Аннотация: Рассмотрены технология прерывистого теплого прессования и процесс формообразования различных материалов, полученных при определенных условиях под воздействием температуры и давления. Метод применяют при обработке композиционных материалов, полимеров и некоторых металлических сплавов. Прерывистое прессование улучшает качество продукции и снижает риск деформации. Технологию прерывистого горячего прессования считают одним из перспективных методов повторного использования лома железа — распространенного отхода в металлообрабатывающей промышленности. С помощью данной технологии выполняют прессование железного порошка при высоких температурах и постоянном давлении, образуя плотную и механически стабильную форму. Рассмотрены принципы, преимущества и области применения этого процесса.

Аннотация: Активное развитие аддитивных технологий способствует повышенному интересу к данной тематике не только среди научного сообщества, но и в промышленности. Несмотря на достаточно обширный пласт накопленных знаний в отношении данных технологий, влияние режима наплавки на химический состав, твердость и структурообразование низкоуглеродистых сталей при аддитивном электродуговом выращивании изучено недостаточно. Выполнен анализ влияния режимов электродуговой наплавки (WAAM) на структуру и свойства стали 08ХМФА. Установлено, что параметры процесса (сила тока 120–200 А, напряжение 18–27 В, погонная энергия 520–1300 Дж/мм) определяют химический состав, твердость и микроструктурные особенности наплавленного металла. В ходе проведения оптико-эмиссионного спектрального анализа установлено, что максимальное выгорание легирующих элементов наблюдается при напряжении 27 В и погонной энергии 1300 Дж/мм (V — 28 %, C — 34 %, Mo — 7,7 %). Минимальные потери выявлены при режимах с напряжением 18 В. Наиболее активно происходит выгорание углерода и ванадия, наименее активно снижается содержание молибдена для всех режимов. В ходе измерения микротвердости наплавленных образцов установлено, что с повышением погонной энергии наплавки происходит снижение средней твердости от 258 до 216 HV0.5, что может быть связано с процессами рекристаллизации и угаром углерода. Наиболее равномерное распределение твердости по высоте образцов отмечено при напряжении 18 В. Металлографический анализ позволил выявить трехзонную неоднородность по высоте образцов: феррит-перлит у подложки, зона с выраженной разнозернистостью в средних и Видманштеттова структура в верхних слоях. Вне зависимости от режима наплавки выявлено очень мелкое зерно (9–10 баллов по ГОСТ Р ИСО 643-2015). Оптимальные режимы (18 В, 520–860 Дж/мм) обеспечивают минимальное выгорание легирующих элементов и равномерное распределение твердости.

Аннотация: Для изготовления перспективных топливных систем типа Common Rail с более сложной геометрией и бо́льшими сечениями, работающими при давлениях выше 200 МПа, гарантировать высокую надежность работы деталей, изготовленных из стали ШХ15, в настоящее время затруднительно. Это обусловлено тем, что режимы работы топливных систем типа Common Rail при рабочем давлении 200 МПа приближены к предельным прочностным показателям стали 15 ШХ. При этом для обеспечения необходимых прочностных свойств и надежности деталей, изготовленных из стали ШХ15, требуются достаточно сложные длительные операции термической обработки, такие как обработка холодом, криогенная обработка, многократный отпуск и другие. Исходя из этого, замена стали ШХ15 на сталь ШХ15СГ может позволить уйти в технологическом цикле изготовления деталей топливной аппаратуры от применения дополнительных операций термической обработки, а следовательно — сократить время производства деталей и снизить себестоимость изготовления. По результатам сравнения построенных диаграмм изотермического распада переохлажденного аустенита показано, что для стали ШХ15СГ, по данным компьютерного моделирования условий термообработки, оптимальной температурой аустенитизации является диапазон 840–880 °С, что закономерно превышает температуры аустенитизации для стали ШХ15 (820–860 °С), однако это не приведет к значительному повышению себестоимости термической обработки. При указанных температурах будет происходить растворение значительной доли карбидов, при этом без значительного роста аустенитного зерна.

Аннотация: Рассмотрены основные проблемы оценки формы отдельных включений графита на микрошлифах чугунов, наблюдаемых в оптический микроскоп как проекции на плоскость микрошлифа трехмерных графитовых фаз. Проанализированы методы оценки формы графита, приведенные в действующих стандартах, и терминологии, характеризующей микроструктуру чугуна. Показано отсутствие единой системы идентификации форм отдельных включений графита. С помощью анализатора изображений SIAMS (тип средства измерений № 85829-22 «Анализатор структур многомасштабный SIAMS») оцифрована микроструктура примерно 60 промышленных образцов чугуна с графитом разных форм, а также эталонные изображения действующих отечественных и зарубежных стандартов на методы контроля микроструктуры чугуна. Проведена оценка формы графитных включений. Разработана шкала, содержащая девять типовых форм включений графита микроструктуры чугунов, с текстовым описанием и характерными примерами изображений контуров включений. Изображения шкалы включают оцифрованные фрагменты микроструктуры рабочих проб, представляют собой выборку из типичных графитных включений каждой типовой формы, соответствуют разработанным текстовому описанию и математической модели, характеризующей типовую форму определенного номера. Таким образом, шкала – визуально, а алгоритм системы анализа изображений – автоматически, позволяют без предварительной информации о марке исследуемого чугуна идентифицировать и распределять по типовым формам графитные включения в чугунах с целью количественной оценки микроструктуры исследуемых изделий.

Аннотация: Представлены результаты разработки адаптивной системы контроля геометрических параметров горячекатаных труб, основанной на технологиях машинного зрения. Предложена программная архитектура, обеспечивающая автоматическую перенастройку алгоритмов обработки изображений под изменяющиеся режимы прокатки и условия наблюдения. Выполнен системный анализ факторов, влияющих на точность измерений труб в горячем состоянии, в частности температурных градиентов, бликов, окалинообразования, вибраций оборудования и вариаций скорости перемещения заготовки. Разработана прикладная классификация режимов съемки и уровней теплового воздействия для ключевых переделов трубопрокатного агрегата, позволяющая рационально выбирать статические и динамические методы измерения и конфигурировать траектории обработки данных. Алгоритмическое ядро включает разреженные и плотные оценки оптического потока для покадрового суммирования смещений, нейросетевую локализацию торцов с детекцией моментов входа и выхода из зоны контроля и адаптивное формирование области интереса с учетом сегментации бликов и окалины. Дополнительно применены квантильная фильтрация и проверка согласованности forward-backward, снижающие долю выбросов и систематические погрешности при калибровке системы. Средняя погрешность оценки межкадрового сдвига не превышала 0,1 px (пикселя), что обеспечило высокую точность вычисления геометрических параметров. Промышленная реализация системы показала рост точности и воспроизводимости определения длины и диаметра в режиме реального времени. Реализация микросервисной архитектуры обеспечила отказоустойчивость системы, ее масштабируемость и возможность бесшовной интеграции с действующими цифровыми инфраструктурами промышленных предприятий. Это создало основу для расширения функций технологического контроля и внедрения адаптивного управления процессами производства труб для всей линии трубопрокатного агрегата.

Аннотация: Изучена работа доменной печи в условиях замены кокса мокрого тушения на кокс сухого тушения современной коксовой батареи № 12 ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат». Улучшенные характеристики кокса по показателям М25 и CSR (больше на 4,1 и 9,6 % (абс.) соответственно) и по М10 (меньше на 2,7 % (абс.)) способствовали уменьшению количества шлака, остающегося в горне после выпуска, на 4,4 т и снижению коэффициента сопротивления шихты движению газового потока в нижней части печи на 1,3 % (отн.). Уменьшение удельного расхода кокса составило 2,4 % в условиях роста производительности на 1,2 %. Положительное влияние на дальнейшее снижение удельного расхода кокса на 2,8 % (отн.) в условиях повышения производительности печи на 0,5 % (отн.) оказала корректировка режима загрузки при использовании в составе шихты кокса батареи № 12, направленная на увеличение рудной нагрузки на периферии и уменьшение ее величины в промежуточной зоне печи и зоне рудного гребня.

Аннотация: Приведены технологические особенности изготовления опорного валка методом промывки. При проектировании технологической оснастки изготовления опорного валка рассматривали существующие материалы, положительно зарекомендовавшие себя в практике прокатного производства. Их физические (температуры ликвидус и солидус) и теплофизические (теплопроводность, теплоемкость и плотность) характеристики приняты в качестве граничных условий для решения задачи теплопроводности численным методом с последующей реализацией полученных решений в программном продукте, обеспечивающем прогнозирование теплового состояния системы «отливка – комбинированная форма». На основе анализа внутреннего строения существующих опорных валков подготовлены темплеты, в ходе исследования которых установлено, что рабочий слой опорного валка составляет 100 мм, а имеющийся переходный слой – 18–20 мм. Исходя из полученных решений выполнен расчет нарастания рабочего слоя опорного валка, что является одним из определяющих факторов получения литого изделия с заданными эксплуатационными характеристиками при изготовлении его методом промывки. Проведен математический прогноз теплового состояния границы системы «отливка – металлическая форма» при различной толщине стенки кокиля, что позволяет избежать брака по свариваемости, а также провести качественную оценку стойкости литейного кокиля при изготовлении опорного валка. Это позволит прогнозировать технологические параметры промывки при производстве валков. Предложенные в работе решения могут быть использованы технологами предприятий металлургической отрасли в качестве рекомендаций при проектировании технологических процессов по производству импортозамещающей продукции – опорных валков.

Аннотация: Рассмотрены актуальные проблемы защиты стальных трубопроводов в нефтегазовой отрасли с акцентом на повышение адгезии стеклоэмалевых покрытий к металлической поверхности. Основное внимание уделено исследованию влияния модифицирующих добавок на прочность сцепления покрытия с металлом. В ходе работы выполнен анализ существующих стеклоэмалевых покрытий и выявлены их основные недостатки, связанные с низкой адгезией к металлической поверхности. Для решения данной проблемы исследовано влияние различных модифицирующих добавок в покрытие: оксидов меди (CuO) и сурьмы (Sb2O3), а также натриевой (NaNO3) и калиевой (KNO3) селитры. Разработана методика приготовления стеклоэмалевых составов с добавлением модифицирующих компонентов, включающая этапы измельчения, смешивания, варки шихты и грануляции фритт, приготовление шликерных суспензий, нанесение и обжиг их на металлической основе. Проведены комплексные испытания адгезионных свойств полученных покрытий с использованием стандартных методик оценки ударной прочности и относительной прочности сцепления. В результате исследований установлено, что оптимальной модифицирующей добавкой при помоле стеклоэмалевой фритты является оксид меди (CuO) в количестве 2 %, обеспечивающий максимальную относительную прочность сцепления покрытия с металлом с отсутствием тока в электрической цепи до 0 А, что указывает на наличие после деформации сцепляющего слоя или самого покрытия на металле. Полученные результаты могут быть использованы при разработке новых составов стеклоэмалевых покрытий с улучшенными защитными характеристиками для трубопроводов, эксплуатируемых в агрессивных средах. Предложенные решения позволят повысить долговечность и надежность трубопроводных систем в нефтегазовой отрасли.

Аннотация: Активное освоение территорий Сибири, Дальнего Востока и Арктического шельфа предприятиями минерально-сырьевого комплекса ставит ряд задач перед специалистами в процессе эксплуатации горнодобывающей техники. Простои, связанные с разрушением отдельных узлов и деталей горнодобывающего оборудования, приводят к значительным потерям. По этой причине обеспечение работоспособности зубьев и коронок экскаватора является актуальной задачей, особенно для оборудования, эксплуатируемого, в том числе, в условиях низких климатических температур. Известно, что неоднородность микроструктуры коронок и зубьев определяет их дальнейшую работоспособность. Несмотря на активное внедрение моделирования и прогнозирования формирования литой структуры в отливках зубьев ковшей экскаваторов, до сих пор наблюдается их преждевременное разрушение, особенно в ходе эксплуатации на крепких породах в условиях низких климатических температур. Рассмотрено влияние термической обработки на структуру и комплекс свойств материала, работающего в условиях износа на различных по крепости грунтах. Показано, что только комплексная термическая обработка может обеспечить работоспособность зубьев и коронок экскаватора. Рекомендовано применение гомогенизационного отжига перед последующими закалкой и отпуском, что позволит снизить негативное влияние наследственной междендритной микроструктуры в исходном состоянии, обеспечивая надежность эксплуатации рабочих органов экскаваторов. Ключевые слова:.

Аннотация: Процессы деформационного нагрева в условиях ассиметричной прокатки имеют основное значение в вопросах формирования конечных свойств проката и оптимизации процессов производства. Выполнены компьютерное и лабораторное исследования деформационного разогрева металла при асимметричной прокатке. Проведен анализ основных факторов, влияющих на температуру материала. С использованием компьютерного моделирования методом конечных элементов выполнено сравнение интенсивности деформации и теплового состояния металла в очаге деформации при симметричном и ассиметричном режимах прокатки. Показано влияние рассогласования окружных скоростей верхнего и нижнего рабочих валков на изменение температуры металла. С целью верификации полученных теоретических результатов проведены экспериментальные исследования прокатки на реверсивном прокатном стане ДУО 180 при значениях геометрической асимметрии 1,5–3,0. Экспериментально подтвержден дополнительный разогрев металла на 10–13 ºС в очаге деформаций. Выполнен анализ новых технологических решений по использованию дополнительного деформационного разогрева и градиентного распределения деформации по толщине металла в очаге деформации при применении ассиметричной деформации в традиционных технологиях производства листового проката.

Аннотация: Выполнен анализ результатов влияния толщины холоднокатаной стали 20 в состоянии поставки на механические свойства и характер упрочнения материала. Образцы, подвергаемые одноосному растяжению, показали зависимость предела прочности, текучести и предельной деформации разрушения при растяжении от толщины материала. Экспериментально показано, что с уменьшением толщины материала предел прочности и пластичности снижается. Изменение предела прочности в диапазоне толщин от 1 до 3 мм изменяется незначительно и находится в интервале 612-645 Н/мм2. При уменьшении толщины до 0,5 мм происходит снижение предела текучести до 461 Н/мм2. Понижение деформации разрушения при растяжении образца от 0,64 до 0,41 также происходит при уменьшении толщины листового материала. Наибольшее изменение возникает при переходе от толщины 1,0 мм к 0,5 мм. На данном диапазоне предельная деформация разрушения снижается от 0,55 до 0,41. Предел текучести изменяется незначительно и увеличивается при уменьшении толщины листа. Выявлено, что показатель степени кривой упрочнения увеличивается от 0,38 до 0,46 при повышении толщины материала от 0,5 до 3,0 мм, а коэффициент упрочнения уменьшается от 797 до 754 Н/мм2. Определение изменения характера коэффициентов кривой упрочнения от толщины материала позволяет вычислять промежуточные значения для толщин от 0,5 до 3,0 мм, что может повысить точность расчетов при компьютерном моделировании процессов штамповки. Выявлен характер изменения твердости от толщины материала. Замеры микротвердости в сечении листового материала показали снижение твердости при увеличении толщины образцов. Изменение твердости происходило в диапазоне значений HV от 182 до 170 Н/мм2.

Аннотация: На примере материала из отвалов добычи никелевых руд показана возможность переработки бедного железосодержащего сырья с высокой долей тонкодисперсной фракции. Основная проблема при обогащении сырья с тонкодисперсной фракцией в водной, а особенно в воздушной средах возникает из-за трудности разделения частиц крупностью менее 10 мкм. Эти частицы представлены преимущественно алюмосиликатными минералами, что позволяет рассматривать природу их межмолекулярного взаимодействия как глин и глинистых грунтов. На основе определения числа пластичности материала предложена классификация минерального сырья по группам заглиненности, предопределяющая построение принципиальных схем его переработки. Проверка адекватности предложенной классификации проведена опытным путем с помощью магнитной сепарации материала. Проба сырья с числом пластичности 15,4 поступала на мокрую магнитную сепарацию в слабом поле с предварительной ультразвуковой обработкой и без нее. Результаты опытов показали более высокие показатели для обработанной пульпы, что свидетельствует о правильности предложенной методики.

Аннотация: Основной задачей технологии машиностроения является изготовление деталей с наименьшими трудозатратами, наибольшими производительностью и коэффициентом использования металла. Большое будущее в обработке металлов принадлежит комбинированным методам и аддитивным технологиям. Это наиболее передовые и прогрессивные технологии изготовления деталей, которые обеспечивают значительные повышение производительности труда, сокращение технологических отходов металла, а также снижение трудоемкости процессов и себестоимости продукции. Выполнены проектирование и изготовление нового импортозамещающего инструмента для обработки зубчатых колес с применением аддитивной технологии. Аддитивные технологии (или 3D-печать) представляют собой инновационный подход к производству изделий, в частности обрабатывающего инструмента. Принципиальным отличием данной технологии от традиционных способов является получение изделия методом добавления материала к основе, а не удаления материала из заготовки, как это происходит при механической обработке. Рассмотрено использование метода SLS (Selective Laser Sintering, выборочное лазерное спекание) — аддитивного способа получения модели путем спекания лазерным лучом. Проведены натурные эксперименты, подтверждающие применимость предложенного метода для изготовления рассматриваемого типа инструментов. Анализ результатов работы предложенной конструкции показал повышение точности обрабатываемых изделий на 1–2 степени по ГОСТ 1643-81 и уменьшение шероховатости боковой поверхности зубьев до 1,2 мкм.