Исследовано влияние различных видов и условий деформации на структуру, характер излома и свойства тройного сплава Гейслера Ni₄₇Mn₄₂In₁₁. Отожженный сплав был подвергнут деформации прокаткой при комнатной температуре и деформации осадкой при значениях температуры 77, 300 и 873 К. Степень деформации варьировали от 4 до 90 %. Методами оптической металлографии была изучена структура сплава в отожженном состоянии и после деформации. С помощью сканирующей электронной микроскопии были выявлены особенности поверхности изломов. После отжига сплав находится в поликристаллическом состоянии со средним размером зернен ≈200–500 мкм. Структура отожженного сплава при комнатной температуре двухфазная, состоящая из высокотемпературной L2₁-фазы и мартенситных кристаллов. На поверхности хрупкого излома выявляются пакеты мартенсита, расположенные друг относительно друга под некоторым углом, внутри которых содержатся преимущественно параллельные мартенситные кристаллы. После всех видов деформации на поверхности изломов видны следы хрупкого разрушения материала с деформированными или разрушенными кристаллами мартенсита. После прокатки и осадки со степенями деформации до 10 % на поверхности излома присутствуют макротрещины, проходящие через мартенситные пакеты. После осадки при Т = 300 К со степенью деформации до 90 % были обнаружены микротрещины внутри отдельных кристаллов мартенсита. После осадки при Т = 873 К на поверхности излома трещины отсутствовали, однако наблюдалась деформированная структура мартенсита. Деформация прокаткой привела к измельчению зерна изучаемого сплава до 60 мкм. После деформации разными способами микротвердость повышается, достигая максимальных значений после деформации прокаткой. В результате деформации прокаткой среднее значение микротвердости увеличилось более чем в 1,5 раза.

Ключевые слова: ферромагнитные сплавы, мартенсит, структура, деформация осадкой, деформация прокаткой, микротвердость, излом, границы зерен, фазовое превращение, степень деформации.

Калетина Юлия Владимировна (Екатеринбург, Россия) – доктор технических наук, главный научный сотрудник Института физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН; e-mail: kaletina@imp.uran.ru.

Грешнова Екатерина Дмитриевна (Екатеринбург, Россия) – младший научный сотрудник Института физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН; e-mail: efimova@imp.uran.ru.

Калетин Андрей Юрьевич (Екатеринбург, Россия) – кандидат технических наук, старший научный сотрудник Института физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН; e-mail: akalet@imp.uran.ru.

Пилюгин Виталий Прокофьевич (Екатеринбург, Россия) – кандидат физико-матема­ти­че­ских наук, ведущий научный сотрудник Института физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН; e-mail: pilyugin@imp.uran.ru.

1. Магнитные сплавы с памятью формы: фазовые переходы и функциональные свойства / В.Д. Бучельников, А.Н. Васильев, В.В. Коледов, В.В. Ховайло, С.В. Таскаев, В.Г. Шавров // УФН. – 2006. – Т. 176, № 8. – С. 900–906.

2. Buchelnikov V.D., Sokolovskiy V.V. Magneto­caloric effect in Ni–Mn–X (X = Ga, In, Sn, Sb) Heusler
alloys // The Physics of Metals and Metallography. – 2011. – Vol. 112, № 7. – P. 633–665.

3. Калетина Ю.В., Герасимов Е.Г. Мартенситные превращения и магнитные свойства нестехиометрических сплавов системы Ni–Mn–In // ФТТ. – 2014. – Т. 56, вып. 8. – С. 1583–1588.

4. Счастливцев В.М., Калетина Ю.В., Фокина Е.А. Мартенситное превращение в магнитном поле. – Екатерин­бург: Изд-во Урал. отд-ния Рос. акад. наук, 2007. – 322 с.

5. Прямой и обратный магнитокалорический эффект в сплавах Гейслера Ni_1.81Mn_1.64In_0.55, Ni_1.73Mn_1.80In_0.47 and Ni_1.72Mn_1.51In_0.49Co_0.28 / Р.Р. Файзуллин, А.В. Маширов, В.Д. Бучельников, В.В. Коледов, В.Г. Шавров, С.В. Таскаев, М.В. Жуков // Радиотехника и электроника. – 2016. – Т. 61, вып. 10. – С. 994–1003.

6. Magnetocaloric effect (MCE) in melt-extracted
Ni–Mn–Ga–Fe Heusler microwires / Y. Liu, X. Zhang, D. Xing, H. Shen, D. Chen, J. Liu, J. Sun // J. of All. and Comp. – 2014. – Vol. 616. – P. 184–188.

7. Magnetic and magnetocaloric properties of martensitic Ni₂Mn_1.4Sn_0.6 Heusler alloy / V.A. Chernenko, J.M. Barandiaran, J.R. Fernandez, D.P. Rojas, J. Gutierrez, P. Lazpita, I. Orue  // JMMM. – 2012. – Vol. 324, iss. 21. – P. 3519–3525.

8. Actuators based on composite material with sha­pememory effect / A.V. Irzhak, D.I. Za­kharov, V.S. Ka­lashnikov, V.V. Koledov, D.S. Kuchin, G.A. Lebedev, P.V. Lega, E.P. Perov, N.A. Pikhtin, V.G. Pushin, I.S. Tarasov, V.V. Khovailo, V.G. Shavrov, A.V. Shelyakov // J. of Comm. Tech. and Electr. – 2010. – Vol. 55, iss. 7. –
P. 818–830.

9. Magnetic and martensitic transformations of NiMnX (X = In, Sn, Sb) ferromagnetic shape memory alloys / Y. Sutou, Y. Imano, N. Koeda, T. Omori,  R. Kainuma,  K. Ishida, K. Oikawa // Appl. Phys. Lett. – 2004. – Vol. 85, iss. 9. – P. 4358–4360.

10. Структурные и магнитные превращения в сплавах Ni_51–xMn_36+xSn₁₃ / Ю.В. Калетина, Е.Г. Герасимов, В.М. Счастливцев, В.С. Гавико, П.Б. Терентьев // ФТТ. – 2015. – Т. 57, вып. 2. – С. 361.

11. Индуцированные магнитным полем мартенситные превращения в сплавах Ni_47–xMn_42+xIn₁₁ (0 ≤ x ≤ 2) / Ю.В. Калетина, Е.Г. Герасимов, В.М. Счастливцев, Е.А. Фокина, П.Б. Терентьев // ФММ. – 2013. – Т. 114, вып. 10. – С. 911–918.

12. Влияние термоциклической обработки на структуру и свойства сплавов на основе Ni−Mn−In / Ю.В. Калетина, Е.Д. Ефимова, Е.Г. Герасимов, А.Ю. Калетин // ЖТФ. – 2016. – Т. 86, вып. 1. – С. 155–158.

13. Калетина Ю.В., Грешнова Е.Д., Калетин А.Ю. Структура и микротвердость трехкомпонентного сплава Ni–Mn–In после различных режимов термоциклической обработки // Письма о материалах. – 2017. – Т. 7, вып. 3. – С. 287–291.

14. Мелкозернистая структура и свойства сплава системы Ni₂MnIn после пластической деформации осадкой /  И.И. Мусабиров, И.М. Сафаров, М.И. Нагимов, И.З. Шарипов, В.В. Коледов, А.В. Маширов, А.И. Рудской, Р.Р. Мулюков // ФТТ. – 2016. – Т. 58, вып. 8. – С. 1552–1557.

15. Курдюмов Г.В., Утевский Л.М., Энтин Р.И. Превращения в железе и стали. – М.: Наука, 1977. – 237 с.

Возникновение и распространение трещин в изделиях из жаропрочных никелевых сплавов при наплавке, сварке и аддитивных технологиях, связанных с использованием высококонцентрированных источников энергии, является существенной проблемой, снижающей качество изделий. Склонность к образованию горячих трещин при сварке и наплавке определяется составом и качеством сплавов, структурными факторами – размером зерна и структурной неоднородностью, составом присадочных материалов и технологией сварки и наплавки. При наплавке на малых скоростях уменьшается скорость кристаллизации металла наплавки, увеличивается ее площадь, ширина и растет высокотемпературная околошовная зона, что вызывает снижение интенсивности нарастания сварочных напряжений, которые релаксируются в большом объеме шва и околошовной зоне.

Приводятся результаты исследования влияния параметров режима аргонодуговой и лазерной наплавки на структурообразование, свойства и склонность жаропрочных никелевых сплавов к образованию трещин при различных методах наплавки. Сплавы с большой структурной неоднородностью, особенно вследствие дендритной ликвации и преимущественно с более крупным зерном, обладают повышенной склонностью к образованию горячих трещин. Структура никелевых сплавов, заданная сбалансированным химическим составом, не всегда является гарантией хорошей трещиностойкости. Как показывает практика и результаты исследований, выбор технологии и параметров режима наплавки зачастую имеет решающее значение.

Установлено, что аргонодуговая наплавка никелевого сплава в сочетании с дополнительным ультразвуковым воздействием создает модифицирующий эффект увеличения дисперсии фаз. Сочетание благоприятных структурных параметров – мелкозернистости g-твердого раствора и повышенной дисперсности g¢-фазы, которое реализуется при аргонодуговой наплавке с дополнительным УЗ-воздействием на оптимальных режимах, приводит к повышению микротвердости и жаропрочности никелевых сплавов. Трещин и пористости при оптимальном режиме наплавки не зафиксировано.

Ключевые слова: никелевые сплавы, аргонодуговая наплавка, ультразвуковое воздействие, лазерная наплавка, режим наплавки, дефектность металла, горячие трещины, структурообразование, макроструктура, жаропрочность.

Кривоносова Екатерина Александровна (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: katerinakkkkk@ mail.ru.

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.

Акулова Светлана Николаевна (Пермь, Россия) – аспирант кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: veta-ru@yandex.ru.

Мышкина Альбина Васильевна (Пермь, Россия) – старший преподаватель кафедры сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: albina_myshkina@mail.ru.

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

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

1. Малый А.Б. Улучшение свариваемости сплава на никелевой основе ЧС-104 путем оптимизации режима термической обработки // Автоматическая сварка. – 2008. – № 8. – С. 11–14.

2. Модифицирование жаропрочных никелевых сплавов комплексным инокулятором / А.Б. Коростелев, С.Н. Жеребцов, И.П. Соколов,  Д.А. Чумак-Жунь // Металлург. – 2010. – № 10. – С. 73–74.

3. Влияние микролегирования на технологическую пластичность жаропрочного сплава ХН62МБКТЮ / В.Н. Артюшов, А.А. Кудрин, М.С. Кирпичников, Л.Л. Пономарева // Металлург. – 2011. – № 80. – С. 69–72.

4. Сорокин Л.И., Тупиков В.И. Классификация жаропрочных никелевых сплавов по их стойкости против образования трещин при термической обработке сварных соединений // Автоматическая сварка. – 1985. –
№ 5. – С. 23–25.

5. Деев Г.Ф., Пацкевич И.Р. Дефекты сварных швов. – Киев: Наукова думка, 1984. – 208 с.

6. Кривоносова Е.А. Теория сварочных процессов: учеб. пособие. – Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2007. – 262 с.

7. Кривоносова Е.А., Язовских В.М., Вассерман Н.Н. Влияние режима сварки на структуру и свойства зоны термического влияния сталей с карбонитридным упрочнением // Тяжелое машиностроение. – 2009. – № 7. – С. 23–27.

8. Кривоносова Е.А. Моделирование процесса наноструктурирования высоколегированных хромоникелевых сплавов при обработке высококонцентрированными источниками энергии // Металлург. – 2016. – № 5. – С. 6.

9. Шоршоров М.Х., Белов В.В. Фазовые превращения и изменения свойств стали при сварке: атлас. – М.: Наука, 1972. – 219 с.

10. Кривоносова Е.А.,  Язовских В.М.,  Вассерман Н.Н. Структурные аспекты усталостного разрушения металла сварных швов // Тяжелое машиностроение. – 2005. – № 9. – С. 20–23.

11. Металловедение и термическая обработка стали: справ.: в 3 т. / под ред. М.Л. Бернштейна, А.Г. Рахштадт. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1983. – 352 с

12. Сафонов Е.Н. Новые материалы и технологические процессы для продления ресурса прокатных валков / Нижнетагил. технол. ин-т (филиал) Урал. гос. техн. ун-т – Урал. политехн. ин-т. – Н. Тагил, 2005. – 275 с.

13. Трещиностойкость металла труб нефтепроводов / А.Г. Гумеров, К.М. Ямалаев, Г.В. Журавлев, Ф.И. Ба­диков; ООО «Недра-Бизнесцентр». – М., 2001. – 231 с.

14. Барахтин Б.К., Немец А.М. Металлы и сплавы. Анализ и исследование. Физико-аналитические методы исследования металлов и сплавов. Неметаллические включения: справ. / под ред. Б.К. Барахтина; НПО «Профессионал». – СПб., 2006. – 487 с.

15. Коновалов А.В., Неровный В.М., Куркин А.С. Теория сварочных процессов: учеб. для вузов / под ред. В.М.  Неровного. – М.: Изд-во Моск. гос. техн. ун-та
им. Н.Э. Баумана, 2007. – 752 с.

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

17. Кархин В.А. Тепловые процессы при сварке. – 2-е изд. – СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2015. – 572 с.

18. Тюрин Ю.Н., Жадкевич М.Л., Мазунин В.М. Упрочнение металлических изделий с использованием импульсно-плазменной технологии // Сварщик в России. – 2007. – № 1. – С. 48–52.

19. Сафонов Е.Н., Журавлев В.И. Поверхностное упрочнение железоуглеродистых сталей дуговой закалкой // Сварочное производство – 1997. – № 10. – С. 30–32.

20. Сорокин Л.И. Напряжения и трещины при сварке и термической обработке жаропрочных никелевых сплавов // Сварочное производство. – 1999. –
№ 312. – С. 11–17.

21. Создание слоистых материалов на основе высоконикелевых сплавов с использованием плазменной дуги на токе обратной полярности / С.Д. Неулыбин, Ю.Д. Щицын, Д.С. Белинин, С.А. Терентьев, А.А. Ефимова  // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиност­рое­ние, материаловедение. – 2016. – Т. 18, № 2. – С. 7–20.

Представлены результаты исследований зависимостей диаметров микроотверстий от основных параметров процесса электроэрозионной прошивки отверстий в твердом сплаве, в том числе глубоких микроотверстий с соотношением длины к диаметру более 15–20. На основе результатов проведенного на электроэрозионном станке модели 04ЭП-10МФ2 многофакторного эксперимента были получены математические модели четырехфакторных зависимостей диаметров на входе и выходе отверстий в виде степенных и линейных функций.

Для полученных математических моделей произведена статистическая оценка результатов планирования эксперимента по показателю адекватности модели. Проведена сравнительная оценка степени точности полученных моделей путем сравнения относительных погрешностей в каждой точке матрицы планирования эксперимента. Установлено, что точность полученных линейных функций выше, чем у степенных функций, как по показателю средней относительной погрешности, так и по показателю максимальной относительной погрешности.

Из полученных математических моделей и построенных в соответствии с ними графиков видно, что с увеличением диаметра электрода-инструмента, глубины обрабатываемого отверстия, а также электрических режимов обработки (энергии и частоты импульсов) при прочих неизменных параметрах процесса диаметр отверстия увеличивается. Наиболее значимым параметром, влияющим на размеры отверстий при электроэрозионной прошивке, помимо диаметра электрода-инструмента, является энергия электрических импульсов. Полученные математические модели позволяют подбирать оптимальный диаметр электрода-инструмента и назначать оптимальные электрические режимы обработки (энергию и частоту импульсов) в зависимости от требуемого диаметра обрабатываемого отверстия.

Ключевые слова: электроэрозионная обработка, прошивка микроотверстий, точность электроэрозионной прошивки, энергия импульсов электроэрозионной обработки, разбивка отверстия, конусность отверстия, микроотверстия, эксперимент, многофакторная зависимость, математическое моделирование.

Лойко Алексей Михайлович (Белгород, Россия) – аспирант кафедры технологии машиностроения Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова; e-mail: lam.bel@mail.ru.

Бойко Анатолий Федорович (Белгород, Россия) – доктор технических наук, доцент, профессор кафедры технологии машиностроения Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова; e-mail: boyko_1947@bk.ru.

1. Бойко А.Ф. Эффективная технология и оборудование для электроэрозионной прошивки прецизионных микроотверстий. – Белгород: Изд-во Белгород. гос. техн. ун-та, 2010. – 314 с.
2. Домашенко Б.В. Разработка технологии и оборудования электроэрозионной прошивки капиллярных отверстий в атравматических иглах: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.02.08. – Белгород, 2007. – 20 с.
3. Jahan M.P., Rahman M., Wong Y.S. A review on the conventional and micro-electrodischarge machining of tungsten carbide // International Journal of Machine Tools & Manufacture. – 2011. – № 51. – С. 837–858.
4. Jahan M.P. Micro-electrical discharge machining // Nontraditional Machining Processes. – 2013. – С. 111–151.
5. Пузачева Е.И. Совершенствование технологии малоизносной электроэрозионной обработки высокоточных малых отверстий: автореф. дис. … канд. техн. наук: 05.02.07. –  Брянск, 2015. – 22 с.
6. Бойко А.Ф., Лойко А.М. Сравнительный анализ двух вариантов электроэрозионной прошивки малых отверстий // Вестник Иркутского государственного технического университета. – 2017. – Т. 21, № 11. – С. 10–16.
7. Бойко А.Ф., Лойко А.М., Шестаков А.И. Особенности процесса естественной эвакуации продуктов обработки при электроэрозионной прошивке микроотверстий // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. – 2016. – № 11. – С. 128–131. 
8. Бойко А.Ф., Пузачева Е.И. Точность электроэрозионной прошивки микроотверстий // Технология машиностроения. – 2012. – № 6. – С. 50–53.
9. Исследование многофакторной зависимости износа электрода-инструмента при электроэрозионной прошивке микроотверстий / А.Ф. Бойко, А.М. Лойко, С.С. Переверзев, И.Ю. Шинкарев // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. – 2016. – № 7. – С. 116–121.
10. Исследование многофакторной зависимости производительности процесса электроэрозионной прошивки микроотверстий / А.Ф. Бойко, А.М. Лойко, С.С. Переверзев, И.Ю. Шинкарев // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. – 2016. – № 10. – С. 143–149.
11.  Лойко А.М., Бойко А.Ф. Исследование зависимости износа электрода-инструмента и производительности процесса от материала электрода-инструмента при электроэрозионной прошивке микроотверстий //
    Актуальные проблемы развития науки и современного образования: материалы междунар. науч.-практ. конф. (Белгород, 10 апреля 2017 г.). – Белгород, 2017. –
    С. 98–100.
12. Tiwary A.P., Pradhan B.B., Bhattacharyya B. Investigation on the effect of dielectrics during micro-electro-discharge machining of Ti-6Al-4V // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2018. – № 95. – С. 861–874.
13. D’Urso G., Maccarini G., Ravasio C. Process performance of micro-EDM drilling of stainless steel // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2014. – № 72. – С. 1287–1298.
14. Nguyen M.D., Rahman M., Wong Y.S. An experimental study on micro-EDM in low-resistivity deionized water using short voltage pulses // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. – 2012. – № 58. – С. 533–544.
15. Лойко А.М., Шинкарев И.Ю. Краткий обзор отечественного оборудования для электроэрозионной прошивки микроотверстий // Наукоемкие технологии и инновации: материалы междунар. науч.-техн. конф. молодых ученых (Белгород, 1–20 мая 2016 г.). – Белгород, 2016. – С. 2363–2368.
16. Анализ погрешности перемещения координатного стола электроэрозионного станка 04ЭП-10М / А.Ф. Бойко, С.С. Переверзев, А.М. Лойко, И.Ю. Шинкарев // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В.Г. Шухова. – 2017. – 
    № 6. – С. 124–127.
17. Погонин А.А., Бойко А.Ф., Блинова Т.А. Научно-исследовательская работа по специальности. – Белгород: Изд-во Белгород. гос. техн. ун-та, 2009. – 56 с.
18. Горский В.Г., Адлер Ю.П. Планирование промышленных экспериментов. – М.: Металлургия, 1974. – 264 с.
19. Рогов В.А. Методика и практика технических экспериментов. – М.: Академия, 2005. – 288 с.
20. Спиридонов А.А. Планирование эксперимента при исследовании технологических процессов. – М.: Машиностроение, 1981. – 184 с.

Одной из приоритетных производственных задач является получение литых заготовок высокой точности, поверхность которых не нуждается в дополнительной механической обработке. Методом, направленным на решение этой проблемы, является литье по выплавляемым моделям. При получении выплавляемых моделей холодным прессованием порошков воскообразных композиций достигаются высокие размерно-геометрические параметры формованных изделий, отличающиеся отсутствием усадочных дефектов. Однако недостатком такого способа формирования протяженных участков выплавляемых моделей является упругий отклик уплотненного материала, что в ряде случаев приводит к увеличению размеров прессовки в продольном прессованию направлении на 0,7–1,2 %, а в поперечном на 0,4–0,5 %. Сложность прогноза этого эффекта заключается в неравномерном распределении плотности в объеме получаемых прессовок. Управление размерами протяженных прессовок, в том числе с переменным сечением и сложной конфигурацией, представляется актуальной задачей для проектирования оснастки. Целью эксперимента стало определение возможности управления величиной упругого отклика протяженного участка выплавляемой модели, полученной выдавливанием порошка воскообразного материала через мундштук без его предварительного нагрева.

Представлены результаты серии экспериментов по регулированию величины упругого отклика материала в ходе моделирования процесса получения протяженных прессовок, получаемых выдавливанием через мундштук. Изменяемым параметром в эксперименте была скорость выдавливания. Регистрируемыми параметрами были следующие: нагрузка, создаваемая в цилиндрическом поршне, заполненном фракцией воскообразного материала; температура выдавливаемого материала, плотность и величина его упругого отклика по длине получаемой прессовки. Изменением скорости формирования прессовок снижается неравномерность распределения свойств, что позволяет прогнозировать конечные размеры формовки, учет которых важен при проектировании пресс-оснастки.

Ключевые слова: напряжение, деформация, пористость, воскообразные материалы, размерно-геометрическая точность, упругий отклик, выдавливание, плотность, фракция, выплавляемая модель.

Жилин Сергей Геннадьевич (Комсомольск-на-Амуре, Россия) – кандидат технических наук, доцент, заведующий лабораторией химических и фазовых превращений в материалах Института машиностроения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук; e-mail: zhilin@imim.ru.

Комаров Олег Николаевич (Комсомольск-на-Амуре, Россия) – кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории химических и фазовых превращений в материалах Института машиностроения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук; e-mail: olegnikolaevitsch@ rambler.ru.

Соснин Александр Александрович (Комсомольск-на-Амуре, Россия) – кандидат технических наук, научный сотрудник лаборатории химических и фазовых превращений в материалах Института машиностроения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук; e-mail: sosnin@ imim.ru.

Богданова Нина Анатольевна (Комсомольск-на-Амуре, Россия) – инженер лаборатории химических и фазовых превращений в материалах Института ма­шиностроения и металлургии Дальневосточного от­деления Российской академии наук; e-mail: joyful289@ inbox.ru.

1. Литье по выплавляемым моделям / В.Н. Иванов, С.А. Казеннов, Б.С. Курчман [и др.]; под общ. ред. Я.И. Шкленника, В.А. Озерова. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1984. – 408 с.

2. Специальные способы литья: справ. / В.А. Ефи­мов, Г.А. Анисович, В.Н. Бабич [и др.]; под общ. ред. В.А. Ефимова. – М.: Машиностроение, 1991. – 436 с.

3. Иванов В.Н. Брак и дефекты в литье по выплавляемым моделям. – М.: Машгиз, 1959. – 72 с.

4. Жилин С.Г. Управление структурой и свойствами пористых комбинированных удаляемых моделей: дис. … канд. техн. наук: 05.16.04. – Комсомольск-на-Амуре, 2002. – 218 с.

5. Sapchenko I.G., Potianikhin D.A., Komarov O.N. Mesomechanics of technological properties of powdered polymer compacts in lost wax casting // AIP Conference Proceedings. – 2014. – Vol. 1623. – P. 543–546.

6. Сапченко И.Г., Жилин С.Г., Комаров О.Н. Влияние пластичности полимерного порошкового материала при прессовании удаляемых моделей на формирование их напряженно-деформированного состояния // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. – 2013.  – Т. 1, № 2(14). – С. 83–89.

7. Жилин С.Г., Комаров О.Н., Соснин А.А. Моделирование процессов обработки материалов давлением на основе оценки напряженно-деформи­ро­ван­ного состояния прессовок из полимерных модельных композиций с использованием метода конечных элементов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2017. – Т. 19, № 2. – С. 48–66.

8. Жилин С.Г., Сапченко И.Г., Комаров О.Н. Упругий отклик прессовок при деформировании гетерогенных порошковых материалов // Вестник Чувашского государственного педагогического университета имени И.Я. Яковлева. Механика предельного состояния. –2015. – № 4(26). – С. 163–168.

9. Жилин С.Г., Сапченко И.Г., Комаров О.Н. Формирование прессовок из порошков полимерных изотропных материалов // Вестник Чувашского государственного педагогического университета имени И.Я. Яков­лева. Механика предельного состояния. – 2016. – № 2(28). – С. 3–14.

10. Об учете упругих свойств вязкопластической смазки между соосными вращающимися ци­линдрами / А.С. Бегун, А.А. Буренин, С.Г. Жилин, Л.В. Ков­танюк // Прикладная механика и техническая физика. – 2015. – Т. 56, № 3(331). – С. 213–223.

11. Бегун А.С., Буренин А.А., Ковтанюк Л.В. Большие необратимые деформации в условиях изменяющихся механизмов их производства и проблема задания пластических потенциалов // Доклады Академии наук. – 2016. – Т. 470, № 3. – С. 275–278.

12. Бегун А.С., Буренин А.А., Ковтанюк Л.В. Течение упруговязкопластического материала между вращающимися цилиндрическими поверхностями в условиях нежесткого сцепления // Прикладная механика и техническая физика. – 2015. – Т. 56, № 2(330). – С. 146–158.

13. Определение параметров логарифмического уравнения прессования для описания процесса одноосного уплотнения порошкового тела из полимерного материала / С.Г. Жилин, О.Н. Комаров, Д.А. Потянихин, А.А. Соснин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – 2016. – Т. 18, № 4. – С. 48–59.

14. Экспериментальное определение параметров регрессионной зависимости Кольрауша для пористых прессовок из воскообразных порошковых композиций / С.Г. Жилин, О.Н. Комаров, Д.А. Потянихин, А.А. Соснин // Инженерный журнал: наука и инновации. – 2018. – № 2(74). – С. 9.

15. Особенности формирования пористой структуры прессовок из полимерного дисперсного материала / С.Г. Жилин, О.Н. Комаров, А.А. Соснин, Д.А. Потянихин // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. – 2016. – Т. IV, № 28. – С. 26–33.

16. Рыбин  В.В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. – М.: Металлургия, 1986. – 224 с.

17. Медведев Я.И., Валисовский И.В. Технологические испытания формовочных материалов. – М.: Машиностроение, 1973. – 312 с.

18. Грабарник Л.М., Нагайцев А.А. Прессование цвет­ных металлов и сплавов: учеб. для ПТУ. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1991. – 342 с.

19. Орлов Г.М. Текучесть формовочных смесей // Теория формовки. – М.: Изд-во Акад. наук СССР, 1961. – 211 с.

20. Жилин С.Г., Комаров О.Н., Соснин А.А. Ре­гулирование упругого отклика материала протяженных   прессовок, сформированных холодным выдавливанием через мундштук полимерной дисперсной композиции // Актуальные проблемы механики сплошной среды: материалы науч. тр. V Междунар. конф. – 2017. – С. 87–88.

Статья посвящена сравнительному исследованию стойкости режущей части инструмента (быстрорежущая сталь Р18, твердый сплав ВК8, алмаз CVD) при точении различных марок пластиков (Ф-4, ПА-6, Ф-4К20) c целью определения обрабатываемости резанием для каждой марки пластика. В лабораторных условиях подбирались оптимальные режимы резания с точки зрения обеспечения максимальной стойкости и производительности обработки. Глубина резания выбиралась равной припуску на обработку c максимальным сокращением времени обработки. Подачу выбирали из условия обеспечения требуемой шероховатости поверхности детали: для обеспечения Ra = 3,2 мкм необходима подача 0,3 мм/об, для Ra = 1,25 мкм – 0,2 мм/об, для Ra = 0,63 мкм – 0,1 мм/об. Скорость резания выбиралась из соображений обеспечения рационального соотношения стойкости инструмента и производительности обработки: для
Ф-4 резцом из Р18 оптимальный диапазон значений скорости резания 150–200 м/мин, для ПА-6 резцом из ВК8 –
250–300 м/мин, для Ф-4К20 резцом из CVD – 500–600 м/мин. Сравнительные стойкостные испытания проводились в производственных условиях ООО «Кедрон» при точении деталей типа «кольцо» из трех различных марок пластиков: Ф-4, ПА-6, Ф-4К20. При обработке Ф-4 стойкость инструмента из Р18 составила Т = 250 мин, стойкость инструмента из ВК8 составила Т = 300 мин, причем применение водоэмульсионной СОЖ не оказало влияния на стойкость. При обработке ПА-6 без СОЖ стойкость инструмента из Р18 составила Т = 20 мин, стойкость инструмента из ВК8 составила
Т = 150 мин; при точении с водоэмульсионной СОЖ стойкость инструмента из Р18 составила Т = 25 мин, стойкость инструмента из ВК8 составила Т = 200 мин. При обработке Ф-4К20 стойкость инструмента из ВК8 составила Т = 25 мин, а стойкость инструмента из химически осажденного алмаза CVD составила Т = 500 мин, причем применение водоэмульсионной СОЖ не оказало влияния на стойкость. Показано, что различные марки пластиков, несмотря на кажущееся сходство (как в случае материала Ф-4 и его композиции Ф-4К20), могут существенным образом отличаться друг от друга по критерию обрабатываемости резанием, что обусловлено их абразивными свойствами, которые проявляются при механической обработке.

Ключевые слова: точение пластиков, обрабатываемость резанием, интенсивность износа, стойкость инструмента, алмазный резец, фторопласт, тефлон, коксонаполненный фторопласт, полиамид, капролон, качество детали, точность обработки, шероховатость, температурные деформации, остаточные напряжения.

Токарев Денис Иванович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры мате­риалов,  технологий и конструирования машин Пермского национального исследовательского политех­нического университета; e-mail: den.tokarev.201@ yandex.ru.

Дроздов Андрей Александрович (Пермь, Россия) – старший преподаватель кафедры материалов, технологий и конструирования машин Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: dron.perm@mail.ru.

Гуляев Максим Николаевич (Пермь, Россия) – магистрант кафедры материалов, технологий и конструирования машин Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: gulyaev.maks@yandex.ru.

Сиротенко Людмила Дмитриевна (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры материалов, технологий и конструирования машин Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: sirotenko@pstu.ru.

Исламов Владимир Фаритович (Пермь, Рос­сия) – начальник производства ООО «Кедрон»; e-mail: ivf@kedron.ru.

1. Штучный Б.П. Механическая обработка пластмасс: справ. – М.: Машиностроение, 1987. – 152 с.

2. Кобаяши А. Обработка пластмасс резанием. – М.: Машиностроение, 1974. – 192 с.

3. Степанов А.А. Обработка резанием высокопрочных композиционных полимерных материалов. – Л.: Машиностроение, 1987. – 176 с.

4. Тихомиров Р.А., Николаев В.И. Механическая обработка пластмасс. – Л.: Машиностроение, 1975. – 208 с.

5. Еренков О.Ю. Повышение качества токарной обработки полимерных материалов на основе обеспечения стабильности технологической системы и предварительных внешних воздействий на заготовки: дис. … д-ра техн. наук / Тихоокеан. гос. ун-т. – Хабаровск, 2009. – 326 с.

6. Шафигуллин Л.Н. Исследование высокотехнологичных композиционных материалов с заданными физико-механическими свойствами для изделий машиностроения: дис. … канд. техн. наук / Кам. гос. инж-экон. акад. – Набережные Челны, 2009. – 247 с.

7. Валид М. Математическое и физическое моделирование динамики процесса резания композиционных структурно-неоднородных материалов: на примере синтеграна: дис. … канд. техн. наук / Рос. ун-т дружбы народов. – М., 2005. – 189 с.

8. Иванов О.А. Повышение эффективности лезвий­ной обработки композиционных углепластиков на основе учета их физико-механических характеристик: дис. … канд. техн. наук / С.-Петерб. ин-т машиностроения. – СПб., 2006. – 130 с.

9. Доц М.В. Обеспечение параметров качества поверхностей деталей из стеклопластика на основе нейросетевых моделей формирования шероховатости: дис. … канд. техн. наук / Алт. гос. техн. ун-т. – Барнаул, 2007. – 149 с.

10. Бондарь Е.Б. Повышение производительности изготовления деталей из стеклопластика резцами со сменными многогранными пластинами: дис. … канд. техн. наук / Алт. гос. техн. ун-т. – Барнаул, 2007. – 122 с.

11. Белецкий Е.Н. Моделирование процесса силового взаимодействия инструмента при механической обработке заготовок ответственных деталей из композиционных углепластиков, применяемых в судостроении // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С.О. Макарова. – 2014. – № 6(28). – С. 67–76.

12. Еренков О.Ю. Резание полимерных композиционных материалов: учеб. пособие /  Комсомольский-на-Амуре гос. техн. ун-т. – Комсомольск-на-Амуре, 2015. – 80 с.

13. Зубарев Ю.М., Приемышев А.В., Заостровский А.С. Особенности лезвийной обработки резанием заготовок из полимерных композиционных материалов // Наукоемкие технологии в машиностроении. – 2018. – № 2. – С. 40–48.

14. Композиционные материалы: справ. / под ред. Д.М. Карпиноса. – Киев: Наукова думка, 1985. – 592 с.

15. Eneyew E.D., Ramulu M. Experimental study of surface quality and damage when drilling unidirectional CFRP composites // Journal of Materials Researchand Technology. – 2014. – Vol. 3. – Р. 354–362.

16. Gubbels G.P.H. Diamond turning of glassy polymers: Ph.D. in thesis / Technische Universiteit Eindhoven. – Eindhoven, 2006. – Р. 35–39.

17. Ravikanth P.R., Karna S.S. Optimization of various process parameters for CFRP composite materials machining // Journal of Mechanical and Civil Engineering. –  Ver. VI (Nov.–Dec. 2016). – Vol. 13, iss. 6. – Р. 35–40.

18. Surinder K. Optimization of surface roughness in turning unidirectional glass fiber reinforced plastics (UD-GFRP) composites using polycrystalline diamond (PCD) cutting tool // Indian Journal of Engineering & Materials Sciences. – June 2012. – Vol. 19. – Р. 163–174.

19. Syed Altaf Hussain, Pandurangadu V., Palani K. Kumar. Optimization of surface roughness in turning of GFRP composites using genetic algorithm // International Journal of Engineering, Science and Technology. – 2014. – Vol. 6, iss. 1. – Р. 49–57.

20. Xiao K.Q., Zhang L.C. The role of viscous deformation in the machining of polymers // International Journal of Me­chanical Sciences. – 2002. – Vol. 44, 2317–2336. – P. 123–131.

Газодинамическое проектирование центробежной компрессорной ступени начинается с выбора основных размеров на основании некоторых правил – правил первичного проектирования. Метод универсального моделирования, разработанный в Санкт-Петербургском политехническом университете и успешно используемый в проектной практике, при выборе размеров входа в рабочее колесо ступени ориентирует на размеры, при которых относительная скорость минимальна. Угол лопаток выбирается из условия безударного обтекания входной кромки критической струйкой тока. Эти рекомендации оправданы при проектировании центробежных ступеней со средними и большими коэффициентами расхода. Авторами произведено сопоставление принципов первичного проектирования метода универсального моделирования (минимизация скорости на входе в РК и обеспечение безударного входа на расчетном режиме, при этом лопаточные углы на входе маленькие, межлопаточные каналы длинные, коэффициент потерь увеличенный) и принципов фирмы «Кларк» (оптимизация формы межлопаточных каналов за счет увеличения входного угла лопаток и коэффициента расхода путем уменьшения высоты лопаток на расчетном режиме, при этом имеет место положительный угол атаки и большая кинетическая энергия на входе). Анализ произведен на примере ступени с условным коэффициентом расхода 0,015 и коэффициентом теоретического напора 0,70. Сопоставлялись результаты расчетов ступеней по программе невязкого квазитрехмерного расчета 3ДМ.023 и по программе «Метод универсального моделирования». Анализ диаграмм значений скорости и расчеты характеристик малорасходных ступеней показали, что в силу малых лопаточных углов коэффициент потерь рабочего колеса большой, но может быть уменьшен при выполнении предложенных новых рекомендаций первичного проектирования.

Ключевые слова: ступень центробежного компрессора, первичное проектирование, безлопаточный диффузор, коэффициент расхода, коэффициент напора, КПД, рабочее колесо, математическая модель, невязкий квазитрехмерный расчет, условный коэффициент расхода.

Рекстин Алексей Феликсович (Санкт-Петербург, Россия) – кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник лаборатории газовой динамики турбомашин Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого; e-mail: rekstin2k7@mail.ru.

Галеркин Юрий Борисович (Санкт-Петербург, Россия) – профессор, доктор технических наук, заведующий лабораторией газовой динамики турбомашин  Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого, почетный председатель Ассоциации компрессорщиков и пневматиков; e-mail: yuri_galerkin@ mail.ru.

1. Japikse D. Turbomachinery design with an agile engineering system // JSME fluid engineering conference. – OSAKA, 2003. – Sept. 19–20.
2. Japikse D. Agile design system in the age of concurrent engineering // JANNAF Conference. – Albuquerque, 1996. – Dec. – Р. 331–345.
3. Japikse D. Design system development for turbomachinery (turbopump) designs ‑ 1998 and a decade beyond // JANNAF Conference. – Cleveland. Ohio, 1998. – July 15–17. – Р. 263–275.
4. Лунев А.Т. Структура метода проектирования и испытания проточной части нагнетателей для перекачивания природного газа // Компрессорная техника и пневматика. – 2001. – № 10. – С. 4–7.
5. Лунев А.Т., Вячкилев О.А., Дроздов Ю.В. Проектирование центробежных компрессорных ступеней на основе математической модели // Проектирование и исследование компрессорных машин. – 1997. – №. 3. – Р. 33–64.
6. Лунев А.Т. Разработка высокоэффективных смен­ных проточных частей центробежных компрессоров газоперекачивающих агрегатов: дис. … канд. техн. наук. – Казань, 2005. – 123 с.
7. Schiff J. A preliminary design tool for radial compressors: thesis for the Degree of Master of Science / LTH Lund University. – 2013. – 171 р.
8. Design and performance evaluation of a very low flow coefficient centrifugal compressor / Y. Wang, F. Lin, C. Nie, A. Engeda // International Journal of Rotating Machinery. – 2013. DOI: 10.1155/2013/293486
9. Галеркин Ю.Б. Турбокомпрессоры. Рабочий процесс, расчет и проектирование проточной части / ООО «Информационно-издательский центр “КХТ”». – М., 2010. – 596 с.
10. Развитие научной школы турбокомпрессоростроения ЛПИ – СПбПУ Петра Великого, результаты сотрудничества с компрессоростроителями / Ю.Б. Галеркин, А.Ф. Рекстин, К.В. Солдатова, А.А. Дроздов, Ю.А. Попов // 17-я Междунар. науч.-техн. конф. – Казань, 2017. – С. 19–29.
11. Особенности газодинамического проектирования центробежных компрессоров для газовой промышленности / Ю.Б. Галеркин, А.Ф. Рекстин, К.В. Солдатова, А.А. Дроздов // Компрессорная техника и пневматика. – 2015. – № 5. – С. 4–12.
12. Вопросы аэродинамического проектирования сверхзвуковых центробежных компрессорных ступеней / А.В. Григорьев, А.В. Соловьева, Ю.Б. Галеркин, А.Ф. Рекстин // Компрессорная техника и пневматика. – 2014. – № 6. – С. 21–27.
13. Высокоэффективный одноступенчатый полнонапорный компрессор ГПА (газодинамический проект, результат модельных испытаний) / Ю.Б. Галеркин, А.Ф. Рекстин, К.В. Солдатова, А.А. Дроздов // Компрессорная техника и пневматика. – 2014. – № 8. – С. 19–25.
14. Центробежные компрессоры перспективных ГПА: выбор параметров и пример проекта компрессора / Б.В. Бакаев, Ю.Н. Писарев, А.А. Лысякова, М.М. Ленцман, Ю.Б. Галеркин, А.Ф. Рекстин, А.А. Дроздов // Журнал Сибирского федерального университета. Техника и технология. – 2017. – С. 1062–1078.
15. Особенности моделирования газодинамических характеристик центробежных компрессоров турбодетандерных агрегатов / А.Ф. Рекстин, В.Б. Семеновский, К.В. Солдатова, Ю.Б. Галеркин, К.К. Соколов // Компрессорная техника и пневматика. – 2018. – № 1. – С. 13–20.
16. Рекстин А.Ф., Попова Е.Ю., Уцеховский А.А. Алгебраические уравнения оценки эффективности центробежной компрессорной ступени // Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства: матер. 8-й Междунар. науч. конф. – Омск, 2018.
17. Радиальные и осерадиальные рабочие колеса центробежных компрессоров: преимущества, недостатки, область применения / Ю.Б. Галеркин, А.Ф. Рекстин, К.В. Солдатова, А.А. Дроздов // Газотранспортные системы: настоящее и будущее: матер. VI Междунар. науч.-техн. конф. / Всесоюз. науч.-исслед. ин-т природ. газов. – М., 2015. – С. 244–265.
18. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическому сопротивлению. – М.: Машиностроение, 1992. – 672 с.
19. Солдатова К.В. Создание новой математической модели проточной части центробежных компрессоров и базы данных модельных ступеней: дис. … д-ра техн. наук. – СПб., 2017. – 357 с.
20. Кампсти Н. Аэродинамика компрессоров: пер. с англ. – М.: Мир, 2000. – 688 с.
21. Соловьева О.А., Галеркин Ю.Б. Расчетный анализ безлопаточного диффузора малорасходной центробежной компрессорной ступени // Компрессорная техника и пневматика. – 2017. – № 3. – С. 10–13.
22. Соловьева О.А., Галеркин Ю.Б. Выбор оптимальных соотношений размеров безлопаточного диффузора малорасходной центробежной компрессорной ступени // Компрессорная техника и пневматика. – 2017. – № 5. – С. 11–15.

Описаны методика проектирования компьютерных (CAD) литьевых моделей с внутренней регулируемой ячеистой структурой типа Вигнера – Зейтца и последовательность их подготовки к численному расчету напряженного состояния в системе литьевая модель–керамическая оболочковая форма. Преимущество данного типа ячейки перед стандартными квадратными и треугольными ячеистыми структурами заключается в возникновении моментов в узлах конструкции ячейки, что значительно уменьшает расширение конструкции литьевой модели в процессе нагрева. Для построения CAD-модели использован программный комплекс AutoDesk Inventor Professional. В ходе проектирования для создания элементарной ячейки Вигнера – Зейтца в качестве конструкции ячейки использованы балочные цилиндрические и полуцилиндрические элементы. Результатом построения является образец системы литьевая модель–керамическая оболочковая форма. Для проведения численного расчета значений напряжения в системе литьевая модель–керамическая оболочковая форма при нагреве использован программный комплекс Ansys Workbench 16.0. Задачей расчета является определение максимальных значений напряжения в керамической оболочковой форме при повышении температуры с определенной скоростью. Для решения задачи в расчетном образце создается сетка конечных элементов с требуемым размером. После построения сетки и ее оптимизации задаются граничные условия. В данном случае граничными условиями являются термическая нагрузка, стандартная земная гравитация, ограничение перемещения. Для увеличения скорости расчета геометрия максимально упрощается и представляет собой сегмент рассчитываемого образца системы литьевая модель–керамическая оболочковая форма. Анализ полученных расчетных данных можно представить в виде зависимости значений напряжения в керамической оболочковой форме от скорости нагрева. Данный метод расчета позволяет спрогнозировать разрушение керамической оболочки при выжигании материала литьевой модели и скорректировать геометрические параметры внутренней регулируемой ячеистой структуры для снижения брака форм и повышения выхода годных металлических отливок.

Ключевые слова: литьевая модель, выжигание, быстрое прототипирование, фотополимер, термовременная нагрузка, керамическая оболочковая форма, граничные условия, сетка конечных элементов, ячейки, CAD-модель, структура Вигнера – Зейтца, треугольная структура, квадратная структура, Quickcast-модель, оптимизация.

Значительными конкурентными преимуществами обладают предприятия, применяющие технологии с низким потреблением ресурсов при получении металлоизделий конструкций, важнейшим критерием оценки качества которых является долговременная эксплуатационная прочность. Разрабатываемая технология направлена на восстановление эксплуатационных характеристик стальных деталей (в том числе протяженных, имеющих признаки износа) наплавкой металла на их поверхности. Процесс осуществляется в результате локального нагрева стальной детали совместным применением энергии электродугового и алюмотермического воздействий. Недостаток информации о таком процессе, структурах и свойствах получаемой наплавки и ее соединения с материалом детали определяет актуальность и востребованность результатов исследований. Основной целью работы является определение теплового режима такого воздействия в зоне наплавления металла на стальные элементы конструкции, при котором достигаются требуемые геометрические, структурные и прочностные характеристики получаемого изделия.

Локальный нагрев в рассматриваемом процессе можно обеспечить при помощи подвода к поверхности изделия тепла, возникающего в результате совместного электродугового и алюмотермического воздействия от протяженного стержня-электрода, состоящего из стальной длинномерной оболочки, в которой заключен термитный наполнитель. Последний представляет собой смесь фракций оксида железа, восстановителя и добавок. Эти материалы являются отходами предприятий машиностроительного и металлургического комплекса, утилизация которых затруднительна. Процесс позволяет обеспечить возврат этих материалов в производство. Основными целями использования термитного материала, заполняющего полость протяженного сердечника, являются регулирование температуры и поставка металла в зону наплавки получаемого материала на поверхность детали-основы. Шлак, образующийся в результате алюмотермической составляющей теплового воздействия на ванну расплава, замедляет скорость отведения тепла от последней. Температурное воздействие на участок контакта наплавляемого материала с основой регулируется силой тока, напряжением и временем их пребывания в зоне термического влияния. После кристаллизации проводится химический анализ материала наплавки, определяются структура, прочностные и размерно-геометрические параметры получаемого изделия.

В ходе эксперимента установлено соответствие химического состава наплавляемого металла в зоне термического влияния материалу основы, выполненной из Ст3сп, соответствующей ГОСТ 380–2005. Сравнением традиционных структур со структурами, полученными экспериментальным способом, установлен ряд незначительных различий. Определены параметры теплового воздействия на участок соединения наплавляемого металла с основой, при которых оно соответствует требуемым прочностным и размерно-геометрическим характеристикам.

Ключевые слова: переработка отходов машиностроения, электродуговое воздействие, термитная смесь, химический состав, тепловое воздействие, зона термического влияния, структура, размерно-геометрические характеристики, алюмотермия, наплавка.

Трапезников Никита Владимирович (Пермь, Россия) – аспирант кафедры материалов, технологий и конструирования машин Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: niktrap@yandex.ru.

Шумков Алексей Александрович (Пермь, Россия) – старший преподаватель кафедры материалов, технологий и конструирования машин Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: Shumkov_89@mail.ru.

Матыгуллина Елена Вячеславовна (Пермь, Россия) – доктор технических наук, профессор кафедры материалов, технологий и конструирования машин Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: matik68@rambler.ru.

Абляз Тимур Ризович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент кафедры материалов, технологий и конструирования машин Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: lowrider11-13-11@mail.ru.

1. Onuh S.O., Yusuf Y.Y. Rapid prototyping technology: applications and benefits for rapid product development. // Journal of Intelligent Manufacturing. – 1999. – Vоl. 10. – P. 301–311.
2. Curing characteristics of acrylic photopolymer used in stereolithography process /  J.Y.H. Fuh,  L. Lu, C.C. Tan, Z.X. Shen, S. Chew // Rapid Prototyping Journal. – 1999. – Vol. 5, № 1. – Р. 27–34.
3. Mahdi Emami M., Barazandeh F., Yaghmaie F. Scanning-projection based stereolithography: Method and structure // Sensors and Actuators. – 2014. – Р. 116–124.
4. Hyun-Wook Kang, Jeong Hun Park, Dong-Woo Cho. A pixel based solidification model for projection based stereolithography technology // Sensors and Actuators. – 2012. – № 178. – Р. 223–229.
5. Establishment of process model for rapid prototyping technique (stereolithography) to enhance the part quality by Taguchi method / B.S. Raju, U.C. Shekar, K. Venkateswarlu, D.N. Drakashayani  // Procedia Technology. – 2014. – № 14. – Р. 380–389.
6. Limaye A., Rosen D.W. Process planning to
   build mask projection stereolithography parts with accurate vertical dimensions // Proceedings of the 17th Solid
   Freeform Fabrication Symposium. – Austin TX USA, 2007. – Р. 159–173.
7. Chiou P.Y., Ohta A.T., Wu M.C. Massively parallel manipulation of single cells and microparticles using optical images // Nat. Lett. – 2005. – № 436. – Р. 370–372.
8. Морозов В.В. Исследование и разработка технологических режимов изготовления отливок по выжигаемым моделям, полученных методом лазерной стереолитографии: дис. ... канд. техн. наук: 05.16.04. – М., 2005. – 161 c.
9. Hague R., Dickens P.M. Stresses created in ceramic shells using QuickCast models // First National Conference on Rapid Prototyping and Tooling Research; Buckinghamshire College. – UK, 1995. – Р. 89–100.
10. Hague R., Dickens P.M. Requirements for the successful autoclaving of stereolithography models in the investment casting process // Second National Conference on Rapid Prototyping and Tooling Research; Buckinghamshire College. – UK, 1996. – Р. 77–92.
11. Creating Complex Precision Metal Parts Using QuickCast / P. Blake, О. Baumgardner, L. Haburay, P. Jacobs // Proceedings of SME Conference on Rapid Prototyping & Manufacturing. – April 1994. – P. 28–34.  
12. Yao W.L., Leu M.C. Analysis of shell cracking in investment casting with laser stereolithography patterns // Rapid Prototyping Journal. – 1999. – Vol. 5, № 1. – Р. 12–20.
13. Yao W.L., Leu M.C. Analysis and design of internal web structure of laser stereolithography patterns for investment casting // Materials and Design. – 2000. – Vol. 21, № 20. – Р. 101–109.
14. Norouzi Y., Rehmati S. A novel lattice structure for SL investment casting patterns // Rapid Prototyping Journal. – 2009. – Vol. 4, № 14. – Р. 255–263.
15. Jacobs P.F. Rapid prototyping and manufacturing, fundamentals of stereolithography // Society of Manufacturing Engineers. – Dearborn, 1992. – P. 43–51.
16. Hague R., D’Costa G., Dickens P.M. Structural design and resin drainage characteristics of QuickCast 2.0 // Rapid Prototyping Journal. – 2001. – Vol. 7, № 2. – Р. 66–72.
17. Yang S., Mohebi M.M., Evans J.R.G. A novel lattice structure for SL investment casting patterns // Rapid Prototyping Journal. – 2009. – № 15(4). – Р. 255–263.
18. Wang S.H., Shih C.W., He X.Y. Study on investment casting directly with rapid prototype ABS patterns // Paper presented at the International Conference on Advan­ced Manufacture. – Taiwan, 2010. – № 2. – Р. 10.
19. Wang S.H., Canales Á.G.M., Shih C.W. Numerical analysis for quick-casting with plastic RP patterns // Proceedings of International Conference on Manufacturing and Management Systems. – 2009. – Р. 527–532.
20. Самусев И.В., Сметанников О.Ю. Исследование ячеистых структур в литье по выплавляемым стереолитографическим синтез-моделям // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. – 2013. – Т. 15, № 4(2). – С. 408–411.
21. Концевич В.Г. Твердотельное моделирование машиностроительных изделий в Autodesk Inventor. – Киев; М.: ДиаСофтЮП, ДМК Пресс, 2007. – 672 с.
22. Инженерный анализ в ANSYS Workbench: учеб. пособие / В.Н. Бруяка, В.Г. Фокин, Е.А. Солдусова, Н.А. Глазунова, И.Е. Адеянов; Самар. гос. техн. ун-т. – 2010. – Ч. 1. – 269 с.

Значительными конкурентными преимуществами обладают предприятия, применяющие технологии с низким потреблением ресурсов при получении металлоизделий конструкций, важнейшим критерием оценки качества которых является долговременная эксплуатационная прочность. Разрабатываемая технология направлена на восстановление эксплуатационных характеристик стальных деталей (в том числе протяженных, имеющих признаки износа) наплавкой металла на их поверхности. Процесс осуществляется в результате локального нагрева стальной детали совместным применением энергии электродугового и алюмотермического воздействий. Недостаток информации о таком процессе, структурах и свойствах получаемой наплавки и ее соединения с материалом детали определяет актуальность и востребованность результатов исследований. Основной целью работы является определение теплового режима такого воздействия в зоне наплавления металла на стальные элементы конструкции, при котором достигаются требуемые геометрические, структурные и прочностные характеристики получаемого изделия.

Локальный нагрев в рассматриваемом процессе можно обеспечить при помощи подвода к поверхности изделия тепла, возникающего в результате совместного электродугового и алюмотермического воздействия от протяженного стержня-электрода, состоящего из стальной длинномерной оболочки, в которой заключен термитный наполнитель. Последний представляет собой смесь фракций оксида железа, восстановителя и добавок. Эти материалы являются отходами предприятий машиностроительного и металлургического комплекса, утилизация которых затруднительна. Процесс позволяет обеспечить возврат этих материалов в производство. Основными целями использования термитного материала, заполняющего полость протяженного сердечника, являются регулирование температуры и поставка металла в зону наплавки получаемого материала на поверхность детали-основы. Шлак, образующийся в результате алюмотермической составляющей теплового воздействия на ванну расплава, замедляет скорость отведения тепла от последней. Температурное воздействие на участок контакта наплавляемого материала с основой регулируется силой тока, напряжением и временем их пребывания в зоне термического влияния. После кристаллизации проводится химический анализ материала наплавки, определяются структура, прочностные и размерно-геометрические параметры получаемого изделия.

В ходе эксперимента установлено соответствие химического состава наплавляемого металла в зоне термического влияния материалу основы, выполненной из Ст3сп, соответствующей ГОСТ 380–2005. Сравнением традиционных структур со структурами, полученными экспериментальным способом, установлен ряд незначительных различий. Определены параметры теплового воздействия на участок соединения наплавляемого металла с основой, при которых оно соответствует требуемым прочностным и размерно-геометрическим характеристикам.

Ключевые слова: переработка отходов машиностроения, электродуговое воздействие, термитная смесь,
химический состав, тепловое воздействие, зона термического влияния, структура, размерно-геометрические характеристики, алюмотермия, наплавка.

Абашкин Евгений Евгеньевич (Комсомольск-на-Амуре, Россия) – младший научный сотрудник лаборатории химических и фазовых превращений в материалах Института машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук; e-mail: abashkine@mail.ru.

Жилин Сергей Геннадьевич (Комсомольск-на-Амуре, Россия) – кандидат технических наук, доцент, заведующий лабораторией химических и фазовых превращений в материалах Института машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук; e-mail: zhilin@imim.ru.

Комаров Олег Николаевич (Комсомольск-на-Аму­ре, Россия) – кандидат технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник лаборатории химических и фазовых превращений в материалах Института машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук; e-mail: olegnikolaevitsch@ rambler.ru.

Ткачева Анастасия Валерьевна (Комсомольск-на-Амуре, Россия) – кандидат физико-математических наук, научный сотрудник лаборатории механики деформирования Института машиноведения и металлургии Дальневосточного отделения Российской академии наук; e-mail: 4nansi4@mail.ru.

1. 1. Михеев Д.А. Восстановление замковых соединений бурильных труб методом наплавки // Вестник Самарского государственного технического университета. Технические науки. – 2016. – № 1(49). – С. 143–149.

   2. Исследование качества однослойной антикоррозионной наплавки, выполненной в условиях ОАО «Ижорские заводы» / Т.И. Титова, Н.А. Шульган, С.А. Бочаров, Е.Г. Старченко, В.Ю. Мастенко, А.В. Воронов, Д.И. Шибаев // Вопросы материаловедения. – 2007. – № 3. – С. 89–95.

   3. Получение слябовых заготовок из кипящей стали для прокатного производства методом металлотермии / О.Н. Комаров, С.Г. Жилин, В.В. Предеин, Е.Е. Абашкин, А.В. Попов // Заготовительные произ­водства в машиностроении. – 2017. – Т. 15, № 3. – С. 136–140.

   4. Новохацкий В.А., Жуков А.А., Макарычев Ю.И.  Малоотходная технология производства стальных отливок с экзотермическими прибылями. – М.: Машиностроение, 1986. – 64 с.

   5. Особенности получения металлошихты из отходов машиностроительных предприятий / О.Н. Комаров, С.Г. Жилин, И.Г. Сапченко, А.В. Попов // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 12–5. – С. 914–918.

   6. Пат. 2454309 RU МПК В23К 35/368. Порош­ковая проволока / Сапченко И.Г., Абашкин Е.Е. – Опубл. 2012. – Бюл. № 18.

   7. Абашкин Е.Е., Жилин С.Г., Комаров О.Н. Влияние упаковки компонентов термитного наполнителя порошковой проволоки на процессы электродугового переплава // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. – 2018. – Т. 1, № 1(33). – С. 96–104.

   8. Абашкин Е.Е. Влияние гранулометрического состава компонентов смеси на заполняемость сварочной порошковой проволоки // Фундаментальная механика в качестве основы совершенствования промышленных технологий, технических устройств и конструкций: материалы II Дальневост. шк.-сем. / под ред. А.И. Евстигнеева (отв. ред.) [и др.]. – 2017. – С. 7–8.

   9. Теоретические основы сварки / В.В. Фролов, В.Г. Винокуров, В.Н. Волченко [и др.]. – М.: Высшая школа, 1970. – 392 с. 

   10. Технология  электрической  сварки   металлов  и  сплавов плавлением / под ред. Б.Е. Патона. – М.: Машиностроение, 1974. – 768 с.

   11. Абашкин Е.Е., Каинг М., Ткачева А.В. Температурные напряжения пластины // Вестник Чувашского государственного педагогического университета им. И.Я. Яковлева. Механика предельного состояния. – 2016. – № 4(30). – С. 24–33.

   12. Исследование влияния фракции компонентов алюмотермитной смеси на технологические параметры получения термитных сталей / И.Г. Сапченко, С.Г. Жилин, О.Н. Комаров, В.В. Предеин, Е.Е. Абашкин // Заготовительные производства в машиностроении. – 2011. – № 6. – С. 33–37.

   13. Свойства сварного шва, полученного из термитной шихты / И.Г. Сапченко, С.Г. Жилин, О.Н. Комаров, Е.Е. Абашкин // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. – 2012.  – № 1. – С. 100–105.

   14. Сварка в машиностроении: справ.: в 4 т. / под ред. Н.А. Ольшанского. – М.: Машиностроение, 1978. – Т. 1. – 504 с.

   15. Рыбин В.А., Иванов В.А. Исследование влияния конструктивных особенностей и химического состава наполнителя, порошковых проволок на режимы электродуговой сварки // Экспозиция Нефть Газ. – 2013. – № 7(32). – С. 55–59.

   16. Металлургия дуговой сварки: Процессы в дуге и плавление электродов / И.К. Походня, В.Н. Горпенюк, С.С. Миличенко [и др.]; под ред. И.К. Походни; Ин-т электросварки им. Е.О. Патона. – Киев: Наукова думка, 1990. – 224 с.

   17. Порошковые и композиционные проволоки для сварки и наплавки: учеб. пособие / Г.Н. Соколов, Ю.Н. Дубцов, И.В. Зорин, А.А. Артемьев // Волгоград. гос. техн. ун-т. – Волгоград, 2015. – 128 с.

   18. Теория сварочных процессов: учеб. для вузов и спец. «Оборудование и технология сварочного производства» / В.И. Волченко, В.М. Ямпольский, В.Н. Винокуров [и др.]; под ред. В.В. Фролова. – М.: Высшая школа, 1988. – 559 с.

   19. Лившиц Л.С., Хакимов А.Н. Металловедение сварки и термическая обработка сварных соединений. –  2-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1989. – 336 с.

   20. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки: учеб. для вузов  / А.И. Акулов, В.П. Алехин, С.И. Ермаков [и др.]; под ред. А.И. Акулова. – 2-е изд., испр. и доп.– М.: Машиностроение, 2003. – 560 с.

Упорядоченный эквиатомный сплав CuAu (Cu–75 мас. % Au) нашел применение на практике как контактный материал в системах управления авиакосмической техники. Формирование в нем сверхструктуры типа L1₀ приводит к снижению удельного электросопротивления приблизительно в 2,5 раза, а образующиеся при этом с-доменные границы повышают прочностные свойства.

В настоящее время технике требуются новые сплавы, с более высокими прочностными свойствами. Рассматривается нестехиометрический золото-медный сплав, имеющий более высокое содержание золота: Cu–80 мас. % Au. Физи­ко-механические свойства этого золото-медного сплава практически не изучены, кинетика его атомного упорядочения не исследовалась, термическая стабильность формирующихся в нем упорядоченных фаз CuAuI и CuAuII неизвестна. Целью данной работы является изучение кинетики атомного упорядочения в сплаве Cu–80 мас. % Au с использованием метода рентгеноструктурного анализа.

Исследованием установлено, что скорость атомного упорядочения сплава Cu–80 мас. % Au много ниже по срав­нению с хорошо изученным эквиатомным сплавом CuAu. В работе описана методика оценки степени дальнего порядка, приведены конкретные примеры расчетов на основе полученных рентгенограмм. Показано, что старение закаленного сплава в течение 1 мес. при температуре 200 °С не приводит к формированию в нем хорошо упорядоченного состояния. Степень дальнего порядка после аналогичной термобработки предварительно деформированного сплава еще ниже. Сделан вывод, что предварительная деформация исследуемого сплава не приводит к ускорению фазового превращения, что не характерно для большинства упорядочивающихся систем. В работе также обнаружена высокая термическая стабильность упорядоченной орторомбической фазы CuAuII.Такая сверхструктура характеризуется большим количеством границ различного типа, что может быть использовано для упрочнения материала.

Полученные результаты представляют как научный, так и практический интерес.

Ключевые слова: сплав медь–золото, эквиатомный, фазовые превращения, сверхструктура, атомный дальний порядок, структурные методы исследования, анализ рентгеновских дифракций, область когерентного рассеяния, тетрагональность, деформированное состояние.

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

Глухов Андрей Васильевич (Екатеринбург, Рос­сия) – инженер лаборатории прочности Института физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН; e-mail: andrey23542@gmail.com.

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

1. Волков А.Ю., Зигандарова И.С. Новые подходы к созданию золотых ювелирных сплавов // Цветные металлы. – 2008. – № 9. – С. 43–46.
2. Supansomboon S., Maaroof A., Cortie M.B. Purple glory: The optical properties and technology of AuAl₂ coatings // Gold Bulletin. – 2008. – Vol. 41, № 4. – p. 296–304.
3. Corti C.W., Holliday R.J. Commercial aspects of gold applications: from materials science to chemical science // Gold Bulletin. – 2004. – Vol. 37, № 1–2. – Р. 20–26.
4. Малышев В.М., Румянцев Д.В. Золото. – М.: Металлургия, 1979. – 288 с.
5. Goodman P. Current and future uses of gold in electronics // Gold Bulletin. – 2002. – Vol. 35, № 1. – p. 21–26.
6. Selecting metal alloy electric contact materials for MEMS switches / R.A. Coutu, J.E. Kladitis, K.D. Leedy, R.L. Crane // J. Micromech. Microeng. – 2004. – Vol. 14. – P. 1157–1164.
7. Anneal hardening in cold rolled Cu-Au alloy / I. Markovic, S. Nestorovic, B. Markoli, M. Premovic, S. Sturm // Materials Science & Engineering A. – 2016. – Vol. 658. – P. 393–399.
8. Сюткина В.И. Разработка высокопрочных упорядоченных сплавов на основе золота: дис. … д-ра техн. наук / Ин-т физ. метал. – Свердловск, 1981. – 259 с.
9. Волков А.Ю., Антонов Б.Д., Пацелов А.М. Влияние внешних воздействий на доменную структуру эквиатомного сплава CuAu // Физика металлов и металловедение. – 2010. – Т. 110, № 3. – С. 264–274.
10. Walton Horne E. Order strengthening in equiatomic copper-gold: мaster thesis. – USA, 1969. – 60 р.
11. Volkov A.Yu. Structure and mechanical properties of CuAu and CuAuPd ordered alloys // Gold Bulletin. – 2004. – Vol. 37, № 3–4. – Р. 208–215.
12. Masek P., Chmelik F., Sima V. Microstructure processes induces by phase transformations in a CuAu alloy as studied by acoustic emission and optical cinematography // Acta Mater. – 1999. – Vol. 47, № 2. – Р. 427–434.
13. Буйнов Н.Н. Рентгенографическое исследование степени дальнего порядка в сплавах системы AuCu: дис. … канд. техн. наук / Ин-т физ. метал. – Свердловск, 1940. – 180 с.
14. Новикова О.С. Кинетика А1-В2 фазовых превращений в сплавах CuPd вблизи эквиатомного состава: дис. … канд. техн. наук / Ин-т физ. метал. – Екатеринбург, 2015. – 163 с.
15. Volkov A.Yu., Novikova O.S., Antonov B.D. The kinetics of ordering in an equiatomic CuPd alloy: A resistometric study // Journal of Alloys and Compounds. – 2013. – № 581. – Р. 625–631.
16. Гринберг Б.А., Сюткина В.И. Новые методы упрочнения упорядоченных сплавов. – М.: Металлургия, 1985. – 176 с.
17. Ивченко В.А., Сюткин Н.Н. Атомная структура CuAu в полевом ионном микроскопе // ФТТ. – 1983. – Т. 25, вып. 10. – С. 3049–3054.
18. Cetinarslan C.S. Effect of cold plastic deformation on electrical conductivity of various materials // Materials & Design. – 2009. – Vol. 30. – Р. 671–673.
19. Кристиан Дж. Теория превращений в металлах и сплавах. Ч. 1. Термодинамика и общая кинетическая теория. – М.: Мир, 1978. – 806 с.
20. О применимости рентгеновской дифракто­мет­рии для изучения начальных стадий атомного упоря­дочения / Т.С. Бояршинова, А.Ю. Волков, О.Д. Шашков, Ю.А. Турхан  // ФММ. – 2001. – Т. 91, № 4. – С. 85–90.
21. Гринберг Б.А., Иванов М.А. Интерметаллиды Ni₃Al и TiAl: микроструктура, деформационное пове­дение / Урал. отд-ние Рос. акад. наук. – Екате­рин­бург, 2002. –361 с.
22. Композитоподобное поведение упорядоченных сплавов после сильной пластической деформации / Б.А. Гринберг, А.Ю. Волков, Н.А. Кругликов, Л.А. Ро­дионова, Л.Г. Гроховская, Г.М. Гущин, И.Н. Саханская // ФММ. – 2001. – Т. 92, № 2. – С. 67–79.
23. Сюткина В.И., Волков А.Ю. Формирование прочностных свойств упорядоченных сплавов // ФММ. – 1992. – № 2. – С. 134–146.

1. Surface analysis of bimetal after edm machining using electrodes with different physical and mechanical
proper­ties / T.R. Ablyaz, M.Y. Simonov, E.S. Schlykov, K.R. Mu­ratov // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. – 2016. – Vol. 7, iss. 5. – P. 974–981. 

2. Абляз Т.Р., Ханов А.М., Хурматуллин О.Г. Современные подходы к технологии электроэрозионной обработки материалов. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. – 121 с.

3. Журин А.В. Методы расчета технологических параметров и электродов-инструментов при электроэрозионной обработке: дис. … канд. техн. наук / Тул. гос. ун-т. – Тула, 2005. – 20 с.

4. Ablyaz T.R. Roughness of the machined surface in wire EDM // Russian Engineering Research. – 2016. – Vol. 36, № 8. – P. 690–691.

5. Ablyaz T.R., Zhurin A.V. Influence of wire-cut electrical discharge machining on surface quality // Russian Engineering Research. – 2016. – Vol. 36, № 2. – P. 156–158.

6. Foteev N.K. Quality of surface after electroerosion treatment // STIM. – 1997. – № 8. – Р. 43–48.

7. Popilov L.Ya. Electrophysical and electrochemical treatment of materials (in Russian) // Mashinostroenie. –  Moscow, 1982. – 400 p.

8. Ploshkin V.V. Structural and phase transformations in surface layers of steels under electroerosion treatment: Ph.D. in thesis. – Moscow, 2006. – 281 p.

9. Абляз Т.Р., Борисов Д.А. Влияние шероховатости рабочей поверхности электрода-инструмента на производительность электроэрозионной обработки стали 38х2Н2МА // СТИН. – 2017. – № 3. – С. 19–22.

10. Experimental investigation into the EDM process of γ–TiAl/M / М. Shabgard  [et al.] // Turkish Journal of Engineering & Environmental Sciences. – 2014. – № 38. – Р. 231–239.

11. Ojha K., Garg R.K., Singh K.K. MRR improvement in sinking electrical discharge machining: a review //
J. Miner Mater Charac Eng. – 2010. – № 9. – Р. 709–739.

12. Dey S., Roy D.C. experimental study using different tools // International Journal of Modern Engineering Research (IJMER). – 2013. – Vol. 3, iss. 3. – Р. 1263–1267.

13. Janmanee P., Muttamara A. Performance of difference electrode materials in electrical discharge machining of tungsten carbide // Energy Research Journal. – 2010. – № 1(2). – Р. 87–90.

14. The properties and characteristics of the new electrodes based on Cr-Cu for EDM machines / H. Tsai [et al.] // International Journal of Machine Tools & Manufacture. – 2003. – Vol. 43, № 3. – Р. 245–252.

15. Автоматизация процессов электролитно-плаз­мен­ной обработки пространственно сложных поверхностей токопроводящих изделий методом контролируемого струйного полива / Д.А. Зарубин, Л.А. Ушомирская
[и др.] // Современные высокоэффективные технологии и обо­рудование в машиностроении. – 2016. – 6–8 окт. – 347 с.

16. Куликов И.С., Ващенко С.В.,  Камнев А.Я. Электролитно-плазменная обработка материалов. – Минск: Беларус. Наука, 2010. – 232 с.

17. Ушомирская Л.А., Новиков В.И. Полирование легированных сталей в нетоксичных электролитах при высоком напряжении // Металлообработка: науч.-производ. журн. – 2008. – № 1(58). – С. 23–25.

18. Ушомирская Л.А., Новиков В.И., Фоломкин А.И. Формирование газовой анодной оболочки и ее влияние на возможности электролитно-плазменной обработки сложных поверхностей // Металлообработка: науч.-производ. журнал. – 2012. – № 3(69). – С. 11–14.

19. Scott D., Boyina S., Rajurkar K.  Analysis and optimization of parameter combination in wire electrical discharge machining // Int. J. Prod. Res. – 1991. – № 29(11). – Р. 2189–2207.

20. Tarng Y., Ma S., Chung L. Determination of optimal cutting parameters in wire electrical discharge machining // Int. J. Mach. Tools Manuf. – 1995. – № 35(129). – Р. 1693–1701.

Актуальной задачей является разработка технологии, позволяющей произвести финишную обработку поверхностей сложнопрофильных деталей, выполненных из труднообрабатываемых материалов, полученных методом электроэрозионной обработки. Целью работы является экспериментальное исследование применения технологии электролитно-плазменного полирования для финишной обработки поверхностей деталей, полученных методом копировально-прошивной электроэрозионной обработки. В качестве обрабатываемого материала выбрана конструкционная легированная сталь 38Х2Н2МА по ГОСТ 4543–71. Электроэрозионная обработка образца проходила на копировально-прошивном электроэрозионном станке Electronica Smart CNC. Эксперименты по электролитно-плазменной полировке экспериментальных образцов после электроэрозионной обработки проводились на лабораторной установке Polytech-15 мощностью 15 кВт. Метод электролитно-плазменной полировки основан на электроразрядных явлениях в системе металл–электролит, при этом обрабатываемая деталь является анодом. Полирование металлов происходит в области значений напряжения 200–350 В и плотности тока 0,2–0,5 А/см². При напряжении более 200 В вокруг анода при переходе от пузырькового кипения к пленочному образуется устойчивая тонкая (50–100 мкм) парогазовая оболочка. Напряженность электрического поля в парогазовой оболочке достигает 104–105 В/см. Вблизи микровыступов напряженность электрического поля возрастает, и на этих участках возникают мигрирующие по поверхности микроплазменные разряды, которые обеспечивают комплексное химическое и физическое воздействие на материал поверхности изделия. В процессе исследования изучалось изменение шероховатости обработанной поверхности. В работе показана возможность применения технологии электролитно-плазменной полировки для повышения качества обработанной поверхности стали 38Х2Н2МА после электроэрозионной обработки. Установлено, что применение технологии электролитно-плазменного полирования за 5 мин рабочего времени позволило снизить шероховатость обработанной методом электроэрозионной обработки поверхности в среднем в 5 раз. Показано, что для получения шероховатости обработанной поверхности детали значением Ra = 1,6 мкм эффективнее использовать сочетание технологий электроэрозионной обработки на режимах № 2 и электролитно-плазменного полирования.

Ключевые слова: электроэрозионная обработка, электролитно-плазменное полирование, шероховатость, качество, производительность, структура, единичная лунка, микроскопический анализ, электрофизическая обработка, физико-механические свойства.

Абляз Тимур Ризович (Пермь, Россия) – кандидат технических наук, доцент, старший научный сотрудник кафедры материалов, технологий и конструирования машин Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: lowrider11-13-11@ mail.ru.

Муратов Карим Равилевич – кандидат технических наук, доцент кафедры материалов, технологий и конструирования машин Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: lowrider11-13-11@mail.ru.

Кочергин Егор Юрьевич (Пермь, Россия) – бакалавр кафедры материалов, технологий и конструирования машин Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: lowrider11-13-11@ mail.ru.

Шакирзянов Тимур Вадимович (Пермь, Россия) – бакалавр кафедры материалов, технологий и конструирования машин Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: lowrider11-13-11@mail.ru.

1. 1. Surface analysis of bimetal after edm machining using electrodes with different physical and mechanical
   proper­ties / T.R. Ablyaz, M.Y. Simonov, E.S. Schlykov, K.R. Mu­ratov // Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. – 2016. – Vol. 7, iss. 5. – P. 974–981. 

   2. Абляз Т.Р., Ханов А.М., Хурматуллин О.Г. Современные подходы к технологии электроэрозионной обработки материалов. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2012. – 121 с.

   3. Журин А.В. Методы расчета технологических параметров и электродов-инструментов при электроэрозионной обработке: дис. … канд. техн. наук / Тул. гос. ун-т. – Тула, 2005. – 20 с.

   4. Ablyaz T.R. Roughness of the machined surface in wire EDM // Russian Engineering Research. – 2016. – Vol. 36, № 8. – P. 690–691.

   5. Ablyaz T.R., Zhurin A.V. Influence of wire-cut electrical discharge machining on surface quality // Russian Engineering Research. – 2016. – Vol. 36, № 2. – P. 156–158.

   6. Foteev N.K. Quality of surface after electroerosion treatment // STIM. – 1997. – № 8. – Р. 43–48.

   7. Popilov L.Ya. Electrophysical and electrochemical treatment of materials (in Russian) // Mashinostroenie. –  Moscow, 1982. – 400 p.

   8. Ploshkin V.V. Structural and phase transformations in surface layers of steels under electroerosion treatment: Ph.D. in thesis. – Moscow, 2006. – 281 p.

   9. Абляз Т.Р., Борисов Д.А. Влияние шероховатости рабочей поверхности электрода-инструмента на производительность электроэрозионной обработки стали 38х2Н2МА // СТИН. – 2017. – № 3. – С. 19–22.

   10. Experimental investigation into the EDM process of γ–TiAl/M / М. Shabgard  [et al.] // Turkish Journal of Engineering & Environmental Sciences. – 2014. – № 38. – Р. 231–239.

   11. Ojha K., Garg R.K., Singh K.K. MRR improvement in sinking electrical discharge machining: a review //
   J. Miner Mater Charac Eng. – 2010. – № 9. – Р. 709–739.

   12. Dey S., Roy D.C. experimental study using different tools // International Journal of Modern Engineering Research (IJMER). – 2013. – Vol. 3, iss. 3. – Р. 1263–1267.

   13. Janmanee P., Muttamara A. Performance of difference electrode materials in electrical discharge machining of tungsten carbide // Energy Research Journal. – 2010. – № 1(2). – Р. 87–90.

   14. The properties and characteristics of the new electrodes based on Cr-Cu for EDM machines / H. Tsai [et al.] // International Journal of Machine Tools & Manufacture. – 2003. – Vol. 43, № 3. – Р. 245–252.

   15. Автоматизация процессов электролитно-плаз­мен­ной обработки пространственно сложных поверхностей токопроводящих изделий методом контролируемого струйного полива / Д.А. Зарубин, Л.А. Ушомирская
   [и др.] // Современные высокоэффективные технологии и обо­рудование в машиностроении. – 2016. – 6–8 окт. – 347 с.

   16. Куликов И.С., Ващенко С.В.,  Камнев А.Я. Электролитно-плазменная обработка материалов. – Минск: Беларус. Наука, 2010. – 232 с.

   17. Ушомирская Л.А., Новиков В.И. Полирование легированных сталей в нетоксичных электролитах при высоком напряжении // Металлообработка: науч.-производ. журн. – 2008. – № 1(58). – С. 23–25.

   18. Ушомирская Л.А., Новиков В.И., Фоломкин А.И. Формирование газовой анодной оболочки и ее влияние на возможности электролитно-плазменной обработки сложных поверхностей // Металлообработка: науч.-производ. журнал. – 2012. – № 3(69). – С. 11–14.

   19. Scott D., Boyina S., Rajurkar K.  Analysis and optimization of parameter combination in wire electrical discharge machining // Int. J. Prod. Res. – 1991. – № 29(11). – Р. 2189–2207.

   20. Tarng Y., Ma S., Chung L. Determination of optimal cutting parameters in wire electrical discharge machining // Int. J. Mach. Tools Manuf. – 1995. – № 35(129). – Р. 1693–1701.

Глобоидное зацепление абразивного инструмента и ротора винтового забойного двигателя имеет ряд особенностей: значительная протяженность линии контакта, одновременный охват нескольких зубьев ротора, неоднородность взаимодействия профилей на разных участках линии контакта.

Характер взаимодействия профилей должен обеспечить необходимые усилия резания в зоне контакта. Он зависит не только от аналитического расчета, который дает численные значения пересечения профилей по нормали к поверхности зубьев ротора, но и от физико-механических характеристик абразивного слоя глобоидного хона, которые, в свою очередь, определяются видом абразивного материала, видом связки, размером и концентрацией абразива и т.д. Пересечение профилей глобоидного хона и ротора рассчитывают методами теории зубчатых зацеплений по нормали к профилям. Действительные деформации и напряжения в зоне контакта зависят от физико-механических характеристик абразивного слоя. Проведение численных экспериментов требует определения физико-механических характеристик всех известных абразивных и алмазных инструментов.

Представлена методика расчета физико-механических параметров абразивного слоя (коэффициент Пуассона и модуль Юнга) с последующим расчетом значений напряжения и деформации в зоне контакта глобоидного хона и профиля ротора винтового забойного двигателя.

Пересечение профилей ротора и глобоидного хона зависит от установки инструмента относительно детали по нормали к профилю (Δn).

Числовые эксперименты по изменению значений напряжения и деформации в зависимости от параметров установки глобоидного хона относительно ротора позволили рассчитать численные значения напряжения и деформации на разных участках линии контакта (φ_д), а также комплекса сочетаний параметров установки глобоидного хона (ΔA, Δγ, ΔZ).

Полученные графики позволяют установить влияние каждого параметра в отдельности и сочетания всех параметров одновременно.

Ключевые слова: теория зацепления, профиль зубчатой детали, параметры установки инструмента, глобоидный червяк, абразивный слой, характеристика абразивного слоя, линия контакта, деформация и погрешности, физико-механические свойства, коэффициент Пуассона, модуль Юнга, пересечение профилей, напряженно-деформированное состояние, профиль ротора винтового забойного двигателя.

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 сварочного производства, метрологии и технологии материалов Пермского национального исследовательского политехнического университета; e-mail: oleg-x@pstu.ru.

1.  Козлов Г.В., Сандитов Д.С. Ангармонические эффекты и физико-механические свойства полимеров / Сиб. отд-ние Рос. акад. наук, Бурят. ин-т естеств. наук. – Новосибирск: Наука: Сиб. изд. фирма, 1994. – 257 с.
2. Багайсков Ю.С., Косолапов А.В. Влияние степени упругости материала абразивных зубчатых хонов на точность обрабатываемых зубчатых колес // Технология Автомобилестроения / Науч.-исслед. ин-т технол. автомоб. пром-сти. – М., 1983. – № 3. – С. 12–14.  
3. Дель Г.Д. Технологическая механика. – М.: Машиностроение, 1978. – 174 с.
4. Евсеев Д.Г. Формирование свойств поверх­ностных слоев при абразивной обработке. – Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 1975. – 126 с.
5. Зак П.С. Глобоидная передача. – М.: Машгиз, 1962. – 256 с.
6. Ицкович Г.М. Сопротивление материалов. – М.: Высшая школа, 1987. – 352 с.
7. Коган Г.И. Отделка зубчатых колес / под ред. Н.И. Колчина. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.; Л.: Машгиз, 1962. – 120 с.
8. Кристенсен Р.М. Введение в механику ком­по­зитов: пер. с англ. – М.: Мир, 1982. – 334 с.
9. Литвин Ф.А. Теория зубчатых зацеплений. – М.: Наука, 1968. – 584 с.
10. Соколкин Ю.В., Ташкинов А.А. Механика деформирования и разрушения структурно неоднородных тел. – М.: Наука, 1984. – 115 с.
11. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. – М.: Машиностроение, 1987. – 207 с.
12. Таблицы физических величин: справ. / под ред. акад. И.К. Кикоина. – М.: Атомиздат, 1976. – 1008 с.
13. Эффективные термоупругие свойства анизотропных композитов: метод. указ. для сам. раб. студ. по курсу «Сопротивление композиционных материалов». Ч. 1. Теоретические основы и расчетные формулы / сост.: А.А. Ташкинов, В.Э. Вильдеман, Р.Я. Газизов, С.Г. Иванов; Перм. политехн. ин-т. – Пермь, 1991. – 41 с.
14. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1992. – Т. 1. – 816 с.
15. Витенберг Ю.Р. Зубошлифование абразивным червяком. – Л., 1963. – 27 с.
16. Зубохонингование как метод удаления де­фектного слоя / М.Д. Генкин [и др.] // Надежность и качество зубчатых передач / Науч.-исслед. ин-т машиностроения. – М., 1969. – C. 120–132.
17. Журавлев В.Л. Технология изготовления глобоидных передач. – М.: Машиностроение, 1965. – 152 с.
18. Миков Ю.Г. Оптимизация режимов алмазного хонингования закаленных шестерен // Автомобильная промышленность. – 1978. – № 6. – С. 34–36.
19. Новоселов Ю.К. Динамика формообразования поверхностей при абразивной обработке / Севаст. нац. техн. ун-т. – Севастополь, 2012. – 262 с.
20. Спирин В.А. Повышение качества обработки сложнопрофильных зубчатых деталей:
    дис. … канд. техн. наук / Перм. политехн. ин-т. – Пермь, 1988. – 216 с.
21. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике для инженеров и студентов вузов. – М., 1971. – 940 с.