Аннотация: Для упрочнения деталей машин горно-металлургического комплекса, работающих в условиях абразивного износа, широко применяются в качестве наплавочных материалов хромовольфрамовые теплостойкие стали типа Р18, Р6М5, Р9, Р2М8, 3Х2В8, 3Х2В4Ф, Х10В14, 25Х5ФМС и др. В настоящее время экономически и технически целесообразно осуществлять защиту поверхностей ответственных деталей машин и механизмов с использованием упрочняющих покрытий. Наиболее перспективным методом среди других является наплавка покрытий. В наплавленном металле типа экономно легированного сплава Р2М9 наблюдается эффект кинетической пластичности при мартенситном превращении. Концепция «экономного легирования» сплавов основана на выборе легирующих элементов, которые имели бы относительно небольшую стоимость и (или) входили бы в состав наиболее доступных лигатур. При шихтовке таких сплавов часто используются доступные «естественные лигатуры», например ферротитан и феррованадий. Сплавы также могут быть легированы микродобавками редкоземельных материалов. При мартенситном превращении определяющая роль в релаксации напряжений принадлежит эффекту кинетической пластичности. Влияние эффекта кинетической пластичности на характер формирования временных и остаточных напряжений изучено при охлаждении образцов из наплавленного металла типа сплава Р2М9 и стали 12X17 на установке тепловой микроскопии ИМАШ-20-75. Проявление эффекта кинетической пластичности оценивали по снижению временных напряжений в процессе охлаждения жестко закрепленных образцов в интервале температур мартенситного превращения. Эффект кинетической пластичности можно использовать для регулирования напряженного состояния и предотвращения образования холодных трещин в наплавленных теплостойкими сталями высокой твердости деталях горно-металлургического оборудования.

Аннотация: Методами световой и сканирующей электронной микроскопии на поперечных шлифах проведены исследования структуры многослойных покрытий быстрорежущей стали Р18Ю, сформированных на подложке из стали 30ХГСА, при плазменной наплавке порошковой проволокой марки ПП-Р18Ю в смеси аргона и азота. Показано, что покрытия имеют разориентированную дендритную структуру с характерным размером осей первого порядка 100 мкм, которая мало изменяется с глубиной. С помощью сканирующей электронной микроскопии детально изучена карбидная сетка эвтектических карбидов типа Ме6С по границам зёрен твердого раствора с размерами в пределах 5 - 100 мкм. Мелкие зёрна с характерными размерами до 10 мкм имеют однородную структуру, в более крупных формируется внутренняя область с феррито-мартенситной структурой и включениями равноосных изолированных карбидов. Типичный размер мартенситных игл в ней составляет 1 - 3 мкм. Обнаружен рост средней микротвердости от 472 до 528 HV0,1 после четырехкратного высокотемпературного отпуска при 580 °С в результате образования мартенсита и выделения дисперсных карбидов. Наблюдается рост мартенситных игл в пределах от 2 до 6 мкм. После электронно-пучковой обработки карбидная сетка сохраняется, в маленьких зернах образуются транскристаллитные трещины, в более крупных зернах происходит распад мартенсита, изолированные карбиды увеличиваются в размерах, средняя микротвердость возрастает до 628 HV0,1.

Аннотация: Рассмотрены особенности получения обшивок контактной точечной сваркой, перечислены основные проблемы, возникающие при данном процессе. Разработана конструкция устройства перемещения деталей для точечной сварки, которое работает от пневмоцилиндров. Операции подъема и опускания электрода сварочной машины синхронизированы с рабочим циклом устройства.

Аннотация: Предложена математическая модель теплового процесса сварки полиэтиленовых труб в раструб, учитывающая изменение во времени степени кристаллизации полимерного материала и теплоты фазового превращения в определенном интервале температур. Расчетами показано, что при сварке в условиях низких температур управлением тепловым процессом путем предварительного подогрева до допустимой для сварки температуры, оплавлением в регламентированном режиме и охлаждением в теплоизоляционной камере можно обеспечить динамику температурного поля в соединении, свойственную сварке в условиях допустимых температур воздуха.

Аннотация: Система управления в скользящем режиме на основе принципа декомпозиции разделена на две части: подсистему формирования скользящего режима и робастную подсистему с большим коэффициентом усиления. Увеличение коэффициента усиления без потери устойчивости позволяет подавлять суммарную неопределенность общего вида до сколь угодно малой величины. Эта особенность позволяет системе двигаться по заданной траектории без самонастройки скользящего режима. Качественный анализ на Simulink показал эффективность предложенного подхода.

Аннотация: Рассмотрена задача по снижению ущерба от критических сочетаний событий, которые могут привести к выпуску бракованной продукции при сварке роботизированными технологическими комплексами. Сформулирована задача, предложены модели и алгоритмы, необходимые для ее решения. Внедрение данного математического обеспечения на машиностроительных предприятиях позволит повысить точность и качество выполняемых операций при сварке роботизированными комплексами и снизить ущерб от выпуска бракованной продукции.

Аннотация: Выполнена оценка свариваемости листов толщиной 1, 5 мм из сплавов Al - 1 Ca - 5, 5 Zn - 1, 5 Mg - 0, 5 Mn и Al - 2 Ca - 2, 5 Mg - 0, 4 Mn в условиях контактной точечной сварки по режимам с ковочным усилием и без него. Показано, что применение режимов с ковочным усилием позволяет практически полностью предотвратить образование трещин в пределах литого ядра сварной точки. Установлено, что эффективным методом контроля качества сварных точек исследуемых сплавов является рентгеновская компьютерная томография, позволяющая выявить наличие трещин и пор в металле литого ядра сварной точки. Полученные результаты сопоставили с данными автоматизированного контроля параметров режима сварки, которым была оснащена машина для точечной контактной сварки МТН-7501. Сравнение полученных данных, с одной стороны, показало эффективность рентгеновской компьютерной томографии для выявления дефектов. С другой стороны, сварные точки, которые были отмечены блоком автоматизированного контроля машины МТН-7501 как дефектные, таковыми оказались на самом деле. Построены зависимости диаметра сварной точки для рассматриваемых сплавов от тока сварки и длительности импульса сварочного тока. Показано, что для сплава Al - 1 Ca - 5, 5 Zn - 1, 5 Mg - 0, 5 Mn бездефектные соединения удается получить при следующих параметрах режима сварки: радиус поверхности верхнего электрода 90 мм; продолжительность пропускания сварочного тока 0, 26 с; сила сварочного тока 25 кА; давление на электродах 360 кг. Для сплава Al - 2 Ca - 2, 5 Mg - 0, 4 Mn для качественного сварного соединения необходимо повышать значение сварочного тока до 26 кА. При указанных значениях параметров режима обеспечивается получение литого ядра диаметром 5, 0-5, 3 мм. В рамках проводимых исследований в качестве метода подготовки поверхности под контактную точечную сварку опробована лазерная обработка сканирующим излучением поверхностного слоя. Показано, что контактное сопротивление после обработки поверхности лазерным излучением сплавов Al - 1 Ca - 5, 5 Zn - 1, 5 Mg - 0, 5 Mn и Al - 2 Ca - 2, 5 Mg - 0, 4 Mn находится на уровне 12, 5-13, 2 мкОм, что практически соответствует величине контактного сопротивления после химического травления и механической зачистки металлической щеткой. Следует отметить, что после лазерной обработки поверхности существенное увеличение контактного сопротивления не наблюдается по истечении 72 ч после обработки, а после химического травления - 36 ч. Для исследуемых сплавов установлены зависимости разрушающего усилия на срез и отрыв сварной точки от диаметра литого ядра. Для одноточечных образцов при диаметре литого ядра 6, 2-6, 5 мм для сплавов Al - 1 Ca - 5, 5 Zn - 1, 5 Mg - 0, 5 Mn и Al - 2 Ca - 2, 5 Mg - 0, 4 Mn разрушающая нагрузка на срез составила 2200-2350 Н и 2050-2180 Н соответственно, а на отрыв - 3200-3550 Н и 2900-3250 Н соответственно.

Аннотация: Предложен алгоритм отслеживания разделки сварных швов с использованием фильтра Калмана на основе шести характерных точек профиля, получаемых с помощью датчика лазерного зрения РФ627. В целях уменьшения погрешности контроля сварных швов создана многослойная нейронная сеть с алгоритмом обратного распространения для компенсации ошибок, вызванных цветным шумом при использовании фильтра Калмана. Результаты экспериментов показывают, что при применении алгоритма уменьшается погрешность отслеживания траектории сварных швов.

Аннотация: Представлены результаты исследований особенностей кристаллизации сварочной ванны из разнородных сплавов, меди М1 и стали 12Х18Н10Т, полученной лазерной сваркой. В дополнение к ранее проведенным исследованиям микроструктуры, механических и эксплуатационных свойств проведены исследования микроструктуры лицевой поверхности сварного шва с применением оптической и электронной микроскопии. Определен точечный химический состав отличающихся микроструктурных компонентов сварочной ванны. Выявлено, что в левой части сварочной ванны в центре зерен наблюдаются сферические углубления по границам зерен, точечные выделения в центре зерен и вытянутые выделения по границам зерен, которые существенно отличаются по химическому составу. Точечные и вытянутые участки содержат существенно больше меди (18-24 %) по сравнению с темными участками, являющимися телом зерна (8-15 % Cu), светлые участки содержат меньше железа (53-57 %) и никеля (7-8 %), чем темные, содержащие 59-63 % Fe и 7-10 % Ni. Установлено, что особенностями кристаллизации полученных сварных соединений являются асимметричный процесс кристаллизации, существенное различие размеров частей сварочной ванны со стороны меди (1260 мкм) и со стороны стали (670 мкм), а также химического состава и микротвердости противоположных частей сварочной ванны. Измерения микротвердости показали, что существуют небольшие, но четко заметные различия в левой (170-180 HV100) и правой (150-155 HV100) частях сварочной ванны.

Аннотация: Описан способ получения сферической винтовой поверхности, используемой при проектировании конструкций винтовых площадок, предназначенных для обслуживания внутренней поверхности сферических резервуаров. Представлены математические модели для внешнего и внутреннего контура площадки. Показан результат получения кривых пересечения с помощью САПР.

Аннотация: Рассмотрены вопросы моделирования сборки соединений деталей машин на ЭВМ. Программный комплекс позволяет моделировать сборку соединений в соответствии с основными методами обеспечения точности. Математическим моделированием определены параметры селективной сборки, обеспечивающие повышение точности соединений на один и два квалитета в условиях мелкосерийного производства при вероятности образования незавершенного производства, равной или близкой к нулю.

Аннотация: В статье рассмотрена методология расчета фазовых диаграмм и термодинамических свойств материалов CALPHAD. Моделирование осуществлялось на основе верифицированной базы данных COST 507. Для нахождения равновесного состава используется принцип максимума энергии Гиббса. Приведены расчетные формулы для вычисления однокомпонентных и двухкомпонентных веществ, в том числе энергии Гиббса идеального смешения и избыточной энергии Гиббса. В качестве эталона равновесного состава термодинамической системы Mg-Zn приведена фазовая диаграмма системы магний-цинк, полученная в программном обеспечении OpenCalphad. Расчеты данной системы выполнены в программе Microsoft Excel. Приведены расчетные формулы для целевой функции оптимизатора «Поиск решения» и заданы ограничения, учитывающие баланс сохранения массы. Проведена оценка модели путем сравнения результатов с результатами, полученными в программе OpenCalphad.

Аннотация: Описан алгоритм управления и приведен пример реализации соответствующей системы управления машиной фрикционной сварки, предназначенной для проведения опытных работ по технологии сварки трением с перемешиванием крупногабаритных изделий из алюминиевых сплавов. Даны краткие характеристики опытно-промышленной установки "Малахит". Найден способ контроля режима сварки для автоматизации процесса по мощности главного привода. Введено разделение аварийных событий для автоматической сварки трением с перемешиванием. Опробовано применение оптической связи между оборудованием для контроля режима и унификации пультовых решений для сварки трением с перемешиванием.

Аннотация: Получены сравнительные результаты механических испытаний сварных соединений плит из сплава 1565чМ толщиной 15 мм, выполненных ручной многопроходной аргонодуговой сваркой и сваркой трением с перемешиванием (СТП). При многопроходной аргонодуговой сварке в качестве присадочного материала применили проволоки СвАМг61 и Св1575, легированные скандием. Показано, что при СТП плит из сплава 1565чМ качественное формирование швов можно обеспечить путем применения двухсторонней сварки - поочередно с лицевой и корневой сторон соединения. При испытаниях сварных соединений плит сплава 1565чМ, выполненных многопроходной ручной аргонодуговой сваркой и СТП, разрушение образцов произошло в зоне термического влияния. Коэффициент прочности соединений, выполненных ручной аргонодуговой сваркой, составил 0, 96, СТП - 0, 98. Введение скандия в металл сварного шва через присадочную проволоку Св1575 позволяет повысить временное сопротивление металла шва на 23-25 % по сравнению с проволокой СвАМг61. При этом значение угла изгиба увеличилось на 45 %, а ударная вязкость на 20 %. Показано, что абсолютные значения ударной вязкости у сварного шва, выполненного СТП, выше, чем у основного металла, а для случая сварки плавлением ниже, чем у основного металла. При многопроходной аргонодуговой сварке плит из сплава 1565чМ с присадочной проволокой Св1575 в металле шва наблюдается формирование мелкозернистой структуры с выделениями эвтектики по границам зерен. Размер зерна уменьшается до 10-30 мкм, в то время как при использовании присадочной проволоки СвАМг61 размер зерна составляет 50-100 мкм. Наиболее высокие значения прочностных и пластических свойств металла шва соединений плит из сплава 1565чМ отмечены при использовании СТП: временное сопротивление металла шва составило 390 МПа при значении угла изгиба 170 град. и ударной вязкости 66 Дж/см{2}. При СТП в зоне перемешивания наблюдаются в основном мелкие зерна размером 5-6 мкм, а в зоне термомеханического воздействия, кроме мелких зерен, есть также небольшое количество более крупных зерен размером до 15-20 мкм. Для зоны термического влияния характерна равноосная рекристаллизованная структура с зерном размером 50-60 мкм. В структуре металла шва можно отметить наличие характерной "луковичной" структуры. При детальном рассмотрении обнаружена двухуровневая структура "колец": между кольцами первого уровня наблюдаются кольца другого уровня, которые можно характеризовать как субструктуру.

Аннотация: Проведены сравнительные трибологические испытания (коэффициент трения и интенсивность изнашивания) группы антифрикционных покрытий из бронз БрО10, полученной литьем, БрКМц 3-1, Al бронзы DT-CuAl8 и БрЖНА 12-7-1, синтезированных дуговой наплавкой в аргоне с использованием сплошной или порошковой проволоки, и баббитов Б83 и Б88, образованных газовой наплавкой в пропан-бутановом пламени, плазменным напылением, дуговой металлизацией. Выявлено формирование дендритов в бронзе БрЖНА 12-7-1 в широком интервале скоростей охлаждения, характерных для основных технологических процессов получения антифрикционных сплавов: литья, наплавки, напыления. Дисперсность дендритной составляющей, формирующейся в процессе наплавки, значительно выше, чем при литье, что обеспечивает повышение прочности наплавленного металла на 30-50 %. Показано, что в условиях граничного и жидкостного трения (Р = 1 МПа, V = 3 м/с, путь трения 100 км) износ покрытий из композиционной бронзы БрЖНА 12-7-1, полученных дуговой наплавкой, в 1, 5-3 раза ниже, чем покрытий из альтернативных типовых антифрикционных материалов: баббитов (Б83, Б88), оловянистой (БрО10) и безоловянистой бронз (БрКМц 3-1, DT-CuAl8), образованных дуговой наплавкой и способами газотермического напыления. При этом коэффициент трения покрытий из бронзы БрЖНА 12-7-1 при давлении до 4, 5 МПа находится на одном уровне с баббитом Б83 и оловянистой бронзой БрО10. Проведенные сравнительные испытания позволяют считать аргонодуговую наплавку бронзы БрЖНА 12-7-1 на стальную основу достаточно технологичной как в области наплавки без использования промежуточных слоев, так и устранения дефектов межкристаллитного проникновения меди в стальную основу при наплавке бронз.

Аннотация: Предложена методика автоматического регулирования ширины шва при односторонней сварке стыкового соединения без разделки кромок по температуре поверхности изделия. Рассмотрено влияние отклонений параметров процесса сварки на ширину обратного валика. Приведены расчеты, доказывающие работоспособность предлагаемой методики.

Аннотация: The structure and microhardness of a multilayer surfaced on an R2M9 high-speed steel in a nitrogen atmosphere and subjected to high tempering and electron-beam treatment are studied. The surfaced layer structure consists of a tempered martensite, with the carbides and carbonitrides located along the grain boundaries. It is shown that high tempering increases the steel microhardness and gives rise to a transformation of the retained austenite into martensite. An electron-beam treatment forms a honeycomb structure in the surface layer, which provides a factor of 1.1–1.6 increase in the surface layer microhardness over the initial state and that after tempering.