Preview

Опубликовано: 28.09.2018

№ 3 (2018)
Скачать выпуск PDF
6-13 22
Аннотация

Магний и его сплавы, благодаря сочетанию легкости и прочностных характеристик, представляют интерес для всех сфер промышленности, требовательных к весу изделий, - кораблестроения, авиации, ракетостроения. Однако поверхностные свойства магниевых сплавов не удовлетворяют многим требованиям, и в настоящий момент не существует эффективного метода их улучшения. Перспективным электрохимическим методом методом модифицирования поверхности магниевых сплавов является плазменно-электролитическое оксидирование (ПЭО), но технология получения при его помощи оксидных слоев нуждается в совершенствовании. Одним из путей модифицирования ПЭО-слоев является добавка в электролит наночастиц. Работа посвящена получению оксидных слоев на магнии методом ПЭО с использованием электролита без наночастиц и при добавке наночастиц SiO2 в электролит. Проведено исследование полученных оксидных слоев методами сканирующей электронной микроскопии, рентгеноспектрального микроанализа, рентгенофазового анализа, инструментального индентирования и электрохимических испытаний. Исследованы структура, элементный и фазовый состав, прочность сцепления с подложкой и коррозионная стойкость оксидных слоев на магнии.
Показано положительное влияние добавок наночастиц SiO2 в электролит на исследованные функциональные свойства оксидного слоя - прочность сцепления с подложкой, коррозионную стойкость. Предположен механизм положительного влияния наночастиц на эти характеристики. В составе оксидного слоя обнаружена фаза силиката магния Mg2SiO4, а также фосфат магния Mg3(PO4)2, что говорит об участии в формировании слоя как компонентов электролита - фосфора, так и внесенных наноразмерных частиц диоксида кремния.

14-21 16
Аннотация

Рассмотрена проблема синтеза нанокомпозитов на алюминиевых матрицах, армированных углеродными нанотрубками, с высокими физико-механическими характеристиками, в части достижения однородной дисперсии углеродных нанотрубок в алюминиевой матрице композита. Разработаны основы технологии приготовления и определены требования к параметрам так называемой нормализованной шихты (высокооднородной по объему сухой смеси «алюминиевый порошок - одностенные углеродные нанотрубки»), предназначенной для эффективного синтеза композиционных гранул механическим легированием.
В качестве исходных материалов использовали порошок алюминиевый первичный дисперсный марки ПАД-1, одностенные углеродные нанотрубки TUBALL и стеариновую кислоту в качестве агента регулирования процесса. Процессы нормализации и механического легирования проводили в механическом реакторе авторской конструкции. Полученные композиционные гранулы подвергали холодному, а затем горячему компактированию. Показана эффективность предложенного авторами нового подхода к осуществлению эффективного армирования алюминиевого матричного порошка нанотрубками. В основу такого подхода положено обеспечение эффективной дисперсии углеродных нанотрубок в легируемый матричный материал за счет введения в технологию синтеза композиционных гранул, представляющих собой полуфабрикат для получения композиционного материала с высокими физико-техническими характеристиками, специальной технологической операции - «нормализации» шихты.
Представлены данные о достигаемых прочностных параметрах полуфабрикатов алюмоматричных композитов, при изготовлении которых использовали нормализованную шихту. Показано, что применение разработанной технологии нормализации шихты обеспечивает повышение прочностных характеристик полуфабрикатов композиционных материалов не менее чем на 25 % по сравнению с технологией без применения нормализации. Полученные в ходе исследований результаты могут быть использованы при совершенствовании технологий получения алюмо-матричных композитов.

22-30 17
Аннотация

Особенностью всех робототехнических систем, движущихся с периодическим отрывом от опорной поверхности, является наличие фазы полета, во время которой управлять движением робота и корректировать его траекторию крайне проблематично. Поэтому актуальной является задача обеспечения движения устройства во время разгона и его отрыва от поверхности с такими параметрами, чтобы система вела себя корректно во время полета. В данной работе эта задача решается путем формирования желаемой траектории центра масс робота во время разгона устройства.
Робот состоит из корпуса и разгонного модуля, образованного тремя звеньями, два из которых представляют поступательную пару, а другие соединены между собой и с корпусом посредством вращательных шарниров. Траектория центра масс робота во время разгона формируется таким образом, чтобы за требуемое время было достигнуто определенное численное значение скорости, вектор которой направлен под заданным углом к горизонту. Для обеспечения такой траектории движения разработана система управления с регулятором, построенным на линейном квадратичном программировании.
В результате проведенного численного моделирования установлено наличие шести режимов разгона при варьировании управляющих параметров: во время одних робот контактирует с поверхностью в двух опорных точках, которые либо неподвижны, либо скользят по поверхности; во время других происходит отрыв одной из двух опорных точек или опрокидывание устройства (в случае, когда отрыв точки опоры происходит в первые моменты разгона). Построены диаграммы режимов разгона, которые могут использоваться для определения диапазонов допустимых параметров прыгающего робота для осуществления разгона в требуемом режиме.

31-37 22
Аннотация

Исчерпание существующих и введение новых месторождений приводит к постоянному увеличению коррозионной агрессивности добываемых сред, что повышает интенсивность разрушения нефтепромыслового оборудования. Для обеспечения достаточной работоспособности оборудования необходимы разработка и освоение новых сталей повышенной прочности и коррозионной стойкости. Требуется увеличение объема и разработки новых методик промысловых испытаний труб, только на основе таких испытаний можно получить надежные представления о механизмах и кинетике происходящих процессов коррозионно-механического разрушения и оценить работоспособность трубопроводных систем в реальных условиях эксплуатации определенного месторождения.
Приведены разработанные методики трех основных видов опытных промысловых испытаний: байпасные линии, периодический контроль лифтовых колонн и периодический контроль действующих трубопроводов. Характерной особенностью предложенных испытаний является системное проведение сравнительного анализа текущего состояния с состояниями до эксплуатации и предшествующих этапов испытаний. Для этого промысловые испытания сопровождаются обязательными дополнительными исследованиями, которые по функциональному назначению объединены в две группы. Первая группа характеризует исходное состояние металла и изменение его свойств после испытаний (химический и фазовый состав, структурное состояние металла, механические свойства, коррозионная стойкость). Вторая группа характеризует вызванные испытаниями коррозионные повреждения внутренней поверхности трубы (состояние внутренней поверхности; выявление преобладающего вида коррозионного разрушения; оценка скорости общей и локальной коррозии; фазовый, химический состав и морфология продуктов коррозии; микробиологические исследования).
Предложенные методики испытания позволяют получить наиболее полную информацию о работоспособности и кинетике развития разрушения труб в определенных условиях эксплуатации. В качестве примера приведены результаты сравнительных промысловых испытаний лифтовых колонн НКТ из новой стали 15Х5МФБЧ и из традиционных сталей 35Г2С и 35Г2Ф при эксплуатации на пяти месторождениях с разным составом добываемых сред.

38-47 22
Аннотация

В работе представлены результаты исследований, направленных на повышение качества индивидуальной ортопедической стельки путем разработки и внедрения в процесс проектирования современных методов компьютерного моделирования, анализа материалов стельки и учета их механического поведения при эксплуатации.
В экспериментальной части проводилось сжатие образцов из комбинированных EVA-материалов. Полученные физико-механические свойства были смоделированы в CAE-системе. Посредством CAE-системы исследована деформация свода стельки при различной нагрузке и комбинировании EVA-материалов различной твердости.
Спроектирована в OrthoModel модель стельки, экспортированная в формат файла STL. Затем с помощью программы FreeCAD формат STL экспортировали в STEP, так как ANSYS более адаптирован для твердотельного формата. Создана конечно-элементная модель стельки, к которой прикладывались рабочие нагрузки. Получены напряжения и деформации стельки в процессе нагружения в зависимости от комбинации материала и геометрических параметров стопы.
В работе предложена методика проектирования индивидуальных ортопедических стелек, выбрана рациональная конструкция и материал стелек. Проведены расчеты деформации стелек при нагрузке, которые учтены в последующем при программировании обработки стелек на станках с ЧПУ Имея 3D-модель стельки, можно не только изготовить ее на станке с ЧПУ, но и напечатать на 3D-принтере. Важная часть работы - это обоснование себестоимости изготовления индивидуальных ортопедических стелек; расчеты показывают, что дорогостоящая технология вполне себя оправдывает.

48-56 24
Аннотация

Поскольку причина задержанного разрушения двухфазных латуней до конца не определена, промышленные поставки полуфабрикатов обладают нестабильными технологическими свойствами. В результате экспериментальных работ получены противоречивые данные касательно корневой причины растрескивания и влияния роста зерна при нагреве на склонность к образованию трещин, между тем современные требования к технологическим процессам требует максимальной минимизации потерь при переработке проката.
Статья посвящена подбору температурных интервалов горячей пластической деформации для исключения и уточнения связи размеров зерна β-фазы с растрескиванием, выполненных на основе промышленного эксперимента с последующим сравнительным металлографическим анализом партий различной технологичности. Был проведен сравнительный промышленный эксперимент между партиями различной технологичности, уточнены реальная температура горячей деформации, проведена подконтрольная штамповка с различной температуры нагрева. При последующем металлографическом анализе подтверждено предположение, что увеличение температуры штамповки может увеличивать уровень отклонений в одном случае и снижать в другом. Исследовано влияние исходной микроструктуры сплава ЛМцАЖН 59-3,5-2,5-0,5-0,4, температуры нагрева под штамповку на уровень и вид дефектности заготовок блокирующих колец синхронизатора изготовленных из различных партий труб. Установлено, что условия производства труб являются для растрескивания более значимым фактором, чем температура нагрева в заданном интервале. При нагреве до 780 °С на отдельных партиях формируется крупное зерно, что может быть обусловлено исходной текстурой зерна β'-фазы, однако не является корневой причиной разрушения. При нагреве до 700 °С не происходит растворение силицидов высокой дисперсности, что, возможно, обуславливает зарождение скрытых трещин при штамповке. Оптимальной температурой нагрева является 750 °С.

57-62 16
Аннотация

В условиях необходимости внедрения передовых производственных технологий для соответствия разрабатываемых решений принципам индустрии 4.0 требуется развитие элементов автоматизации технологических процессов, включая прогнозирование. Понимание механизмов изнашивания инструмента и особенностей его разрушения при ультразвуковой упрочняющей обработке выглаживанием позволит разработать принципы прогнозирования ресурса работы инструмента и оптимизировать расходы на сопровождение технологических процессов. В статье рассмотрены особенности износа и разрушения инструмента при ультразвуковом выглаживании деталей машин. Показано, что при ультразвуковой обработке наряду с износом инструмента наблюдаются такие эффекты, как пластическая деформация инструмента, разрушение припоя и выпадение рабочей вставки, разрушение резьбового соединения в ультразвуковом концентраторе. В ходе проведенного анализа результатов выполненных микроскопических исследований определен ход поэтапного развития деформаций материала инструмента, дальнейшее развитие дефектов в процессе обработки до критических размеров. Определено положение основных очагов возникновения износа выглаживающего инструмента. Рассмотрены принципиальные отличия в развитии очагов износа при ультразвуковом выглаживании. Выполнен анализ графических материалов, полученных в процессе обработки при ультразвуковом выглаживании, определен характер дефектов рабочего участка инструмента. Сформулировано предположение о влиянии кавитации слоя смазочно-охлаждающих технологических средств или масляных пленок, остающегося на поверхности детали, на возникающие дефекты выглаживающего инструмента.

63-69 17
Аннотация

Температура процесса резания оказывает существенное влияние на качество обработанной поверхности и работоспособность инструмента. Одним из средств повышения эффективности процесса резания является рациональное использование вибраций (колебаний), в том числе ультразвуковой частоты. Однако аналитические исследования температуры точения с наложением вибраций отсутствуют. Приняли, что суммарная мощность тепловыделения при точении равна сумме мощностей тепловыделения источников, возникающих как результат перехода в теплоту работы деформирования и работы сил трения на передней и задней поверхностях инструмента. Приведены математические зависимости для расчета составляющих суммарной мощности тепловыделения. Приняли во внимание, что напряжение текучести, определяющее силы резания и трения на контактных поверхностях резца, заготовки и стружки, зависит от температуры в области пластической деформации. Закон распределения плотности тепловыделения на плоскости сдвига приняли равномерным; на поверхности контакта стружки с передней поверхностью резца приняли комбинированный закон; на поверхности контакта резца с заготовкой - несимметричный нормальный. Дана зависимость для расчета глубины резания при наложении колебаний в направлении, перпендикулярном обрабатываемой поверхности. Теплообмен на границах объектов, контактирующих с технологической жидкостью или воздухом, задан в форме закона Ньютона - Рихмана. Уравнения теплопроводности контактирующих объектов решали совместно с общими граничными условиями в зоне контакта, используя метод конечных элементов. Методика расчета на основе дискретных аналогов уравнений теплопроводности реализована в оригинальных программах. Результаты расчета температур при точении без наложения колебаний сравнивали с результатами, полученными экспериментальным путем, при этом расхождение расчетных и экспериментальных значений не превышает 10 %. Моделирование процесса точения с наложением ультразвуковых колебаний показало, что главная составляющая силы резания Pz снижается в среднем на 11 %, максимальная температура в зоне контакта задней поверхности резца с заготовкой - на 20 %, максимальная температура в зоне контакта передней поверхности резца со стружкой - на 26 %.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-5073 (Print)
ISSN 2712-8458 (Online)