№ 7 (169) (2025)
Технологии электро-физико-химической и комбинированной обработки
ПРИМЕНЕНИЕ УЛЬТРАЗВУКА ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ПОВЕРХНОСТНОГО СЛОЯ ДЕТАЛЕЙ, ПОЛУЧЕННЫХ АДДИТИВНЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ
Аннотация
Проанализирован ряд работ, посвященных технологической наследственности изделий, полученных аддитивными технологиями. Одними из основных недостатков методов аддитивного изготовления пластиковых и металлических объектов является высокая шероховатость поверхности, обусловленная послойным нанесением материала. На основе анализа источников определены направления развития ультразвуковой пост-обработки изделий, позволяющие значительно уменьшить шероховатость поверхности. Проведены исследования по финишной обработке пластиковых изделий в тумане растворителя, полученного методом ультразвукового распыления. Метод позволяет регулировать размер капель и скорость их движения, за счёт изменения режимов ультразвукового воздействия. Предложены схемы обработки туманом изделий разных типоразмеров. В результате экспериментальных исследований установлено, что обработка в тумане растворителя, полученного методом ультразвукового распыления, позволяет многократно уменьшить шероховатость поверхности. Для деталей, полученных методом селективного лазерного плавления, предложены различные виды ультразвуковой обработки, позволяющие повысить качество поверхности изделий. Проведены сравнительные исследования воздействия кавитационно-эрозионной и кавитационно-абразивной обработки, а также ультразвукового поверхностного пластического деформирования на снижение шероховатости поверхности. Выявлено, что при всех рассмотренных видах ультразвуковой обработки происходит снижение шероховатости поверхности: при кавитационно-эрозионной на 33 %, при кавитационно-абразивной на 43 %, при ультразвуковом поверхностном пластическом деформировании на 52 %.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025;(7 (169)):3-12
3-12
ФИЗИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ ШТАМПОВОГО ИНСТРУМЕНТА УПРОЧНЕНИЕМ ВЫСОКОЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ ПОТОКАМИ
Аннотация
Рассмотрены вопросы формирования условий равновесия в упорядоченных дислокационных структурах, полученных посредством воздействия высококонцентрированных потоков электрической энергии и неформального (продольно-крутильного) ультразвукового поля на токопроводящий материал подложки. Показано влияние твердых поверхностных пленок на деформацию и разрушение, которые выступая в роли преграды, способны подавлять возникновение новых дислокаций в ходе деформационных процессов металлов. Установлены факторы, которые в большей степени определяют эффективность пленки в создании барьера для дислокаций. Предложена упрощенная аналитическая модель взаимодействия единичной дислокации с полученными методом комбинированного упрочнения слоями и условия равновесия дислокаций в пленке заданной толщины. Представлены результаты экспериментальных исследований упрочнённого слоя, сформированного при анодировании вольфрамом и медью на стали марки 20, которые показали, что увеличение прочности изделия происходит в условиях, когда модуль сдвига кристалла-основы меньше модуля сдвига напиленного слоя, и сила, действуя со стороны этого слоя, стремится оттолкнуть дислокацию от границы раздела фаз. В результате исследования влияния процесса электроакустического напыления на качество и износостойкость поверхности штампового инструмента подтверждено, что электроакустическое напыление, реализуя сложное воздействие на металл, обеспечивает повышение качества кромок инструментов и их прочностных характеристик, формируя прогнозируемую организацию структуры поверхностного слоя; создаваемый, в процессе электроакустического напыления, на поверхности «двойной барьер», препятствующий выходу дислокаций на поверхность, является, основным фактором повышения прочностных свойств инструмента. Установлено, что покрытие, нанесенное электроаккустическим методом, увеличивает ресурс работы в 1,5 − 2 раза по отношению к образцам, поверхность которых не обрабатывалась вышеупомянутым методом.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025;(7 (169)):13-22
13-22
Автоматизированные подготовка и управление технологическими процессами
УПРАВЛЕНИЕ НЕОПРЕДЕЛЕННОСТЬЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИЕЙ В ЦИФРОВОМ ПРОИЗВОДСТВЕ
Аннотация
На основе содержательного анализа понятия «неопределенность» и базовых понятий, и задач технологического проектирования и обеспечения машиностроительного производства построена классификация видов технологической информации в соответствии с видами и родами неопределенности. Определены виды технологической информации, наиболее значимо влияющие на формирование неопределенности различного рода. Обоснованы возможности и описаны информационные каналы, обеспечивающие эффективное управление неопределенностью технологической информации. Показано, что управляемое снижение неопределенности I, II и IV рода, применительно к процессу и результатам металлообрабатывающего производства, позволяет существенно снизить уровень неопределенности III рода – последствия принятых решений, что равнозначно повышению стабильности результатов производства. Эффективное управление неопределенностью II, IV и, частично, I рода, в цифровом производстве может быть реализовано за счет применения интеллектуальных технологических систем с адаптивным управлением, в том числе, самообучающихся.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025;(7 (169)):23-31
23-31
АЛГОРИТМ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СЛОЖНЫХ СБОРНЫХ ИЗДЕЛИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЦИФРОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ И ОБРАБАТЫВАЮЩИХ СИСТЕМ
Аннотация
Современное машиностроительное производство находится в стадии фундаментального переосмысления и радикального перепроектирования конструкторских и технологических этапов, с целью достижения коренных улучшений наиболее важных показателей его деятельности ‒ стоимость, качество и производительность. Цель исследования работы ‒ анализ современных методов реверс-инжиниринга с учётом непрерывного развития цифровых технологий проектирования, изготовления и сборки машиностроительных изделий. Создание эффективного алгоритма технологии изготовления и сборки сложных сопрягаемых деталей. В статье представлена усовершенствованная технология изготовления и сборки изделий машиностроения, использующая методы реверс-инжиниринга. Выполнен анализ успешно решенных задач с использованием реверс-инжиниринга в различных сферах практической деятельности. Показано, что дальнейшее развитие современных методов цифрового проектирования и конструирования сложных изделий машиностроения и разработки оптимальных технологий их изготовления, требует переосмысления целей, задач и возможности использования реверс-инжиниринга при создании эффективных технологий. Впервые предложен алгоритм технологии изготовления деталей сложных сборочных изделий, основанный на принципах реверс-инжиниринга с использованием цифровых измерительных и обрабатывающих высокотехнологичных систем. Разработанный алгоритм защищён изобретением к патенту, как способ изготовления сборного изделия. Проанализирована проблема защиты от копирования конкурентоспособной продукции машиностроения. Рассмотрены различные способы защиты от копирования изделий получаемых с использованием современных методов реверс-инжиниринга. Разработанный способ позволяет значительно сократить количество технологических операций, требуемых для изготовления второй детали, за счёт внедрения одной контрольной операции для первой детали, при выполнении которой осуществляется измерение элементов сопряжения первой детали и создаётся компьютерная модель второй детали, с учётом проведённых измерений и выполнение четырёх операций механической обработки на станке с ЧПУ.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025;(7 (169)):32-38
32-38
Качество поверхностного слоя, контактное взаимодействие, трение и износ деталей машинами
ВЛИЯНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ В УСЛОВИЯХ КОНТАКТНОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПРИ ТРЕНИИ В ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОЙ СМАЗОЧНОЙ СРЕДЕ
Аннотация
На основе представлений физико-химической механики контактного взаимодействия проведен материаловедческий анализ влияния физико-химических факторов на структуру и износостойкость антифрикционного сплава при трении в поверхностно-активных смазочных средах. Испытания пары трения бронза БрА5 и сталь 45 проводили на машине реверсивного трения скольжения в условиях, соответствующих режимам работы тяжелонагруженных узлов трения. Роль физико-химических факторов, связанных с поверхностной активностью среды, выявляли с использованием экспериментально полученной совокупности макроскопических интегральных критериев (феноменологических показателей трения и износа) и микроскопических (микроструктурных) критериев (физического уширения рентгеновских линий, периода кристаллической решетки, элементного состава поверхностного слоя материала зоны контактной деформации), определяемых с применением рентгеноструктурного метода исследования. Показано, что в основе формирования износостойкого структурного состояния материала в поверхностно-активной смазочной среде лежат два структурообразующих процесса: первый процесс – формирование стационарного макроскопического диффузионного потока атомов легирующих элементов и их переход в смазочную среду, что приводит к созданию поверхностного пластифицированного слоя, и второй процесс – понижение плотности дислокаций в материале зоны деформации, что указывает на эффект пластифицирования материала (снижение предела его текучести). В результате этих процессов материал зоны контакта существенно отличается от исходного по характеристикам напряженного состояния, микроструктуры и механических свойств. Применение в трибосопряжениях смазочных материалов, содержащих поверхностно-активные вещества, способствует образованию износостойкой структуры в антифрикционном материале.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025;(7 (169)):39-48
39-48