№ 9 (171) (2025)

Переходники трубопроводных систем являются весьма востребованными деталями в узлах двигателей. В трубопроводных системах, работающих в агрессивных средах данные, детали требуют применения специальных цветных сплавов, отличающихся высокой прочностью. Их изготовление весьма затруднительно. Одним из вариантов их получения является горячая штамповка элементов труб в условиях медленного формоизменения. В статье исследована операция формообразования внутреннего утолщения на тонкостенной конической корпусной заготовке. Целью формирования утолщения является подготовка торца переходника для трубопроводных систем, представляющего из себя усеченный тонкостенный под дальнейшую сварку с другими элементами трубопроводных систем. Формирование толщенного края предполагается производить частичной осадкой торца заготовки. Выполнено моделирование данной операции в программном комплексе DEFORM, в ходе которого произведена оценка влияния режимов обработки и геометрии рабочего инструмента на энергосиловые параметры процесса. Предполагается, что материалом заготовки является титановый сплав ВТ6. Применяемый материал предполагает реализацию процесса высадки в горячих условиях в скоростных условиях формообразования, обеспечивающих минимальные силы и оптимальное напряжённое состояние заготовки. При высадке важно учитывать параметры процесса, такие как давление, температура и скорость, чтобы минимизировать или избежать повреждения заготовки. Выполнен ряд опытов, в ходе которых установлено влияния угла конусности, рабочего хода инструмента, скорости деформирования контактного трения. Выявлено, что при рассматриваемой схеме деформирования наибольшее влияние оказывает изменение угла конусности заготовки на силу, что очевидно связано с изменением кинематики течения материала при больших углах конусности.

В работе представлены результаты экспериментальных исследований морфологии стружки и механизма износа, возникающих при фрезеровании сплава инконель 625, полученного по аддитивной технологии Electron Beam Aadditive Manufacturing (EBAM). Образец был получен из проволоки на экспериментальной установке с применением отработанных технологических режимов. С использованием аттестованного аналитического оборудования произведено изучение микроструктуры и физико-механических характеристик образца из инконель 625. В качестве режущего инструмента были использованы твёрдосплавные концевые фрезы, обработка велась без с смазочно-охлаждающей жидкости по схеме встречного фрезерования поперёк направления синтеза при аддитивном производстве. В ходе экспериментов отбирали стружку, которую затем исследовали с применением сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) и оборудования для рентгеноструктурного анализа (РСА). Наблюдением и анализом внешнего вида стружки при различных увеличениях отмечено изменение её формы и увеличение степени пластической деформации в зависимости от интенсификации режимов резания. Подробное исследование на СЭМ прирезцовой стороны стружки показало, что с повышением режимов резания наблюдается усиленный перенос зёрен инструментального материала WC на поверхность стружки, что является показателем ускоренного износа и преждевременного выхода из строя режущих кромок за счёт разупрочнения кобальтовой связки. Также при изучении режущих кромок фрезы методом РСА были обнаружены сложный карбид Cr23C6 и интерметаллид NiW, которые приводят к интенсификации износа рабочих площадок фрезы. Изучение особенностей износа рабочих площадок режущих инструментов и формируемой в процессе обработки стружки позволяет выработать рекомендации по повышению износостойкости и определению рациональных режимов эксплуатации.

В статье рассматривается гибридная технология, объединяющая аддитивное производство металлических изделий с использованием метода WAAM и волнового деформационного упрочнения, направленная на улучшение механических характеристик создаваемых деталей. WAAM-технология, представляет собой метод аддитивного производства, который использует электрическую дугу для плавления металлической проволоки, позволяя создавать объемные металлические изделия путем наложения слоев. Эта технология сочетает в себе принципы традиционного сварочного производства и аддитивных методов, позволяя эффективно изготавливать детали сложной формы. Ключевыми преимуществами WAAM-технологии являются скорость производства, снижающая затраты, а также возможность создания больших и сложных деталей, которые трудно или невозможно изготовить традиционными методами. Однако при синтезировании изделий обычно сталкиваются с проблемами неоднородности микроструктуры, пористости и крупнозернистости, снижающими их прочность. Для преодоления этих проблем предлагается использование волнового деформационного упрочнения, которое обеспечивает значительное увеличение глубины упрочнения, создает сжимающие остаточные напряжения и способствует тонкому измельчению зернистой структуры. Разработана конечно-элементная модель в ANSYS, для анализа температурных полей и механических нагрузок в гибридном процессе. Моделирование позволило оптимизировать режимы синтеза и волнового деформационного упрочнения, учитывая термодеформационные эффекты. Экспериментальные исследования на сплаве ЭИ868 подтвердили эффективность подхода: применение волнового деформационного упрочнения привело к измельчению структуры (до 10 раз), повышению твердости в 2,5 раза, предела прочности в 1,5 раза и предела текучести в 2 раза при сохранении ударной вязкости. Результаты демонстрируют потенциал гибридной технологии WAAM и волнового деформационного упрочнения для создания крупногабаритных деталей с улучшенными эксплуатационными характеристиками.

Адекватная оценка контактного взаимодействия шероховатых поверхностей при малых номинальных контактных давлениях (до 2 МПа) невозможна без учёта микрогеометрии сопряжённых поверхностей, а сложная картина образования фактических пятен контакта требует применение имитационного моделирования контактного взаимодействия реальных 3D карт инженерных поверхностей или их моделей, которыми являются фрактальные поверхности. Описание фрактальной поверхности требует знания фрактальной размерности профиля D (поверхности DS = D + 1) и параметра фрактальной шероховатости G. Эти фрактальные параметры определяют такие структурные особенности модели поверхности, как радиус кривизны верхней части выступа и критерий перехода от пластической деформации выступа к упругой. Контактное взаимодействие фрактальной поверхности с гладкой жёсткой плоской поверхностью предполагает, что вследствие наличия субшероховатости на наноуровне вначале происходит пластическая деформация субмикронеровностей, а затем по мере увеличения нормальной нагрузки происходит формирование упругого пятна контакта. В статье рассматривается случай, когда описание модели поверхности потребовало использование еще одного параметра – размерности DXY пятен контакта, которое включает число неровностей, находящихся в контакте с площадью, больше выбранной. Известные фрактальные модели Маджумдара-Бхушана и др. предполагают, что размерность поверхности и DXY численно совпадают друг с другом, что не является истиной. В статье дано сравнение результатов моделирования для случаев, когда рассматриваемые фрактальные размерности имеют разные и одинаковые значения, и показана величина ошибки при оценке нагрузочной способности контакта сопряжённых поверхностей.