№ 1 (2025)
Материаловедение в машиностроении
АНАЛИЗ МОРФОЛОГИИ ИЗНОШЕННОЙ ПОВЕРХНОСТИ В ПОЛИМЕРНО-МАТРИЧНЫХ ФРИКЦИОННЫХ КОМПОЗИТАХ
Аннотация
В этом исследовании изучается топография поверхности и механизмы износа полимерных матричных фрикционных композитов, используемых в тормозных колодках. Анализируя микроскопические изображения и трехмерные профили износа поверхности, исследование выявляет ключевые процессы износа и образование частиц третьего тела, которые влияют на поведение трения. В исследованиях использовались образцы, приготовленные традиционными методами порошковой металлургии на основе фенолформальдегида. Эксперименты включали испытания трения в различных условиях, и результаты продемонстрировали отдельные фазы в изменении коэффициента трения, подчеркивая реакцию композита на различные напряжения. Морфология поверхности после испытаний выявила несколько механизмов износа, включая абразивный и адгезионный износ.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025;(1):3-8
3-8
ПРИМЕНЕНИЕ МЕТАЛЛОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ АТТЕСТАЦИИ МАТЕРИАЛОВ РОЛИКОВИНТОВОЙ ПЕРЕДАЧИ
Аннотация
Работа посвящена выбору методов определения материалов, применяемых для изготовления роликовинтовой передачи в рамках импортозамещения. Использовались современные методы исследования – оптическая и растровая электронная микроскопия, измерения микротвердости с применением автоматического микротвердомера. В результате измерения микротвердости материала роликовинтовой передачи было получено ее увеличение от 779HV в центре до 835 HV на зубьях детали. На основе проведенных металлографических исследований получена микроструктура мелкоигольчатого мартенсита с ярко выраженными цепочками карбидов хрома, молибдена, ванадия с микротвердостью 1200…1500 HV. При использовании микрорентгеноспектрального анализа с помощью сканирующего электронного микроскопа TESCAN LYRA 3 с системой микроанализа Ultim MAX была получена информация о точечном химическом составе материала образца, наблюдались следы выпадения карбидов из матрицы с низкими вязко-пластичными свойствами. Даны рекомендации о подходящих отечественных материалах-аналогах. Результаты исследований могут быть использованы в конструктивных решениях по проектированию и модернизации машин и механизмов.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025;(1):9-16
9-16
Сварка, родственные процессы и технологии
О МЕХАНИЗМЕ ФОРМИРОВАНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ПРИ СВАРКЕ РАЗНОРОДНЫХ КОМПОНЕНТОВ В РЕЖИМЕ ТРЕНИЯ С ПЕРЕМЕШИВАНИЕМ
Аннотация
Рассмотрена проблема формирования соединения при фрикционной обработке композиционных материалов на основе несмешивающихся компонентов. Показана роль полос адиабатического сдвига (ПАС) во взаимодействии с элементами, формирующими композиционный материал. Описаны эффекты миграции тяжелых легкоплавких компонентов по ПАС со скоростями намного превышающие скорости традиционной диффузии, позволяют по-новому взглянуть на возможности эффекта сварки трением с перемешиванием не только как на эффективный метод сварки, но также как на основу альтернативной технологии производства сплавов несмешивающихся компонентов в массивных образцах. Установлено, что температура в зане перемешивания была достаточно высокой для интенсивного образования твёрдых растворов и интерметаллидных фаз. Структура таких частиц формировалась под воздействием нагрева и интенсивной пластической деформации в условиях возможной реализации двух механизмов миграции компонентов – диффузионного и миграционного по ПАС, воспроизводимых при каждом обороте инструмента. Увеличение содержания свинца в композиционном материале с 5 до 44 % привело к снижению коэффициента трения с 0,28 до 0,13. Основное снижение коэффициента трения композиционного материала системы Al–Pb достигается в интервале содержания свинца 0…30 % масс. Развитие обсуждавшейся выше альтернативной технологии производства композиционных материалов (КМ) специального назначения предусматривает два взаимосвязанных направления – расширение номенклатуры новых функциональных КМ используя уникальные возможности технологии СТП и уточнение механизма структурно-фазовых превращений, лежащих в основе этой технологии. В частности, очевидно, что в дополнительном исследовании нуждаются и механизм, и кинетика формирования ПАС и их роли в формировании микроструктуры и свойств композитов.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025;(1):17-25
17-25
Технологии механической обработки заготовок
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ УГОЛЬНОЙ МАССЫ ПУТЁМ ИЗМЕНЕНИЯ ГЕОМЕТРИИ УДАРНОЙ ПОВЕРХНОСТИ БИЛА
Аннотация
В молотковых мельницах размол топлива осуществляется за счет удара бил о поступающие в мельницу куски угля, а также за счет истирающего действия бил по углю в пространстве между билами и корпусом мельницы. Недостатком молотковых мельниц является быстрый износ бил, требующий частой их замены. Известно, что чем больше масса изнашиваемого материала, тем дольше при прочих равных условиях может работать било. Увеличить массу изнашиваемого металла можно, увеличив массу самого била или степень использования металла. Как показывает практика, увеличение того и другого имеет свои пределы. Оптимальная масса била для мельниц средней производительности, имеющих диаметр до 1,6 м, равна 8…10 кг, для мельниц большой производительности, с диаметром ротора 2…2,5 м, оптимальная масса била равна 12…14 кг. Увеличение массы била сверх этих величин не приводит к существенному увеличению срока службы бил, так как при этом снижается степень использования металла. Кроме того, замена бил массой более 14 кг, значительно увеличивает трудоёмкость операций по смене бил. В работе исследована зависимость удельного износа бил от угла встречи с дробимым материалом и показана последовательность изменения формы рабочей поверхности бил. Рассмотрено истирание бил при разных углах атаки абразивных частиц угля, произведён расчёт скорости вылета частицы с рабочего органа, составлена математическая модель сил, возникающих в процессе рабочего движения бил. Разработана методика проектирования геометрической формы рабочего органа мельницы молотковой тангенциальной – била, позволяющая обеспечивать стабильный КПД мельницы за счёт равномерного износа ударной части била при сохранении её эффективной рабочей площади.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025;(1):26-32
26-32
Аддитивные технологии и лазерная обработка
ТЕХНОЛОГИЧНОСТЬ КОНСТРУКЦИЙ ИЗДЕЛИЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ МЕТОДОМ АДДИТИВНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Аннотация
Рассмотрены методы оценки технологичности конструктивного исполнения изделий при использовании аддитивных технологий. Произведен анализ изученности понятия технологичности и применимости существующих разработок для аддитивного производства. Рассмотрены качественный и количественный подходы к оценке технологичности. Качественный подход основан на опыте и рекомендациях, но требует адаптации под специфику аддитивных технологий. Количественный подход через определение коэффициентов технологичности представляется более предпочтительным, т. к. позволяет управлять производственным процессом и быстро адаптироваться к изменениям. Проанализированы различные методики количественной оценки технологичности, разработанные отечественными и зарубежными авторами. Сделан вывод, что универсальные методы требуют дополнительной адаптации под специфические характеристики и возможности аддитивного производства, такие как создание сложных геометрических структур, оптимизация по весу и материалоемкости. Подчеркнута необходимость комплексного междисциплинарного подхода к разработке методологии оценки технологичности, учитывающей экономические, экологические и технические факторы аддитивных технологий. Это позволит повысить эффективность производства, снизить затраты и риски при запуске новой продукции.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025;(1):33-37
33-37
Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин и их соединений
МЕТОД ОТОБРАЖЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ МЕХАНООБРАБАТЫВАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ АТРИБУТАМИ ТЕОРИИ ГРАФОВ
Аннотация
Представлен методический подход информационного обеспечения технологической подготовки систем механообработки, направленный на создания интеллектуальных систем автоматизированного проектирования и реализации технологических процессов с учетом реальной производственной ситуации. Внедрение автоматизированного проектирования технологических процессов сдерживается из-за отсутствия доступных научно-методических принципов и практических методик проектирования банков данных, отвечающих основным требованиям к обеспечению необходимого качества обработки информации и ориентации на потребности в решении задач в реальных производственных условиях. Основной причиной этого является недостаток исходной информации, которую можно в формализованном виде получить из конструкторской и технологической документации без дополнительного участия инженера. Включая данные по обрабатывающим станкам и средствам технологической оснастки, позволяющим на основе сопоставления имеющихся реальных технологических возможностей каждой единицы оборудования и характеристик деталей (заготовок) выполнять необходимые проектные процедуры по разработке технологических процессов. Разработана структура взаимосвязей между отдельными параметрами и характеристиками поверхностей обрабатываемой детали и средствами технологического оснащения, последовательность формализованного описания представленной схемы с использованием в качестве математического аппарата теории графов. Спроектированы элементы связей, описывающие: влияние используемого технологического способа на изменение показателей качества обрабатываемой поверхности в рамках отдельного технологического перехода; предельные размеры, качественные характеристики используемых в качестве базовых поверхностей и требования к их взаимному пространственному расположению для варианта выбранной технологической оснастки в системе координат оборудования; диапазоны рабочей зоны обработки, учитывающей совокупность параметров обрабатываемой и базовых поверхностей детали с элементами технологической оснастки. Результатом создания графа, на основе которого формируется база данных в реляционной форме, является четко структурированное информационное обеспечение для выполнения комплекса проектных процедур, ориентированное на анализ установочных и операционных размерных связей. Развитие методической базы информационного обеспечения создания систем автоматизированной технологической подготовки производств, обеспечивает учет, как реального состояния действующих систем, так и сложившуюся современную ситуацию в области управления разработкой технологических процессов.
Наукоемкие технологии в машиностроении. 2025;(1):38-48
38-48