей насосов API. Выделены особенно эффективные меры, показана возможность комбинирования методов упрочнения. Объяснена недостаточность классических методов металлургии для решения проблемы повышения качества объектов исследования.

Ключевые слова: разрушение резьбы, надежность, долговечность, штанговый насос, трещиностойкость, расчет на усталость, конечно-элементный анализ, улучшение качества, ТВЧ, обкатка резьбы роликами, API.

Мольцен Станислав Николаевич (Пермь, Россия) – студент кафедры металловедения и термической обработки металлов Пермского национального исследовательского политехнического университета; директор по качеству
АО «ЭЛКАМ-нефтемаш», e-mail: stanislav@vputehod.ru.

Кравченко Андрей Владимирович (Пермь, Россия) – студент кафедры металловедения и термической обработки металлов Пермского национального исследовательского политехнического университета; инженер по качеству
АО «ЭЛКАМ-нефтемаш», e-mail: andrew@vputehod.ru.

Симонов Юрий Николаевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой металловедения и термической обработки металлов Пермского национального исследовательского политехнического университета, e-mail: stanislav@vputehod.ru.

Полежаев Роман Михайлович (Пермь, Россия) – соискатель кафедры металловедения и термической обработки металлов Пермского национального исследовательского политехнического университета; технический директор АО «ЭЛКАМ-нефтемаш», e-mail: prm@elkam.ru.

1. Георгиев М.Н., Симонов Ю.Н. Трещиностойкость железоуглеродистых сплавов: монография. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2013. – 418 с.
2. Дефекты и повреждения деталей и конструкций: монография / В.М. Кушнаренко, В.С. Репях, Е.Ю. Чирков, Е.В. Кушнаренко; Оренбург. гос. ун-т. – Оренбург, 2011. – 402 с.
3. Фрактография и атлас фрактограмм / пер. с англ. Е.А. Шура; под ред. М.Л. Бернштейна. – М.: Металлургия, 1982. – 489 с.
4. Breen D.H., Wene E.M. Fatigue in machines and structures-ground vehicles // Fatigue and Microstructure / American Society for Metals, Metals Park OH. – 1979. – 77 р.
5. Atlas of fatigue curves / ed. by Howard E. Boyer; Senior Technical Editor American Society for Metals. – 1990. – 534 р.
6. Симонов Ю.Н., Георгиев М.Н., Симонов М.Ю. Основы физики и механики разрушения: учеб. пособие для вузов. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. – 203 с.
7. Симонов Ю.Н., Симонов М.Ю. Физика прочности и механические испытания металлов: курс лекций. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2020. – 199 с.
8. Callister W.D., Rethwisch D.G. Materials Science and Engineering AN INTRODUCTION / The University of Utah. The University of Iowa. – U.S.A.: Wiley, 2014. – 990 p.
9. Heidersbach R. Metallurgy and corrosion control in oil and gas production. – John Wiley & Sons, Inc., 2011. – 293 р.
10. Грудинин В.Г., Пачковский П.А. Выбор допускаемых напряжений при расчете соединений // Молодежный вестник ИРГТУ. – 2017. – № 2. – С. 8.
11. Tada H., Paris P.C., Irwin G.R. The stress analysis of cracks handbook. – New York: ASME, 31. NACE, 2000.– 515 p.
12. Штремель М.А. Разрушение: монография: в 2 кн. Кн. 1. Разрушение. – М.: Изд-во МИСиС, 2015. – 976 с.
13. Feargal P.B. Fatigue and fracture mechanics analysis of threaded connections / Department of Mechanical Engineering University College. – London, 1992. – 402 р.
14. Николаева Е.А. Основы механики разрушения: учеб. пособие. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2010. – 103 с.
15. Никифоров А.Д. Точность и технология изготовления метрических резьб. – М.: Высшая школа, 1963. – 181 с.
16. Комарова Т.А., Кузьмин Ю.С., Федосов В.Г. К вопросу о концентрации напряжений в резьбовом соединении главного уплотнения реактора типа ВВЭР / ОАО «Ижорские заводы». – СПб., 2010. – 8 с.
17. Справочник металлиста. Т. 1. Свойства и выбор железа и сталей / Американское общество металловедов. – 9-я ред. – 1987. – 67 с.
18. Shigley J.E., Mischke C.R. Mechanical engineering design. – 5th ed. – McGraw-Hill, New York, 1989. – 123 p.
19. Irwin G.R. Plastic zone near a crack and fracture toughness // Proc. 7th Sagamore Conf. – New York: Raquette Lake, 1960. – P. IV-63. 
20. Yokobori T. Fatigue crack propogation as successive stochastic process // Report Research Inst. Strength Fract. Mater. Tohoku Univ. – 1971. – Vol. 6. – P. 18.
21. Штремель М.А. Прочность сплавов: учеб. для вузов. Ч. 2. Деформация. − М.: Изд-во МИСиС, 1997. − 537 с.
22. Песин М.В. Повышение надежности резьбовых соединений нефтегазовых изделий // Технология машиностроения. – 2011. – № 9. – С. 49–50.

Целью работы является повышение эффективности обработки глубоких отверстий в деталях типа труба путем применения разработанной и опробованной установки управляемого сверления. Преимущество данной установки в том, что ее можно использовать на любом металлорежущем производстве, в котором при производстве цилиндрических деталей вращения в технологическом процессе применяется операция сверления глубоких отверстий. Предлагаемая установка обеспечивает управление и контроль параметров режущего инструмента при глубоком сверлении труб различного назначения за счет контроллера и датчиков, которые монтируются на специальное оборудование, предназначенное для обработки глубоких отверстий. Установленные датчики контролируют такие параметры, как вращение инструмента, подача, вращение детали, биение по наружной поверхности детали, толщина стенки детали при обработке. Перемещения режущего инструмента сверлильной головки, в которой установлен датчик контроля разностенности с применением смазочно-охлаждающей жидкости, подаваемой к головке, в качестве контактной среды, обеспечивают работу датчика контроля толщины стенки. Контроллер обрабатывает данные, полученные от всех датчиков, и направляет импульсный сигнал, тем самым вносит соответствующие корректировки в работу всей установки. Согласно поставленному эксперименту и проведенному анализу установлено, что установка позволяет производить корректировку отклонения оси отверстия от оси вращения детали на всей длине отверстия в пределах 0,5 мм, а также обеспечить равностенность не более 1 мм. Полученные результаты показывают целесообразность применения установки управляемого сверления для производства труб широкого назначения, в том числе и нефтегазовой промышленности.

Ключевые слова: обработка глубоких отверстий, увод оси отверстия, отклонение оси отверстия, коррекция оси, сверление, сверлильная головка, прямолинейность, управляемое сверление, равностенность, сверление труб.

Мышкин Максим Иванович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры инновационных технологий машиностроения Пермского национального исследовательского политехнического университета, e-mail: maxixam85@mail.ru.

Фархуллина Ирина Сергеевна (Пермь, Россия) – студентка базовой кафедры специального машиностроения Пермского национального исследовательского политехнического университета, e-mail: maxixam85@mail.ru.

1. Обработка глубоких отверстий / Н.Ф. Уткин, Ю.И. Кижняев, С.К. Плужников [и др.]. – Л.: Машиностроение, 1988. – 269 с.

2. Подураев В.Н., Суворов А.А., Барзов А.А. О влиянии скорости резания на уводы при глубоком сверлении // Известия вузов. – 1976. – № 1. – С. 182–184.

3. Потягайло М.В. Изготовление глубоких и точных цилиндрических отверстий. – М.; Л.: Машгиз,
1947 – 108 с.

4. Светлицкий В.А., Мещеряков Р.К., Ушаков А.И. Расчет погрешностей обработки глубоких отверстий // Известия вузов. – 1977. – № 5. – С. 167–171.

5. Суслов А.Г., Дальский A.M. Научные основы технологии машиностроения. – М.: Машиностроение, 2002. – 684 с.

6. Троицкий Н.Д. Глубокое сверление. – Л.: Машиностроение, 1971. – 276 с.

7. Pfleghar F. Aspecte zur konstruktiven // Gestaltung von EinlippenTiefbohrverkzeugen. – 1997. – Vol. 67, no. 4. – P. 211–218.

8. Sakuma K., Taguchi А., Katsuvi А. Study on deep hole boring by BTA system solid boring tool // Bulletin of the Japan Society of Precision Engineering. – 1980. – № 3. – P. 143–148.

9. Stockert R., Weber U. Auslegung von einschneidigen Tiefbohrverkzeugen mit zwei Einzelschneiden // VDI-Zeitschrift. – 1978. – Vol. 120,
no. 22. – S. 1057–1061.

10. Stockert R. Beitrag zur konstruktiven Auslegung mehrschneidiger Tiefbohrverkzeugen // Industrie-Anzeiger. – 1977. – Vol. 99, no. 22. – S. 390–391.

11. Горелова А.Ю., Плешаков А.А., Кристаль М.Т. Методы повышения точности обработки глубоких отверстий // Известия Тул. гос. ун-та. Технологические науки. – 2013. – Вып. 7, ч. 2. – С. 363–370.

12. Подураев В.Н., Горелов В.А., Барзов А.А. Влияние геометрических параметров сверла на точность глубоких отверстий // Известия вузов. – 1976. – № 9. – С. 180–183.

13. Подураев В.Н., Суворов А.А., Барзов А.А. О влиянии разнообрабатываемости на точность обработки глубоких отверстий // Известие вузов. – 1975. – № 10. – С. 141–144.

14. Царенко М.А. Твердосплавное сверло для обработки глубоких отверстий. Станки и инструмент. – 1965. – № 3. – С. 28–33.

15. Царенко М.А. Исследование глубокого сверления трудно обрабатываемой стали сверлами с внутренним удалением стружки: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Саратов, 1967. – 16 с.

16. Черничкин С.А. Кольцевое сверление и обработка глубоких отверстий. – М.: Машиностроение, 1964. – 239 с.

17. Носков В.В., Пациора А.П. Уникальные возможности механической обработки глубоких отверстий // Оборудование и инструмент: междунар. инф.-техн. журн. – 2008. – № 5. – С. 56–57.

18. Поповская Е.В., Черный А.П. Управление отводом стружки при глубоком сверлении // Станки и инструмент. – 1978. – № 6. – С. 32–34.

19. Троицкий Н.Д. О причинах уводов при глубоком сверлении. – Л.: Машиностроение, 1957. – 52 с.

20. Соловьев А.И. Исследование и разработка технологических способов повышения точности и производительности обработки глубоких отверстий: автореф. дис. … канд. техн. наук. – М.: СТАНКИН, 1985. – 20 с.

21. Ушаков А.И. Колебания борштанги глубокорасточного станка // Известия вузов. – 1973. – № 12. – С. 139–144.

22. Фридман Ю.М. Расчет направляющих сверла при скоростном сверлении глубоких отверстий // Производство и эксплуатация инструмента. Опыт уральских заводов. – М.; Свердловск: Машгиз, 1955. – Вып. 7. – C. 116–129.

23. Холмогорцев Ю.П. Оптимизация процессов обработки отверстий. – М.: Машиностроение, 1984. – 184 с.

24. Немцев Б.А., Шаманин А.А., Кижняев Ю.И. Переоборудование и оснащение универсальных токарно-винторезных станков для обработки глубоких отверстий // Металлообработка. – 2006. – № 3 (33). – С. 5–7.

25. Рыжаков Ф.Л. Опыт сверления глубоких отверстий на тяжелых станках // Машиностроитель. – 1963. – № 3. – С. 31–38.

Представлены основные этапы получения прокладок уплотнительных из терморасширенного графита. Предложена методика получения математической модели динамики процесса вырубки этих прокладок на прессовом оборудовании.

Процедура получения модели состоит из двух взаимосвязанных этапов. На первом этапе с помощью эксперимента получена зависимость технологической силы процесса вырубки от перемещения рабочего органа, которая имеет ряд особенностей из-за специфических свойств терморасширенного графита. Приведены принципиальная схема эксперимента и его результаты, которые аппроксимировались в виде аналитических зависимостей на основе метода наименьших квадратов.

Разработана расчетная схема динамики процесса вырубки, учитывающая динамическую взаимосвязь между двигателем, исполнительным органом в виде кривошипно-ползунного механизма пресса и обрабатываемым материалом. С учетом принятых допущений построена приведенная к кривошипному валу динамическая модель и рассчитаны основные ее геометрические, массовые, а также силовые параметры. Рассмотрены основные этапы функционирования прессового оборудования в процессе вырубки. Основные параметры сведены в соответствующую таблицу, элементы которой использованы при составлении сформированной математической модели. При этом учтены конструктивно-технологические особенности пресса и выделены этапы его работы (рабочий и холостой ход). Структура системы уравнений движения нелинейная и учитывает характеристику и вид технологической силы вырубки, аналитическое значение которой получено на основе проведенных экспериментов.

Реализация решения этих уравнений осуществляется с помощью программного модуля DYNAM с использованием метода Рунге – Кутты четвертого порядка. Представлен ряд элементов модуля. В качестве примера приведена графическая иллюстрация одного из результатов расчета. По результатам проведенных исследований сделаны выводы.

Ключевые слова: терморасширенный графит, процесс вырубки, прокладки уплотнительные, прессовое оборудование, технологическая сила, кривошипно-ползунный механизм, эксперимент, метод наименьших квадратов, расчетная схема, математическая модель, уравнения движения.

Кобитянский Алексей Ефимович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры инновационных технологий машиностроения Пермского национального исследовательского политехнического университета, e-mail: teorprakt20@mail.ru.

Белобородов Владимир Сергеевич (Пермь,
Россия) – аспирант кафедры инновационных технологий машиностроения Пермского национального исследовательского политехнического университета, e-mail: beloborodovvova@mail.ru.

1. Материалы графитовые листовые (МГЛ) и прокладки из терморасширенного графита (ТРГ) [Электронный ресурс]. – URL: http://yrel77.ru/?page_id=426 (дата обращения: 02.05.2020).
2. Белова М.Ю., Исаев О.Ю., Смирнов Д.В. Разработка первого межгосударственного стандарта на материалы из терморасширенного графита // Актуальные проблемы порошкового материаловедения: материалы междунар. науч.-техн. конф., посвященной 85-летию со дня рождения академика В.Н. Анциферова, г. Пермь, 26–28 ноября 2018 г. – Пермь, 2018. – С. 391–394.
3. Кобитянский А.Е., Плюснина М.А. Определение ударной нагрузки при моделировании динамики процесса вырубки уплотнения из терморасширенного графита // Электрофизические методы обработки в современной промышленности: материалы II Междунар. науч.-практ. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов, г. Пермь, 18–20 декабря 2018 г. – Пермь, 2019. – С. 250–253.
4. Караваев Д.М. Композиционные материалы на основе терморасширенного графита для эксплуатации при температурах до 500 °С: дис. … канд. техн. наук: 05.16.06. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2016. – 16 с.
5. Бурдуковский В.Г., Инатович Ю.В. Оборудование кузнечно-штамповочных цехов. Кривошипные машины: учеб. пособие. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2018. – 168 с.
6. Кузнечно-штамповочное оборудование: учеб. для вузов / под ред. Л.И. Живова. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 560 с.
7. Иванов Ю.В. Научное обоснование и реализация технических решений для улучшения виброакустических характеристик кузнечно-прессовых машин и агрегатов: дис. … д-ра техн. наук: 05.02.09 / ИжГТУ им. М.Т. Калашникова. – Ижевск, 2017. – 329 с.
8. Механические свойства композиционного материала на основе терморасширенного графита / Д.М. Караваев, А.М. Ханов, А.И. Дегтярев, Л.Е. Макарова, Д.В. Смирнов, О.Ю. Исаев // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2012. – Т. 14, № 1 (2). – С. 562–564.
9. Универсальная электромеханическая испытательная машина instron 3369 [Электронный ресурс]. – URL: http://ckp.tsu.ru/about/equipment/7/21/ (дата обращения: 03.05.2020).
10. Instron introduces the newest version of bluehill software. – URL: https://www.instron.ru/-/media/literature-library/press-releases/2010/05/bh3-press-release.pdf (accessed 03 May 2020).
11. Линник Ю.В. Метод наименьших квадратов и основы математико-статистической теории обработки наблюдений. – 2-е изд., доп. и испр. – М.: Гос. изд-во физ.-мат. лит., 1962. – 349 с.
12. Губанов B.C. Обобщенный метод наименьших квадратов. Теория и применение в астрометрии. – СПб.: Наука, 1997. – 318 с.
13. Мусатов М.В., Львов А.А. Анализ моделей метода наименьших квадратов и методов получения оценок // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2009. – Т. 4, № 2 (43). – С. 137–140.
14. Пономарев И.В., Славский В.В. О геометрической интерпретации метода наименьших квадратов // Известия Алтайского государственного университета. – 2012. – № 1-1 (73). – С. 119–121.
15. КД2322. Пресс однокривошипный простого действия открытый наклоняемый [Электронный ресурс]. – URL: http://stanki-katalog.ru/sprav_kd2322.htm (дата обращения: 24.09.2020).
16. Теория механизмов и машин: учеб. для вузов / К.В. Фролов [и др.]; под ред. К.В. Фролова. – М.: Высшая школа, 2002. – 496 с.
17. Механика машин: учеб. пособие для втузов / под ред. проф. Г.А. Смирнова. – М.: Высшая школа, 1996. – 511 с.
18. Теория механизмов и машин: учеб. пособие / М.З. Коловский, А.Н. Евграфов, Ю.А. Семенов, А.В. Слоущ. – М.: Академия, 2006. – 560 с.
19. Левитский Н.И. Теория механизмов и машин. – М., 1979. – 576 с.
20. Зубов В.А., Лисицын В.Д. Динамика механизмов с упругими звеньями. – Л.: Изд-во ЛПИ, 1971. – 168 с.
21. Коловский М.З. Динамика машин. – Л.: Машиностроение, 1989. – 262 с.
22. Дьяконов В.П. MATLAB. Полный самоучитель. – М.: ДМК Пресс, 2012. – 768 с.
23. Ревинская О.Г. Основы программирования в MatLab: учеб. пособие. – СПб.: БХВ-Петербург, 2016. – 208 с.
24. Демченко В.В. Метод Рунге – Кутты решения задачи Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений первого порядка: учеб.-метод. пособие по курсу «Вычислительная математика» / МФТИ. – М., 2004. – 20 с.
25. Мышенков В.И., Мышенков Е.В. Численные методы. Ч. 2. Численное решение обыкновенных дифференциальных уравнений: учеб. пособие для студ. спец. 073000 / МГУЛ. – М., 2005. – 109 с.
26. Демидович Б.П., Марон И.А., Шувалова Э.З. Численные методы анализа. Приближение функций, дифференциальные и интегральные уравнения: учеб. пособие. – 5-е изд., стер. – СПб.: Лань, 2010. – 400 с.

Лазерная сварка в среде защитных газов нашла применение в промышленном производстве при изготовлении изделий различной номенклатуры. Однако эффективность процесса значительно снижается при поглощении части энергии лазерного луча плазменным факелом, формирующимся у поверхности металла в зоне сварки, а также в канале проплавления. Подобное негативное влияние в значительной мере может быть снижено проведением процесса лазерной сварки в вакууме. Лазерная сварка в вакууме позволяет достигнуть параметров проплавления, близких к параметрам проплавления, наблюдаемым при электронно-лучевой сварке, даже при низких степенях вакуумирования камеры сварочной установки. Оценка процессов над зоной лазерной сварки и в канале проплавления может производиться по параметрам вторично-эмиссионных сигналов, регистрируемых в процессе сварки. Плазменный факел при лазерной сварке в вакууме является проводящей средой для вторично-эмиссионного тока, что позволяет произвести оценку плазменного облака. Возникновение плазменного облака обусловливается ионизацией металлических паров при взаимодействии с мощным лазерным излучением. При этом ток, регистрируемый коллектором заряженных частиц, имеет колебательный характер. Оценка значений регистрируемого вторично-эмиссионного тока с использованием математического аппарата производилась после фильтрации с использованием прямого и обратного преобразования Фурье. Зафиксировано, что зависимость плотности среднего значения вторично-эмиссионного тока от напряжения между коллектором заряженных частиц и обрабатываемым изделием электронного тока имеет характер, близкий к линейному. Проведенные расчеты параметров плазмы показывают, что при приложении к электроду потенциала, равного потенциалу плазмы, происходит насыщение регистрируемого вторично-эмиссионного тока, связанное с полным отбором тока из плазмы.

Ключевые слова: лазерная сварка, сварка в вакууме, плазменный факел, ионизация металлических паров, вторично-эмиссионный сигнал, коллектор заряженных частиц, эмиссия электронов, плазменное облако, зонд Ленгмюра, концентрация и электронная температура плазмы, вольт-амперная характеристика.

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.

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

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

Ериков Алексей Петрович (Пермь, Россия) – доцент Пермского военного института войск национальной гвардии Российской Федерации, e-mail: yerikov@yandex.ru.

1. Gapontsev V.P. Fiber lasers burst a laser industry // Proc. of the 12th Int. Laser Physics Workshop (LPHYS’03), Hamburg, 25–29 August 2003. – Hamburg, 2003. – P. 53.
2. Holzer M., Rominger V., Havrilla D. Laser results in industrial welding of thick sheets with high power trudisk lasers and optimized peripheral components // Physics Procedia of Lasers in Manufacturing. – Munchen, 2010. – P. 296–301.
3. Schlueter H. Advances in industrial power lasers // Proc. SPIE. – 2005. – Vol. 5777. – P. 8–15.
4. Лазерная сварка в вакууме – перспективная сварочная технология изготовления изделий ответственного назначения / В.Я. Беленький, Д.Н. Трушников, Е.М. Федосеева [и др.] // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2014. – Т. 16, № 4. – С. 71–81.
5. Letyagin I.Y., Trushnikov D.N., Belenkiy V.Y. Benefits and prospects of laser welding application in vacuum // IV Sino-Russian ASRTU Symp. on Advanced Materials and Processing Technology, KnE Materials Science, Ekaterinburg, Russian, 23–26 June 2016. – Ekaterinburg, Russian, 2016. – Vol. 2016. – P. 90–94.
6. Вайлер С. Дисковые лазеры для промышленности // Фотоника. – 2009. – № 3. – С. 10–13.
7. Spectral diagnostics of a vapor-plasma plume produced during welding with a high-power ytterbium fiber laser / V.N. Petrovskiy, N.M. Prokopova, P.Yu. Shcheglov [et al.] // Laser Phys. Lett. – 2010. – Vol. 7. – Р. 396.
8. Воздействие лазерного излучения на материалы / Р.В. Арутюнян, В.Ю. Баранов, В.А. Большов [и др.]. – М.: Наука, 1989. – 367 с.
9. Fundamental phenomena during vacuum laser welding / Y. Arata, N. Abe, T. Oda, N. Tsujii // Proc. of ICALEO '85 Materials Processing Symp., San Francisco, California, USA, 1–14 November 1985 / Laser Inst. of America. – 1985. – Vol. 44. – P. 1–7.
10. Deep penetration welding with high-power laser under vacuum / S. Katayama, Y. Abe, M. Mizutani, Y. Kawahito // Transactions of JWRI. – 2011. – Vol. 40 (1). – P. 15–19.
11. Development of deep penetration welding technology with high brightness laser under vacuum / S. Katayama, A. Yohei, M. Mizutani, Y. Kawahito // Physics Procedia. – 2011. – Vol. 12. – P. 75–80.
12. Koleva E., Mladenov G., Vutova K. Calculation of weld parameters and thermal efficiency in electron beam welding // Vacuum. – 1999. – Vol. 53. – P. 67–70.
13. Летягин И.Ю., Беленький В.Я., Трушников Д.Н. О связи энергетических параметров вторично-эмис­сионных сигналов из зоны лазерной сварки в вакууме с параметрами проплавления металла // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2017. – Т. 19, № 3. – С. 193–206.
14. Reisgen U., Olschok S., Jakobs S. A comparison of electron beam welding with laser beam welding in vacuum // 9th Int. Conf. Beam Technology, Halle, Germany, 24–25 Аpril, 2013. – Halle, Germany, 2013. – P. 7.
15. Исследование паро-плазменного факела при сварке мощным волоконным лазером / П.Ю. Щеглов, С.А. Успенский [и др.] // Научная сессия НИЯУ МИФИ-2011: сб. науч. тр., г. Москва, 1–5 февраля 2011 г. – М., 2011. – Т. 2. – С. 90.
16. Исследование паро-плазменного сварочного факела при сварке мощным иттербиевым волоконным лазером / В.Н. Петровский, С.А. Успенский [и др.] // Ядерная физика и инжиниринг. – 2011. – Т. 2, № 2. – С. 159–165.
17. Fundamental study of laser plasma reduction method in high power CO2 Laser / T. Ishide, S. Shono, T. Ohmae, H. Yoshida, A. Shinmi // Welding, Proc. of LAMP ’87, HTSJ & JLPS, Osaka, (1097). – 1995. – Vol. 32-2. – P. 109–112.
18. On the connection between the energy parameters of secondary emission signals from the laser beam welding zone in vacuum with the parameters of metal penetration / I.Yu. Letyagin, V.Ya. Belenkiy, D.N. Trushnikov, S. Pang // Journal of Physics: Conference Series. – 2018. – Vol. 1109. – P. 9.
19. Исследование вторично-эмиссионных сигналов из зоны воздействия лазерного луча при лазерной сварке в вакууме / И.Ю. Летягин, Д.Н. Трушников, В.Я. Беленький [и др.] // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2018. – Т. 20, № 3. – С. 106–114.
20. Secondary-emission signals in plasma above the laser beam affected zone during a vacuum laser welding / I.Yu. Letyagin, V.Ya. Belenkiy, D.N. Trushnikov, S. Pang, Ya.V. Lyamin // Int. Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering (IJITEE). – 2019. – Vol. 8, iss. 8. – P. 3241–3246.
21. Analysis of the amplitude-time parameters of current pulses in a plasma during laser beam welding / I.Yu. Letyagin, V.Ya. Belenkiy, D.N. Trushnikov, S. Pang // IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. – 2020. – Vol. 759 – Art. 012015. – 7 p.
22. Исследование процессов в зоне воздействия лазерного луча на металл при лазерной сварке в вакууме / И.Ю. Летягин, В.Я. Беленький, Я.В. Лямин, А.П. Ериков // Вестник Пермского федерального исследовательского центра. – 2019. – № 3. – С. 20–29.
23. Козлов О.В. Электрический зонд в плазме. – М.: Атомиздат, 1969. – 293 с.
24. Ершов А.П., Довженко В.А., Кузовников А.А. Об обработке вольт-амперных характеристик зонда Ленг­мюра в немаксвелловской плазме. Физика плазмы. – 1981. – Т. 7, № 3. – С. 609–613.
25. Грановский В.Л. Электрический ток в газе. – М.: Наука, 1971. – 512 с.

Приведены результаты использования углов закручивания карданных валов и коэффициента полезного действия карданной передачи. Задача исследований заключается в совершенствовании методики расчета угла закручивания карданной передачи и коэффициента полезного действия карданной передачи с использованием теоретических и экспериментальных исследований, а для этого необходимо: провести испытания карданных передач, характеризуемые переменными значениями крутящего и тормозного моментов и изменением конструктивных параметров карданной передачи в каждом опыте; провести расчет погрешностей эксперимента. Для исследований использовался стенд для испытаний карданных передач на игольчатых подшипниках, который создает вращающий момент с помощью электродвигателя, а устройство нагружения выполнено гидравлическим, где нагрузка на карданную передачу создается с помощью гидравлического насоса и регулируемого дросселя. Для исключения перегрева рабочей жидкости в гидравлической системе имеется теплообменник, а для предупреждения превышения рабочего давления установлен предохранительный клапан, управляемый электроконтактным манометром, который в случае превышения рабочего давления срабатывает и направляет поток рабочей жидкости в гидравлический бак, при этом давление в гидравлической системе падает. В результате проведенных экспериментальным путем исследований по выявлению влияния длины карданной передачи, угла перекоса валов карданной передачи, нагрузки и частоты вращения карданной передачи на угол закручивания вала карданной передачи и коэффициент полезного действия карданной передачи получены регрессионные уравнения для определения угла закручивания от перечисленных выше параметров и коэффициент полезного действия карданной передачи для введения их в усовершенствованную методику расчета карданных передач.

Ключевые слова: карданная передача, карданный шарнир, шарнир неравных угловых скоростей, угол закручивания карданного вала, угол перекоса валов, коэффициент полезного действия, совершенствование методики расчета, полезная мощность, затраченная мощность, экспериментальное определение.

Кукушкин Евгений Владимирович (Красноярск, Россия) – старший преподаватель кафедры основ конструирования машин Сибирского государственного университета им. академика М.Ф. Решетнева, e-mail: ironjeck@mail.ru.

1. Erokhin M.N., Pastukhov A.G., Timashov E.P. Analysis of wear of the cardan cross the joints John Deer tractor // Traktori i Pogonske Mašine. – 2016. – Vol. 21,
no. 1. – P. 24–29.

2. Pastukhov A.G., Timashov E.P. Analytical model of temperature condition elementary interface of the cardan joint // Tractors and Power Machines. – 2018. – Vol. 23,
no. 1–2. – P. 43–50.

3 Меновщиков В.А., Ереско С.П. Исследование и совершенствование игольчатых подшипников карданных передач транспортно-технологических машин / КрасГАУ. – Красноярск, 2006. – 283 с.

4. Popov V.L. Kontaktmechanik und Reibung. Ein Lehr- und Anwendungsbuch von der Nanotribologie bis zur numerischen Simulation. – Springer-Verlag, 2009. – 328 p.

5. Popov V.L. Contact mechanics and friction. Physical principles and applications. – Springer-Verlag, 2010. – 362 p.

6. Hyun S., Robbins M.O. Elastic contact between rough surfaces: Effect of roughness at large and small wavelengths // Tribology International. – 2007. – Vol. 40, no. 10-12 – P. 1413–1422.

7. Johnson K.L. Contact mechanics / Cambridge University Press. – Cambridge, 1987. – 452 p.

8. Methodology and results of microstructural analysis of reinforced cardan crosses / A.G. Pastukhov, N.M. Degtyarev, A.V. Zakharin, E.P. Timashov // Traktori i Pogonske Mašine. – 2014. – Vol. 19, no. 2 – P. 41–46.

9. Меновщиков В.А. Повышение работоспособности игольчатых шарниров карданных передач приводов транспортно-технологических машин: дис. ... д-ра техн. наук: 05.02.02 / КрасГАУ. – Красноярск, 2006. – 329 с.

10. Меновщиков В.А. Повышение работоспособности игольчатых шарниров карданных передач приводов транспортно-технологических машин: автореф. дис. ... д-ра. тенх. наук: 05.02.02 / КрасГАУ. – Красноярск, 2006. – 36 с.

11. Стручков А.В. Исследование и совершенствование элементов гидромеханической трансмиссии гусеничного бульдозера: автореф. дис. ... канд. тенх. наук: 05.02.02 / СФУ. – Красноярск, 2009. – 22 с.

12. Малаховский Н.Э. Карданные передачи. – М.: МАШГИЗ, 1952. – 220 с.

13. Tightness and leakage in applying reinforced rubber sleeves to shafts / M.N. Erokhin, O.A. Leonov,
Yu.V. Kataev, O.M. Mel'nikov // Russian Engineering Research. – 2019. – Vol. 39, no. 6. – P. 459–462.

14. Leonov O.A., Shkaruba N.Zh., Vergazova Yu.G. Determining the tolerances in fitting for joints with interference // Russian Engineering Research. – 2019. –
Vol. 39, no. 7. – P. 544–547.

15. Makhovskaya Y.Y. Modeling of stationary frictional heating of a coated body // Journal of Friction and Wear. – 2019. – Vol. 40, no. 3. – P. 258–265.

16. Pastukhov A.G., Timashov E.P., Parnikova T.V. System approach to assessment of thermal stress of units of transmissions // Applied Engineering Letters. – 2017. – Vol. 2, no. 2 – P. 65–68.

17. Pastukhov A.G., Timashov E.P., Parnikova T.V. Monitoring of reliability of agricultural machinery on the basis of methods of thermodiagnostics of drive lines // Traktori i Pogonske Mašhine. – 2017. – Vol. 22, no. 1-2. – P. 31–38.

18. Pastukhov A.G., Timashov E.P. Assessment of reliability of cardan joints on the basis of analytical models ofthermal stress // Tekhnichny Servis Agropromislovy, Lisovy that Transport Compleksiv. – 2017. – Vol. 8. – P. 43–48.

19. Timashov E.P. Modeling of temperature condition of bearing mount assembly of the cardan joint // Innovation in Agrarian and Industrial Complex: Problems and Prospects. – 2019. – Vol. 2, no. 22. – P. 87–100.

20. Pastukhov A.G., Timashov E.P. Analytical model of temperature condition elementary interface of the cardan joint // Traktori i Pogonske Mašine. – 2018. – Vol. 23,
no. 1-2. – P. 43–50.

21. Adaptivity of thermal diagnostics method of mechanical transmission assemblies / A. Pastukhov,
E. Timashov, I.N. Kravchenko, T. Parnikova // Engineering for Rural Development. – 2020. – P. 107–113. DOI: 10.22616/ERDev2020.19.TF024

22. Pastukhov A.G., Timashov E.P. A finite element method in the system of thermodiagnostics of joints of cardan transfers // Current Problems of Agroengineering in the 21st Century. – 2018. – P. 373–378.

23. Сравнительный анализ конструкций испытательных стендов для испытания карданных шарниров / С.П. Ереско [и др.] // Сибирский журнал науки и технологий. – 2017. – № 18 (4). – С. 902–909.

24. Леонов И.В., Леонов Д.И. Теория механизмов и машин. – М.: Юрайт-Издат, 2009. – 239 с.

25. Ереско С.П. Регрессионный анализ многофакторных экспериментальных исследований (EREGRE): св-во об офиц. регистр. программы для ЭВМ № 2004610534 (РФ). – № 2003612713; заявл. 24.12.2003; опубл. 24.02.2004.

26. Совершенствование методики расчета коэффициента полезного действия карданной передачи с целью оптимизации ее конструктивных и эксплуатационных параметров / С.П. Ереско [и др.] // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. – 2017. – № 3. –
С. 25–45. DOI: 10.15593/24111678/2017.03.02

27. Кукушкин Е.В., Ереско Т.Т. Исследования коэффициента полезного действия карданной передачи // Актуальные проблемы авиации и космонавтики: материалы VI Междунар. науч. конф., г. Красноярск,
13–17 апреля 2020 г. – Красноярск, 2020. – С. 377–379.

28. Ереско С.П., Ереско Т.Т., Кукушкин Е.В. Совершенствование методики расчета угла закручивания карданной передачи // Решетневские чтения. – 2017. –
С. 564–567.

29. Кукушкин Е.В., Ереско Т.Т. Исследования углов закручивания карданного вала // Актуальные проблемы авиации и космонавтики: сб. ст. VI Междунар. науч. конф. творч. молодежи, г. Красноярск, 13–17 апреля 2020 г. – Красноярск, 2020. – С. 380–382.

30. Совершенствование методики расчета угла закручивания карданной передачи с использованием теоретических и экспериментальных исследований /
С.П. Ереско [и др.] // Сибирский журнал науки и технологий. – 2018. – № 19 (4). – С. 668–676. DOI: 10.31772/2587-6066-2018-19-4-668-676

Представлены результаты исследования применения плазменной сварки на токе обратной полярности относительно ремонта литейных дефектов изделий из алюминиевого сплава АК7Ч. Показана практическая возможность исправления литейных дефектов крупногабаритных отливок. Проведены сравнительные исследования возможности заварки дефектов в зависимости от вида подготовки поверхности.

Проведена оценка геометрических и прочностных характеристик мест заварки дефектов. Показано, что в зависимости от параметров режима и вида подготовки поверхности меняются размеры зоны термовлияния и величины цепочки газовых пор в зоне сплавления, причем в обоих вариантах эти величины находятся в пределах допуска, регламентированного ОСТом. Показано, что значения микротвердости основных зон мест ремонта примерно одинаковые, с небольшим расхождением в области зоны термовлияния, что позволяет говорить о равнопрочности сварного соединения.

Проведены исследования микроструктуры полученных образцов-свидетелей. Установлено, что в обоих случаях структура наплавленного металла имеет дендритное строение и соответствует структуре доэвтектических силуминов. Микроструктура состоит из слабо разветвленных дендритов твердого раствора кремния и других легирующих элементов в алюминии и тройной эвтектики, расположенной по границам дендритных ячеек. Таким образом, при заварке дефекта формируется микроструктура, идентичная структуре отливки.

Ключевые слова: плазмотрон, обратная полярность тока, плазменная сварка, плазменные технологии, высоконцентрированные источники энергии, литейные алюминиевые сплавы, сжатая дуга, катодная очистка, микротвердость, микроструктура, металлография.

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

Щицын Юрий Дмитриевич (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор, завкафедрой сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета, e-mail: shicin@pstu.ru.

Никулин Роман Германович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального
исследовательского политехнического университета,
e-mail: nikromonger.ro@gmail.com.

Ольшанская Татьяна Васильевна (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета, e-mail: tvo66@rambler.ru.

Загребин Дмитрий Сергеевич (Киров, Россия) – инженер-конструктор, технолог 3-й категории Вятского машиностроительного предприятия «АВИТЕК», e-mail: zagrebin@laserintech.ru.

Пичкалев Максим Вячеславович (Пермь, Россия) – научный сотрудник лаборатории прецизионных технологий в сельском хозяйстве Пермского научно-иссле­довательского института сельского хозяйства ПФИЦ Уральского отделения РАН, e-mail: pniish@rambler.ru.

1. Рабкин Д.М., Игнатьев В.Г., Довбищенко И.В. Дуговая сварка алюминия и его сплавов. – М.: Машиностроение, 1982. – 95 с.

2. Сидорец В.Н., Бушма А.И., Хаскин В.Ю. Лазерно-микроплазменная сварка алюминиевых сплавов // Збірник наукових праць наук. – 2012. – № 3–4. – С. 26–31.

3. Сравнительный анализ качества тонкостенных сварных соединений из алюминиевых сплавов, выполненных ручной и полуавтоматической аргонодуговой сваркой / Ю.П. Аганаев, Б.Д. Лыгденов, Н.Г. Бильтриков, Д.Ж. Байдаев, Д.С. Фильчаков // Ползуновский альманах. – 2014. – № 2. – С. 63–67.

4. Гуреева М.А., Овчинников В.В., Минаков И.Н. Металловедение: макро- и микроструктуры литейных алюминиевых сплавов. – М.: Юрайт, 2019. – 254 с.

5. Гиннэ С.В., Наумов С.Б. Материаловедение: учеб. пособие / СибГУ им. М.Ф. Решетнева. – Красноярск, 2017. – 198 с.

6. Гуревич С.М. Справочник по сварке цветных металлов / под ред. В.Н. Замкова. – 2-е изд., перераб. и доп. – Киев: Наукова думка, 1990. – 512 с.

7. Щицын Ю.Д. Плазменная сварка алюминиевых сплавов // Вестник Пермского государственного
технического университета. Сварка. – 2002. –
С. 231–245.

8. Николаев В.А., Фридляндер И.Н., Арбузов Ю.П. Свариваемые алюминиевые сплавы. – М.: Металлургия, 1990. – 296 с.

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

10. Щицын Ю.Д. Плазменные технологии в сварочном производстве: учеб. пособие / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2004. – Ч. 1. – 73 с.

11. Плазменная сварка алюминиевых сплавов повышенных толщин / Ю.Д. Щицын, И.Л. Синани,
Д.С. Белинин, П.С. Кучев, В.Ю. Щицын // Тяжелое машиностроение. – 2014. – № 1. – С. 27–31.

12. Редчиц А.В., Овчинников В.В. Повышение энергетической эффективности плазменной сварки // Сварочное производство. – 2004. – № 8. – С. 21–23.

13. Plasma welding of aluminium alloys / Yu.D. Shcitsin, V.Yu. Shcitsin, H. Herold, W. Weingart // Welding International. – 2003. – No. 17 (10). – P. 825–832.

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 // International Journal of Applied Engineering Research. – 2015. – Vol. 10, no. 20. – Р. 41103–41109.

16. Плазменная поверхностная закалка стали 38х2н2ма на токах прямой и обратной полярности /
Ю.Д. Щицын, Д.С. Белинин, С.Д. Неулыбин, И.Л. Синани, С.А. Терентьев, В.С. Верхорубов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2017. – Т. 19, № 3. – С. 100–113.

17. Никифоров Г.Д. Металлургия сварки плавлением алюминиевых сплавов. – М.: Машиностроение, 1972. – 352 с.

18. Никифоров Г.Д., Махортова А.Г. Условия возникновения пор при сварке алюминия и его сплавов // Сварочное производство. – 1961. – № 3. – С. 8–11.

19. Перегуда В.Л., Рабкин М.Д. О некоторых причинах снижения качества сварных соединений алюминиевых сплавов // Автоматическая сварка. – 1983. –
№ 5. – С. 66–69.

Актуальность представленной работы обусловлена исследованием материалов с заданными свойствами. Это позволяет повысить эксплуатационные характеристики узлов механизмов. Рассмотрены процессы структурообразования в металлостеклянных материалах, получаемых методом порошковой металлургии. Для этого авторы применяют методику получения композиционного материала на основе порошка карбонильного железа ВК-1 и стекла. Рассмотрено получение стеклянного порошка путем размола, смешивания с порошком железа и последующего прессования полученного порошка при помощи гидравлического пресса и спекания в защитной атмосфере. В качестве стеклянного наполнителя представлен бой тарного стекла марки БТ-1. Рассмотрена методика и этапы получения металлостеклянных материалов. Дано обоснование выбора матрицы (порошок карбонильного железа) и армирующего компонента (порошок боя тарного стекла). Устанавливается связь между составом и структурой полученных композиционных материалов и их свойствами. В ходе исследования варьировались такие параметры, как концентрация стеклянного порошка и температура спекания. В качестве изучаемых свойств выступали твердость и пористость после спекания. Математическое моделирование и обработка полученных результатов выполнены при помощи программного комплекса STATISTIKA 10. Проведен микроструктурный анализ полученных образцов при помощи цифрового оптического микроскопа KEYENCE-VHX. Сформулированы основные выводы о причинах полученных зависимостей. Практическая значимость состоит в получении новых материалов с повышенными антифрикционными свойствами. Показано, что с повышением температуры спекания до 1100 оС наблюдается повышение твердости, снижение пористости и образование новой фазы фаялит (FeSiO4).

Ключевые слова: порошковая металлургия, антифрикционные материалы, композитные материалы, формование, спекание, твердость, пористость, металлостеклянные материалы, математическое моделирование, микроструктура, фаялит, износостойкость.

Хлыбов Александр Анатольевич (Нижний Новгород, Россия) – доктор технических наук, профессор, завкафедрой материаловедения, теории материалов и термической обработки металлов Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева,
e-mail: hlybov_52@mail.ru.

Мальцев Илья Михайлович (Нижний Новгород, Россия) – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры материаловедения, теории материалов и термической обработки металлов Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева,
e-mail: maltcev@nntu.ru.

Беляев Евгений Сергеевич (Нижний Новгород, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры материаловедения, теории материалов и термической обработки металлов Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева, e-mail: yaneck@bk.ru.

Гетмановский Юрий Андреевич (Нижний
Новгород, Россия) – аспирант, ассистент кафедры материаловедения, теории материалов и термической обработки металлов Нижегородского государственного
технического университета им. Р.Е. Алексеева, e-mail: getmanovskij@yandx.ru.

Беляева Сульгун Сабуровна (Нижний Новгород, Россия) – аспирант, ассистент кафедры материаловедения, теории материалов и термической обработки металлов Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева, e-mail: sulgun888@mail.ru.

1. Порошковая металлургия. Материалы, технология, свойства, области применения: справочник / И.М. Федорченко, И.Н. Францевич, И.Д. Радомысельский [и др.]. – Киев: Наукова думка, 1985. – 624 с.
2. Кипарисов С.С., Либенсон Г.А. Порошковая металлургия. – М.: Металлургия, 1986. – 496 с.
3. Яковлева А.П. Исследование свойств поверхностного слоя стальных деталей, упрочненных электромеханической обработкой // Авиационная промышленность. – 2012. – № 2. – С. 8.
4. Мантуров Д.С. Методы повышения износостойкости металлополимерных и металлических трибосистем // Вестник РГУПС. – 2020. – № 2. – С. 15–24.
5. Суворова Т.В., Беляк О.А. Контактные задачи для пористоупругого композита при наличии сил трения // Прикладная математика и механика. – 2020. – Т. 84, № 4. – С. 529–539.
6. Трибология. Исследования и приложения: Опыт США и стран СНГ / Н.М. Алексеев [и др.] (СНГ); Н. Айсе [и др.] (США); под ред. В.А. Белого, К. Лудемы, Н.К. Мышкина. – М.: Машиностроение, 1993. – 451 с.
7. Витязь П.А., Ильющенко А.Ф., Савич В.В. Порошковая металлургия и металлургические аддитивные технологии. По материалам европейского конгресса порошковой металлургии Euro PM2017 // Порошковая металлургия: респ. межвед. сб. науч. тр. / под ред. А.Ф. Ильющенко [и др.]. – Минск: Беларуская навука, 2017. – Вып. 40. – С. 5–14.
8. Преображенский А.П., Токарева Н.М. Применение аддитивных технологий в порошковой металлургии // Вестник Воронежского института высоких технологий. – 2018. – № 1 (24). – С. 81–84.
9. Gershman I.S., Bushe N.A. Elements of thermo­dynamics and self-organization during friction // Self-Organization During Friction. Advanced Surface Engineered Materials and Systems Designed. – London, New York: Taylor & Francis Group. Boca Raton, 2006. – Ch. 2. – P. 13–58.
10. Бойцова В.В., Колобов М.Ю., Максимов А.С. Технология изготовления порошковых металлостеклянных железографитовых материалов // Надежность и долговечность машин и механизмов. – Иваново, 2018. – С. 284–287.
11. Bagluk G.A., Kurovskyi V., Kostenko O. Effect of metal phase composition on mechanical and trobological properties of Fe-glass composites // XIII International Scienific Congress “Machines. Technologies. Materials. 2016”, Varna, Bulgaria, 14–17 September 2016. – Varna, Bulgaria, 2016. – Vol. 2. – P. 23–28.
12. Рудской А.И., Баурова Н.И. Технологическая наследственность при производстве и эксплуатации конструкционных материалов // Технология металлов. – 2019. – № 2. – С. 2–10.
13. Современные методы и технологии создания и обработки материалов: сб. науч. тр.: в 3 кн. Кн. 1. Материаловедение / под ред. А.В. Белого. – Минск, 2018. – 295 с.
14. Сравнительная характеристика порошков, полученных методом распыления расплава струей энергоносителя / О.В. Корзников, Т.В. Федина, Ж.В. Еремеева, В.Ю. Лопатин // Порошковая металлургия: инженерия поверхности, новые порошковые композиционные материалы. Сварка: 10-й Междунар. симп., г. Минск, Беларусь, 10–12 апреля 2017 г. – Минск, Беларусь, 2017. – С. 196–204.
15. Влияние добавок нанодисперсных порошков железа и оксидов железа на процессы прессования и спекания порошковых сталей / В.К. Нарва, Ж.В. Еремеева, Н.П. Коробов, Д.А. Пфенинг // Порошковая металлургия: инженерия поверхности, новый порошковые композиционные материалы. Сварка: 10-й междунар. симп. г. Минск, Беларусь, 10–12 апреля 2017 г. – Минск, Беларусь, 2017. – С. 196–204.
16. Дроздова О.И., Бобыкин А.А., Шагарова А.А. Исследование гранулометрического состава полидисперсного продукта методом ситового анализа // Математические методы в технике и технологиях. – 2019. – Т. 2. – С. 7–9.
17. Бридский Е.В., Мякишев А.М. Седиментационный анализ. Расчет массы и радиуса осевших частиц // Молодежь и XXI век: материалы IX Междунар. молодеж. науч. конф., г. Курск, 21–22 февраля 2019 г. – Курск, 2019. – С. 10–13.
18. Zeng Y.B., Meng L.C., Fang X.L. Surface characteristics of Ni-based metallic glass in wire electrochemical micro machining // J. Electrochem. Soc. – 2017. – Vol. 164. – P. 408–421.
19. Fabrication of Fe-based metal glass microelectrodes by a vertical liquid membrane electrochemical etching method / Xiujuan Wu, Yumeng Sang, Tao Yang, Yongbin Zeng // Review of Scientific Instruments. – 2020. – Vol. 91. – 035109.
20. Сергеенко С.Н. Технологии получения порошковых материалов на основе механически активированных шихт (обзор) // Технология металлов. – 2012. – № 1. – С. 46–56; 2012. – № 5. – С. 46–55; 2012. – № 6. – С. 47–56.
21. Belyak O.A., Suvorova T.V. Modelling stress deformed state upon contact with the bodies of two-phase microstructure // Solid State Phenomena. – 2020. – Vol. 299. – P. 124–129.
22. Тананко И.Е. Основы моделирования систем. – Саратов: Наука, 2018. – 116 с.
23. Власюк Р.З., Луговецкая Е.С., Радомысельский И.Д. Металлостеклянный материал // Порошковая металлургия. – 1971. – № 5. – С. 657–660.
24. Структура и свойства металлостеклянных материалов на основе порошка карбонильного железа / Е.С. Беляев, Т.М. Колосова, В.А. Алексеев, Н.В. Макаров, Ю.А. Гетмановский // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 4. – С. 22–27.
25. Беляев Е.С., Макаров Н.В., Гетмановский Ю.А. Влияние содержания углерода и стекла на твердость металлостеклянных материалов // Theoretical & Applied Science. – 2017. – № 01 (45). – С. 160–166.
26. Хартман К., Лецкий Э., Шефер В. Планирование эксперимента в исследованиях технологических процессов: пер. с англ. – М.: Мир, 1977. – 544 с.