НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

Разработка новых прогрессивных технологий повышения коррозионной стойкости конструкционных материалов является актуальной научной и технической задачей, эффективное решение которой возможно с помощью развития различных плазменных методов. В работе обсуждается возможность получения антикоррозионного эффекта за счет модификации физико-химических свойств поверхности конструкционных материалов при их обработке высокоэнтальпийными импульсными плазменными потоками. Сообщается о разработке импульсного технологического плазмотрона на основе сильноточного разряда магнитоплазменного компрессора в атмосферном воздухе и приводятся результаты экспериментального исследования энерго-мощностных, термодинамических и временных характеристик воздействия импульсных плазменных потоков на конструкционные материалы: температура плазменного потока – 13000…15000 К; давление плазмы – 70…390 атмосфер, плотность радиационных потоков до 300 кВт/см²; плотность энергии плазменного воздействия 10...40 Дж/см²; характерное время воздействия – 65…125 мкс.Выполнены эксперименты по облучению импульсными плазменными потоками образцов из стали марки Ст3 и проведена оценка коррозионных свойств плазменно-модифицированных поверхностей. Методом ускоренных испытаний показано, что такая обработка приводит к существенному повышению коррозионной стойкости поверхностей конструкционных углеродистых сталей.

Традиционные технологии получения полимерных композитных материалов (ПКМ) на основе эпоксидных смол горячего отверждения энергоемки и требуют продолжительной тепловой обработки. Использование энергии электромагнитных волн сверхвысокой частоты (СВЧ) для нагрева заготовок из ПКМ является одной из альтернативных технологий, позволяющих значительно уменьшить время и снизить энергоемкость тепловой обработки. В статье рассмотрена тепловая математическая модель составной системы цилиндрических тел в условиях СВЧ нагрева. Система включает заготовку в виде полого цилиндра из ПКМ на основе эпоксидного связующего и углеродных волокон и оправку в виде сплошного цилиндра. Получены и проанализированы теоретические и экспериментальные данные о температурном состоянии рассматриваемой системы.

Статья посвящена обсуждению вопроса о формализации процедуры выбора средств технического оснащения при проектировании технологических процессов. Выполнен общий анализ проблемы, иллюстрируемый практической апробацией возможного подхода к её решению. В качестве тестовой задачи рассмотрена процедура выбора металлорежущего станка. Задача решалась по общепринятой двухэтапной схеме: отбор потенциально приемлемых вариантов станка; выбор наиболее предпочтительной модели станка. В качестве инструментов, формализующих решение данной задачи, применена методологии сравнительного анализа числовых и вербальных векторов, а также, методология многокритериального оптимизационного выбора. Получены результаты, подтверждающие возможность практического решения рассматриваемой проблемы на базе применения механизмов количественного анализа и процедур, описываемых формальными алгоритмами.

Рассмотрены расчетные модели изменения теплонапряженности процесса прерывистого резания и их связь с технико-экономическими показателями обработки, позволяющие оценить изменение периода стойкости режущего инструмента и производительности труда в зависимости от кинематических особенностей процесса. Приводятся технологические операции и виды работ (лезвийной, абразивной, поверхностного пластического деформирования) с цикличным изменением режимных параметров, при исследовании которых или отработке на этапе технологической подготовки производства целесообразно применять представленные модели.

Методом электрохимической и последующей химической обработки углеродного волокна, полученного двухстадийной термостабилизацией и карбонизацией полиакрилонитрильного волокна, проведена модификация его поверхности с целью усиления адгезии с эпоксидной матрицей. Электрохимическая обработка углеродных волокон вызывает сложные физико-химические процессы, приводящие в частности к травлению поверхности и образованию продольных каналов и сшивок между волокнами. Различные варианты электрохимической обработки углеродного волокна на основе ПАН в водных растворах аммонийных солей (NH₄)HCO₃/(NH₄)₂C₂O₄ позволили выявить оптимальные условия и увеличить значение предела прочности при разрыве микропластиков в среднем на 10% по сравнению с исходным необработанным волокном. Нанесение на поверхность углеродных волокон полимерных слоев путем электрохимической полимеризации было опробовано, что открывает альтернативный и эффективный путь модификации их поверхностных свойств.

Плоское шлифование торцом чашечного круга производительнее других видов шлифования, т.к. в резании одновременно участвует большое количество абразивных зерен, снижающих шероховатость обработанной поверхности. Вместе с тем, ввиду большой площади и длительности контакта торцового круга с деталью, этот вид шлифования характеризуется высокой теплонапряженностью. Для достижения требуемого качества торцовое шлифование проводят на пониженных режимах. Поэтому установление связей и закономерностей в процессе торцового шлифования плоских поверхностей, влияющих на теплонапряжённое состояние рабочей зоны, позволит повысить эффективность обработки плоских деталей.

Теория подобия, подход на основе анализа размерностей к вопросу иссле­дования сил резания, в частности, при сверлении. Использование безразмерных ком­плексов, составленных из физических параметров системы, позволяет: 1) автоматически получать зависимости, которые можно использовать в любой системе единиц измерения; 2) уменьшить число значимых независимых переменных; 3) избежать влияния погрешности измерений на размерность физических зависимостей; 4) обес­печить обмен экспериментальными результатами, полученными различными авто­рами. Предложено 11 безразмерных комплексов для характеристики процессов резания. Используя экспериментальные данные для трёх типов спиральных сверл, получены полиномиальные и степенные законы резания для осевой силы и крутящего момента. Показано, каким образом полученные зависимости расширяются на случай вибрационного сверления; предложена методика использования существующих зависимо­стей для получения законов резания в критериальном виде.

Рассмотрен процесс чистового точения заготовок из закаленной стали резцами, оснащенными инструментальными материалами на основе нитрида бора: кубического нитрида бора марки CBN10 (SECO) и плотноупакованный нитрида бора DBN (Dense Boron Nitride). Проведен анализ и разработана методика расчета параметров точения заготовок из закаленной стали: параметров стружкообразования, сил, температур резания, скорости изнашивания, величины износа и стойкости инструмента. В экспериментальной части разработана технология заточки прецизионных резцов из DBN, а также выполнена оценка качества заточки этих резцов. Приведены результаты испытаний резцов при точении цилиндрической, торцевой поверхностей и растачивании отверстия на заготовке из стали марки 9ХС HRC 60. Приведены результаты измерения параметров качества обработанных поверхностей. Проведенные исследования подтвердили эффективность использования резцов из плотноупакованного нитрида бора для прецизионной обработки заготовок из закаленной стали.

В аналитическом виде получена закономерность изменения суммарной радиальной силы при  формообразовании прерывистых   резьбовых поверхностей по генераторной схеме резания (метчики, плашки, резьбонарезные головки и т.д.).  Предложен метод моделирования различных конфигураций поверхностей под нарезание резьб. Разработана инженерная методика принятияконструкторских решений рабочих элементов инструмента и назначения геометрических параметров режущей части  при обработке прерывистых поверхностей. Исследована возможность исключения совпадение пиковой нагрузки на режущий зуб инструмента с моментом его выхода на прерывистую поверхность.

В статье показана возможность и рассмотрен алгоритм математического исследования полиномиальных зависимостей, используемых для описания характеристик технологических процессов механической обработки. Приведены достоинства полиномиальных зависимостей, полученных на основе полного факторного эксперимента в многомерных пространствах исследуемых параметров. В качестве примера проведен анализ энергопотребления при токарной обработке в два прохода на основе полученной полиномиальной зависимости тангенциальной составляющей силы резания от факторов обработки. Влияние указанных факторов устанавливалось априорно на основе проведенных экспериментальных исследований или по литературным источникам. В статье приведены условия и результаты всех проведенных экспериментов и алгоритм отыскания минимального значения энергопотребления.

Предложен подход для принятия решения о целесообразности приобретения нового станка с точки зрения себестоимости обработки, что является актуальным для многих машиностроительных предприятий, обновляющих свой станочный парк. Показано, что скорость резания, обеспечивающая минимальную себестоимость обработки, является ключом к решению проблемы. Выведена формула для укрупненного расчета минимально возможной себестоимости обработки резанием. Выполнен анализ факторов, влияющих на решение вопроса о целесообразности покупки нового станка. Показано, что добиться снижения себестоимости обработки за счет увеличения скорости резания невозможно. Единственным путем снижения стоимости обработки на новом оборудовании является снижение вспомогательного времени. Выявлена область нерентабельности замены старого станка.

В данной статье представлены результаты исследований, направленных на обоснование повышения работоспособности метчиков новой конструкции с внутренним размещением стружки (МВРС). Для оценки работоспособности МВРС одним из важных этапов является определение критерия износа инструмента, который является характеристикой допустимого предельного износа, и, в общем случае, зависит от вида отказа инструмента, условий резания, инструментального и обрабатываемого материалов, и его конструктивно-геометрических параметров.

Разработана математическая модель, устанавливающая основные закономерности изменения удельных сил в процессе образования резьбовой поверхности, и позволяющая определить приоритеты технических мероприятий, направленных на повышение точности и стабильности процесса  нарезания резьб. Получены эпюры давлений на вспомогательных кромках режущих профилей метчика, позволяющие судить о распределении нагрузки между режущими зубьями. Представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований по влиянию угла режущей части метчиков на динамику и точность процесса резьбонарезания. На качественном уровне установлена взаимосвязь характера изменения давления на опорных поверхностях инструмента и разбивкой нарезаемой резьбы.

Трубчатые упругие муфты используют для приводов малой мощности, поскольку их применение ограничено потерей устойчивости сечений при нагружении сравнительно небольшим крутящим моментом, что приводит к значительному ухудшению характеристик таких муфт. Для повышения устойчивости сечений и, следовательно, увеличения передаваемого момента предлагается заполнить внутреннюю полость трубки (между соединяемыми валами) узкими металлическими кольцами, устанавливаемыми с некоторым натягом. Изменяя количество и высоту колец можно менять характеристики муфты. Для работы в условиях больших динамических нагрузок разработана муфта, в отверстии трубки которой установлен упругий металлический узел. На эту муфту получен патент на изобретение РФ.

Статья написана на основе обзора отечественных и зарубежных изданий по режущему инструменту, выпущенных в последние 7 лет.  В статье рассмотрены существующие современные инструментальные материалы для лезвийных инструментов. Приводятся их физико-механические свойства и области их рационального применения. Особое внимание уделено новым маркам оксидной, смешанной, армированной и нитридной  режущих керамик, а также  сверхтвердым инструментальным материалам на основе поликристаллического алмаза и кубического нитрида бора. Приводится сравнение отечественных марок инструментальных материалов и материалов ведущих зарубежных фирм. Приведена классификация сверхтвердых инструментальных материалов на основе алмаза. Выполнен анализ перспектив развития инструментальных материалов.

Рассмотрены возможности повышения эффективности переработки стружки при утилизации за счет ее дробления на металлорежущих станках в процессе обработки заготовок. Показано, что применение при токарной обработке метода резания с опережающим пластическим деформированием (ОПД) обеспечивает как надежное дробление сливной стружки, так и высокие технологические и технико-экономические показатели обработки в целом. Резание с ОПД и стружкодроблением позволяет исключить одну из весьма трудоемких и затратных операций утилизации стружки – измельчение ее на специальном оборудовании перед брикетированием и переплавкой.Представлены экспериментальные данные по износостойкости зубчатых элементов накатных роликов, применяемых для дробления стружки при обработке с ОПД. Приводятся рекомендации по выбору материала зубчатых вставок и их геометрии в зависимости от свойств обрабатываемого материала. Установлено, что применение вставок из твердого сплава ВК6, ВК6ОМ обеспечивает продолжительность их работы без переточки 10-20 ч и более.

Рассмотрена конструкция развертки, реализующая комбинированный процесс резания с опережающим пластическим деформированием (ОПД) при обработке отверстий. Приводятся результаты экспериментального исследования эффективности развертывания с ОПД при обработке сталей 20X13, I2X18H10T, 10Х12Н22Т3МР и латуни Л63. Опытным путем установлено, что конструктивные особенности инструмента для развертывания отверстий с ОПД проявляются в стабилизации процесса резания  при случайных возмущениях, исключают вибрации в поперечном направлении, повышают однородность структуры поверхностного слоя изделия. Это способствует снижению шероховатости обработанной поверхности, более равномерному ее распределению на длине отверстия, повышению микротвердости поверхностного слоя, увеличению технологической стойкости инструмента и производительности обработки.

В работе рассмотрены вопросы повышения пластичности сварных соединений контактной точечной сварки TRIP-стали. Особое внимание уделено использованию термообрабатывающего импульса и его параметрам. Исследовано влияние паузы между основным и дополнительным импульсом нагрева, а также величины тока термообработки на механические свойства сварных соединений. Дана оценка результатов электротермообработки на микротвёрдость и механические свойства сварного соединения, которая позволяет оптимизировать длительность паузы и тока термообработки. Сделан вывод о целесообразности применения дополнительного импульса нагрева для повышения пластичности сварных соединений.

Работа посвящена совершенствованию технологии изготовления металлофторопластовых подшипников из листовой заготовки. В отличие от других публикаций на схожие темы, втулка изготавливается из листовой заготовки и имеет фланец. Использовав математическое моделирование методом конечных элементов, авторы выявили механизм формирования фланца подшипника. Обнаружены зоны неоднородной деформации, способные снизить качество изделия. Для уменьшения зон неоднородной деформации и облегчения течения металла предложено изменить форму фасонной заготовки. Моделирование процесса деформации при использовании новой формы заготовки показало снижение энергосиловых параметров процесса и повышение однородности деформированного состояния. Полученные результаты позволят повысить качество металлофторопластовых подшипников скольжения, применяемых в авиации.

Для тяжелых вращающихся валов с радиальными опорами необходима дополнительная осевая опора. В ряде изделий осевая опора имеет неудачную конструкцию. Разработана конструкция осевой опоры, которая описана в статье и дан ее расчет на прочность. На эту конструкцию получен патент РФ. Разработанная опора предназначена для установки на свободном торце вала и не препятствует радиальному смещению вала и повороту его оси. Допускается радиальное смещение вала в месте установки осевой опоры до 1 … 2 мм, а угол поворота оси вала до 30 угловых минут. Разработанная опора может быть использована для вала турбонасосного агрегата по перекачке нефти. Этот вал установлен на подшипниках скольжения, ось которого при работе агрегата имеет радиальные и угловые смещения.