№ 12 (150) (2023)

В окислительных средах никель и его сплавы склонны к пассивации, в связи с чем скорость коррозии оборудования, выполненного из этих материалов, существенно снижается. Никель и его сплавы широко применяют для изготовления оборудования, контактирующего с щелочными растворами. Однако при высоких температурах и больших скоростях потока щелочи существует вероятность контактного износа поверхности металла кристаллами гидроксида натрия вследствие низкой твёрдости никеля. Замена никелевых труб на трубы из более дешевых коррозионно-стойких сталей позволила бы решить проблему рационального конструирования оборудования и трубопроводов предприятий, связанных с производством гидроксида натрия. В работе приведены результаты сравнительных испытаний коррозионной стойкости стали 10Х23Н18 и сплава Никель 201 в водных растворах гидроксида натрия различной концентрации. На основании проведенных исследований можно сделать вывод о том, что скорость растворения стали 10Х23Н18 значительно меньше скорости растворения сплава Никель 201. Нужно отметить, что с увеличением концентрации растворов скорость коррозии у стали постепенно снижается, что нельзя сказать о сплаве на основе никеля. Также по результатам измерения твёрдости можно выделить сталь 10Х23Н18, она имеет высокую стойкость к абразивному износу. По шкале коррозионной стойкости оба материала относятся к совершенно стойким. Так как сталь 10Х23Н18 имеет более низкую стоимость по сравнению со сплавом Никель 201, её можно рекомендовать в качестве замены для изготовления оборудования, работающего в растворах гидроксида натрия при комнатных температурах.

Рассмотрены вопросы производства горячей листовой штамповкой эллиптических отбортованных стальных днищ, применяемых для сосудов и аппаратов с внутренним диаметром от 300 до 1800 мм из углеродистых, легированных и двух­слойных сталей. Приведены данные, что до настоящего времени авторы исследуют процесс штамповки без изменения температурных полей в заготовке. Приведены примеры работ, которые позволяют уменьшить разнотолщинность в днище от нормативных 15 % относительных деформаций по толщине до 12 %. Показано, что использование переменного температурного поля позволит увеличить коэффициент вытяжки в несколько раз и получить сосуды из двух корпусных деталей. Отмечено, что в технической литературе не рассмотрен вопрос влияния изменения кривой упрочнения при нагреве на устойчивость горячей листовой штамповки. Изучена возможность применения программы QForm для анализа напряженно-деформированного состояния при горячей листовой штамповки. Проведено моделирование нагрева заготовки в газовой печи. В результате расчета получили поле температур и искажение формы заготовки. Сравнение с экспериментом выявило хорошую сходимость результатов по температурам и качественное совпадение искажения формы заготовки. Моделирование в QForm распределения относительных деформаций по толщине по образующей днища, также показало хорошую сходимость с экспериментальной штамповкой. Отмечено, что QForm хорошо моделирует расположения мест максимальных относительных деформаций, что совпадает с результатами экспериментальной штамповки и теоретическими решениями для вытяжки деталей с сферическим дном. По результатам работы даны рекомендации по получению днищ по первой группе точности, когда максимальные относительные деформации по толщине не должны превышать 4,0 %.

Несмотря на огромные перспективы послойного синтеза изделий, позволяющего производить детали уникальной формы, широкому распространению метода препятствуют сложности, связанные с обеспечением микрогеометрии поверхности изделия, которая в связи с особенностями послойного производства имеет высокую шероховатость, а механические методы обработки зачастую не позволяют производить постобработку сложнопрофильных элементов. В статье рассмотрена проблема обеспечения качества поверхностного слоя пластиковых деталей, полученных аддитивными технологиями. С этой целью предлагается использовать технологии ультразвуковой обработки. Проанализированы существующие методы применения ультразвуковых колебаний при производстве пластиковых деталей: изготовление проволоки для 3D-печати с наполнителями, что приводит к повышению механических свойств изделия, и жидкостная обработка погружённого в растворитель изделия с целью удаления поддерживающих элементов. Проведены исследования по финишной обработке деталей в аэрозоле растворителя, полученным методом ультразвукового распыления. Данный метод имеет ряд преимуществ по сравнению с обработкой в парах растворителя, полученных при его нагреве, к которым относятся возможность регулирования размера капель, скорости их движения, концентрации аэрозоля за счёт изменения режимов ультразвукового воздействия. В результате экспериментальных исследований установлено, что применение данного способа обработки приводит к повышению качества поверхностей обрабатываемого образца. Снижению высотных параметров шероховатости в направлении, перпендикулярном послойному росту изделия, более чем в десять раз. Механизм изменения микрогеометрии поверхности, следующий: при попадании капель аэрозоля на поверхность, часть материала, образующего выступы, растворяется и в жидком состоянии заполняет впадины; после окончания обработки материал полимеризуется, образуя поверхность с улучшенными характеристиками.

Разработана методика коррекции режима механической обработки с изменяющимися во времени параметрами. Методика позволяет минимизировать влияние неопределенности технологической информации, обусловленной некорректностью математических зависимостей и моделей, используемых для расчета параметров процесса, и отсутствием исходных данных для выбора параметров математических моделей, и предусматривает коррекцию зависимостей и моделей по данным текущей информации о выходных параметрах. Коррекция элементов режима выполняется по результатам сравнения расчётных и фактических значений выходных и текущих параметров процесса. Определяются расчетные функции изменения выходных параметров во времени. Методика определения взаимосвязанных текущих и выходных параметров процесса обработки позволяет рассчитать их значения в зависимости от времени наработки инструмента. По результатам сравнения расчетных значений параметров процесса со значениями, которые должны быть получены в момент времени, равный периоду стойкости инструмента, выполняется коррекция элементов режима. Если расчётные значения выходных параметров не превышают их предельные значения, то следует интенсифицировать режим обработки, чтобы увеличить производительность. Определяются интервалы варьирования управляемыми факторами, позволяющие изменить выходные параметры в момент, равный периоду стойкости инструмента, на необходимую величину. При расчетах интервалов варьирования управляемыми факторами на первых этапах коррекции режима ориентируются на исходные модели и зависимости, описывающие процесс. Необходимый результат может быть не достигнут по причине неопределенности информации, в том числе некорректности моделей. Поэтому при необходимости реализуются последующие этапы коррекции режима. Ориентируясь на фактические значения выходных параметров., корректируются модели процесса, а интервалы варьирования управляемыми параметрами рассчитываются с использованием скорректированных моделей. Применение разработанной методики коррекции режима позволяет увеличить производительность точения на 30…35 % при обеспечении на протяжении заданного периода стойкости инструмента требуемого качества обработанных деталей.

Представлен методический поход к формированию и описанию данных по конструкторско-технологическим характеристикам деталей при технологической подготовке механообрабатывающих производств, отличием, которого от известных является учет дополнительных сведений, не содержащихся в явном виде в конструкторской документации. В качестве дополнительной информационной составляющей предложено использовать: сведения о взаимовлиянии при обработке одной элементарной поверхности на одну или несколько размерных характеристик других поверхностей; данные о размерных характеристиках каждой элементарной поверхности не представленные на чертежах; предельные отклонения от геометрической формы элементарных поверхностей и взаимном расположении между элементарными поверхностям; сведениях о конструкторских базах рассматриваемой детали. Формирование базы данных об обрабатываемых деталях представлено в виде графов, что позволяет использовать широкий спектр математического аппарата при создании формализованных моделей и обеспечивает несложную их адаптацию для использования в существующих системах автоматизированного проектирования. Анализ дополнительных конструкторско-технологических параметров позволяет оценить взаимозависимости размеров и характеристик каждой из поверхностей детали с параметрами других поверхностей, обеспечивая качество принятия решений на этапах технологической подготовки на основе повышения степени достоверности информационных потоков. Полученные результаты расширяют возможности проведения разменного анализа установочных, операционных и межоперационных связей разрабатываемых технологических процессов, повышая уровень автоматизации проектных процедур. Созданные графические модели, направленные на снижение сложности описания проектных действий, расширяют, за счет приближения к традиционному описанию сведений о технологическом оборудовании, возможности учета состояния производственных мощностей механообрабатывающего производства в реальном масштабе времени, и способствуют решению современных вопросов по созданию эффективных машиностроительных комплексов.