№ 7 (157) (2024)
Материаловедение в машиностроении
ГАЗОЦИКЛИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ХИМИКО-ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ: РЕГУЛИРОВАНИЕ СТРОЕНИЯ АЗОТИРОВАННОГО СЛОЯ В ЖЕЛЕЗЕ И СТАЛЯХ
Аннотация
Актуальность проведенного исследования обусловлена потребностями машиностроения в развитии недорогих и эффективных технологий поверхностного упрочнения стальных изделий, к которым относится газовое азотирование. Целью работы является исследование влияния азотирования в газоциклическом режиме на кинетику роста диффузионных слоев и их фазовый состав в железе и сталях: инструментальной стали ХВГ и коррозионностойкой мартенситностареющей стали 03Х11Н10М2Т (ВНС-17). Помимо изотермических процессов (при 520 ℃ и 620 ℃) исследованы процессы с изменением температуры на активных и пассивных стадиях (термоциклирование 520 ℃ / 620 ℃). Установлено, что газо- и термоциклирование существенно увеличивает толщину диффузионного слоя в железе по сравнению с традиционным азотированием в аммиаке, и в наибольшей степени это происходит за счет роста зоны внутреннего азотирования. Процессы с многократно повторяющимися короткими полуциклами, заканчивающиеся активной стадией насыщения в аммиаке, способствуют формированию развитой нитридной зоны. Формирование поверхностных слоев в железе без ε-фазы происходит при двухстадийных процессах с заключительной пассивной стадией. Показано, что термогазоциклические процессы обеспечивают кратное увеличение толщины зоны внутреннего азотирования в стали ХВГ. Процессы с длительностью полуциклов 1 и 1,5 ч с завершающей стадией деазотирования способствуют преобладанию γ'-фазы в
карбонитридной зоне, что объясняет повышение износостойкости. Термогазоциклический процесс 530 ℃ /580 ℃ в пульсирующей аммиачно-воздушной смеси с завершающей пассивной стадией применен для формирования зоны соединений на базе γ'-фазы в стали 03Х11Н10М2Т (ВНС-17).
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(7 (157)):3-14
3-14
Технологии механической обработки заготовок
ОСОБЕННОСТИ ОБРАБАТЫВАЕМОСТИ РЕЗАНИЕМ НОВЫХ ВЫСОКОПРОЧНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ С УЛЬТРАМЕЛКОЗЕРНИСТОЙ СТРУКТУРОЙ ДЛЯ ДЕТАЛЕЙ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
Аннотация
Приведены результаты экспериментальных исследований влияния параметров резания (скорости резания, подачи, глубины резания) на шероховатость Ra, микроструктуру поверхностного слоя образцов сплава
Ti-6Al-4V с обычной крупнозернистой (КЗ) и ультрамелкозернистой (УМЗ) структурой, полученной методом равноканального углового прессования. В рамках решения задачи исследования обрабатываемости нового сплава ВТ6 с УМЗ структурой проведена разработка методики экспериментальных исследований при точении. Определены такие физические параметры, как вибрации и шум при резании, потребляемая мощность, численные параметры шероховатости, величина и характер распределения остаточных напряжений и др. в зависимости от режимов резания и применяемого инструмента. Показано, что при точении на небольшой скорости резания шероховатость КЗ образца лучше, чем УМЗ сплава. При повышении скорости резания в 1,5 раза, наоборот, образец с УМЗ структурой имеет более низкую шероховатость Ra по сравнению с КЗ образцом. Обсуждаются различия в морфологии и микроструктуре образующейся при сравнительной обработке стружки в зависимости от типа микроструктуры обрабатываемого сплава, а именно, наличие линий пластического течения в микроструктуре стружки после точения УМЗ образца, формирование крупных сдвигов, сколов и микротрещин в стружке после точения КЗ сплава. Установлено, что новые титановые сплавы при токарной обработке имеют лучшую обрабатываемость резанием по таким параметрам, как шероховатость поверхности, шум и вибрация при резании, более благоприятный характер остаточных напряжений и наклепа в поверхностном слое. По этим факторам можно предсказать значительное уменьшение износа инструмента и повышение его стойкости по сравнению с обработкой обычного крупнозернистого титана.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(7 (157)):15-23
15-23
Автоматизированные подготовка и управление технологическими процессами
АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ДЕТАЛЕЙ МАШИН
Аннотация
В статье изложены два направления автоматизированного технологического обеспечения эксплуатационных свойств деталей машин (износостойкости, контактной жесткости и др.).
Первое направление – традиционное, двухступенчатое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин: первая ступень – определение параметров качества рабочих поверхностей деталей, определяющих требуемые значения эксплуатационных свойств; вторая ступень – технологическое обеспечение параметров качества рабочих поверхностей деталей машин. Второе новое направление – одноступенчатое автоматизированное технологическое обеспечение непосредственно эксплуатационных свойств деталей машин активно развиваемое последние 25 лет в Брянском государственном техническом университете. Оно основано на базе теоретических и экспериментальных зависимостей взаимосвязи эксплуатационных свойств деталей машин непосредственно с режимами обработки их рабочих поверхностей. Для получения экспериментальных зависимостей разработаны различные автоматизированные системы научных исследований. Приведен пример такой автоматизированной системы исследования контактной жесткости. Для технологического обеспечения высокой точности требуемых параметров качества обрабатываемых поверхностей и их эксплуатационных свойств разработаны адаптивные системы управления, используемые на различных станках. При обработке новых материалов и отсутствии теоретических и экспериментальных данных возможно применение самообучающихся технологических систем. Приведен пример такой системы для токарного станка. Все эти разработки позволяют подойти к созданию станков с искусственным интеллектом.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(7 (157)):24-33
24-33
СОЗДАНИЕ И РАЗВИТИЕ ВЫСОКОНАДЕЖНЫХ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩИХ СИСТЕМ С ЭЛЕМЕНТАМИ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА ДЛЯ ПЕРСПЕКТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСОВ
Аннотация
Представлены методы и средства улучшения сложного технологического оборудования за счет оперативного оценивания качества реализуемых технологий в реальном времени. Это связано с тем, что при реализации технологических операций на универсальном оборудовании каждый раз возникает необходимость моделирования динамических процессов и оценивания большого числа факторов неопределённости, оказывающих влияние на качество формообразования. Априорно учитывать эти факторы не представляется возможным. Возникает необходимость создания новых информационных технологий с возможностями универсального применения при оперативном оценивании различных динамических процессов в системах диагностики, идентификации и управления. Реализованы типовые компьютерные системы статистического оценивания и оптимизации динамических процессов с возможностями универсального применения для различных реализаций современных технологий. Показана возможность применять интегративные критерии и методы искусственного интеллекта для систем диагностики, идентификации и управления перспективными технологическими комплексами. Представлена реализация информационных систем при управлении сложными объектами различного технологического назначения. Предложенные методы и подходы моделирования апробированы на различных предприятиях машиностроения при обработке деталей на токарных, токарно-фрезерных и шлифовальных станках как универсальных, так и с ЧПУ. Результаты исследований позволили обосновать новые принципы автоматизированного контроля и оптимальной настройки технологических процессов в реальном времени и создать автоматизированную систему оценки их качества, позволяющую повысить оперативность и достоверность принимаемых управляющих решений за счет проведения оптимизации непосредственно на действующем оборудовании. На основе изложенных выше методов и подходов получены новые результаты при реализации плазменных технологий модификации геометрически сложных поверхностей изделий машиностроения, направленных на повышение износостойкости, твердости и других технических характеристик рабочих поверхностей изделий прецизионного машиностроения. Достаточно полная апробация методов, подходов, процедур и критериев принятия решений для различных технологий позволяет их рекомендовать для универсального применения.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(7 (157)):34-42
34-42
Наукоемкие технологии при сборке машин
СТРУКТУРА МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОГО ИЗДЕЛИЯ
Аннотация
Структура конструкции изделия влияет на эффективность его эксплуатации и трудоемкость изготовления. Струк-туру конструкции изделия можно представить с помощью плоского и пространственного графов, которые харак-теризуются числом уровней и числом элементов, расположенных на каждом уровне, где в качестве элемента может выступать как узел, так и деталь. Плоский граф отражает связи между элементами конструкции изделия, их подчи-ненность, показывая базы каждого элемента, но при этом не отражает их пространственное расположение. Про-странственный граф показывает компоновку конструкции изделия в пространстве. Отсюда под структурой кон-струкции изделия следует понимать относительное расположение элементов конструкции изделия, их видов и коли-чество каждого вида. Между структурой конструкции изделия и уровнем его сложности существует непосред-ственная связь. Чем сложнее структура конструкции изделия, тем выше уровень сложности конструкции. Наличие этой связи позволяет сформулировать понятие сложности конструкции изделия, под которой следует понимать совокупность уровней и элементов конструкции изделия, расположенных на уровнях. В основу оценки уровня сложно-сти конструкции изделия следует принять уровень сложности структуры конструкции изделия, используя плоский граф с его характеристиками. Структура конструкции изделия влияет на построение маршрута сборочного техно-логического процесса изделия. В связи с чем предлагается дополнить исходные данные для проектирования сборочно-го технологического процесса плоским графом с указанием на ребрах модулей соединений. Эта информация при нали-чии элементной базы средств технологического обеспечения модулей соединений позволит определить ожидаемую трудоемкость сборки изделия.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024;(7 (157)):43-48
43-48