| Университет | Образование | Наука | Внеучебная жизнь |
| Меню Close Menu |
|
|
|
Rus / Eng
|
| Меню Close Menu |
|
|
|
|
Rus / Eng
|
| Университет | Образование | Наука | Внеучебная жизнь |
|
Университет |
Образование |
|
Наука |
Внеучебная жизнь |
|
Журнал «Машиностроение и инженерное образование»
Архив номеров |
Шитов Аркадий Михайлович1, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории «Управление технологическими процессами и системами», е-mail: shitov_am@mail.ru
Кондратьев Игорь Михайлович1, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории «Управление технологическими процессами и системами», е-mail: kiimash@yandex.ru
1 Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН
В статье изложен методический подход, позволяющий повысить надежность и уменьшить интенсивность отказов узлов станков при эксплуатации. Он основан на использовании датчиков для измерения рабочих параметров конкретного узла, причем номенклатура датчиков и места их размещения определяются путем анализа дерева отказов. В результате этого анализа устанавливают события/причины, которые могут вызвать отказ и имеют бóльшую вероятность реализации.
Применение предлагаемого подхода проиллюстрировано на примере шпиндельного узла. Как показала практика, наиболее вероятным отказом шпиндельных узлов станков является превышение допустимой температуры подшипников, что приводит к деградации смазки и разрушению подшипников. Показано, что установка датчиков для мониторинга температуры подшипников позволяет предупреждать данный отказ и не допускать аварийной ситуации. Кроме того, данные мониторинга используются для определения остаточного ресурса и прогнозирования периода безотказной эксплуатации шпиндельного узла станка.
Ключевые слова: диагностика, надежность, остаточный ресурс, метод анализа дерева отказов, датчик, станочное оборудование, шпиндельный узел
Список литературы
1. Либерман Я.Л. Системы мониторинга для металлорежущих станков. Екатеринбург: Изд-во УрГТУ, 2000. – 98 с.
2. Desforges X., Archimède B. Multi-agent framework based on smart sensors/ actuators for machine tools control and monitoring // Engineering Applications of Artificial Intelligence. 2006. Vol. 19. No. 6. P. 641–655.
3. Cho S., Binsaeid S., Asfour S. Design of multisensor fusion-based tool condition monitoring system in end milling // International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2010. Vol. 46. No. 5. P. 681–694.
4. Čuš F., Župerl U. Real-Time Cutting Tool Condition Monitoring in Milling // Strojniški vestnik – Journal of Mechanical Engineering. 2011. Vol. 57. No. 2. P. 142–150.
5. Ваганов А.А., Писарев В.И. Система автоматизированного мониторинга технического состояния привода главного движения металлообрабатывающих станков с ЧПУ // Известия Самарского науч. центра РАН. 2015. Т. 17. № 2 (4). С. 725–731.
6. Downey J., Bombiński S., Nejman M., Jemielniak K. Automatic multiple sensor data acquisition system in real-time production environment // Procedia CIRP. 2015. Vol. 33. P. 215–220.
7. Schaeffler and Industry 4.0. Режим доступа: http://www.metalworkingworldmagazine.com/schaeffler-and-industry-4-0/ (дата обращения: 25.05.2017).
8. Хэнли Э.Дж., Кумамото Х. Надежность технических систем и оценка риска. М.: Машиностроение, 1984. – 528 с.
9. Rao R. Venkata, Gandhi O.P. Failure cause analysis of machine tools using digraph and matrix methods. // International Journal of Machine Tools & Manufacture. 2002. Vol. 42. No. 4. P. 521–528.
10. Hu W., Starr A.G., Leung A.Y.T. Operational fault diagnosis of manufacturing systems // Journal of Materials Processing Technology. 2003. Vol. 133. No. 1–2. P. 108–117.
11. Merrick J.R.W., Soyer R., Mazzuchi T.A. A Bayesian Semiparametric Analysis of the Reliability and Maintenance of Machine Tools // Technometrics. 2003. Vol. 45. No. 1. P. 58–69.
12. Bloch H.P., Geitner F.K. Machinery Failure Analysis and Troubleshooting. Elsevier, 2012. – 743 p.
13. Waghmare S.N., Raut D.N., Mahajan S.K. Failure Mode Effect Analysis and Total Productive Maintenance: A Review // International Journal of Innovative Research in Advanced Engineering. 2014. Vol. 1. No. 6. P. 183–203.
14. Шитов А.М. Дерево отказов шпиндельного узла станка // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2015. № 2. С. 69–73.
15. Шитов А.М. Диагностические методы и модели шпиндельных узлов станков // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2016. № 1. С. 43–50.
16. Кондратьев И.М, Орлов А.В, Шитов А.М. Система сбора данных для оперативной вибродиагностики шпиндельных узлов // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2013. № 2. С. 62–67.
17. Барков А.В. Диагностирование и прогнозирование состояния подшипников качения по сигналу вибраций // Судостроение. 1985. № 3. С. 22–24.
18. Четыркин Е.М. Статистические методы прогнозирования. M.: Статистика, 1977. – 200 с.
19. Kumaraswamy S., Rakesh J., Amol Kumar Nalavade. Standardization of Absolute Vibration Level and Damage Factors for Machinery Health Monitoring. Режим доступа: https://www.researchgate.net/publication/241598793_Standardization_of_Absolute_Vibration_Level_and_Damage_Factors_for_Machinery_Health_Monitoring (дата обращения: 25.05.2017).
20. Шитов А.М., Кондратьев И.М., Орлов А.В. Система регистрации и обработки диагностических параметров узлов металлорежущих станков // Сборник трудов по материалам XVIII междунар. науч. конф. Тенденции науки и образования в современном мире. Самара, 2016. Ч. 2. С. 41–43.
Воронов Сергей Александрович1, доктор технических наук, профессор кафедры «Прикладная механика», е-mail: voronov@rfbr.ru
Киселев Игорь Алексеевич1, кандидат технических наук, доцент кафедры «Прикладная механика», е-mail: i.a.kiselev@yandex.ru
1 МГТУ им. Н.Э. Баумана
В работе рассмотрена структура обобщенной модели процесса обработки резанием. Показано, что модель должна включать в себя: модель динамики инструмента и детали; модель сил резания; модель образования новых поверхностей; модель анализа погрешностей формы обработанной детали. Все составляющие полной модели являются, в общем случае, нелинейными, включающими в себя функции с запаздывающим аргументом. Исследование таких систем можно проводить численно, путем имитационного моделирования, с привлечением методов функционального анализа, метода конечных элементов и других методов моделирования систем САЕ/САМ. Показаны примеры моделей динамики инструмента и детали, которые приводятся к системе дифференциальных уравнений второго порядка по времени, либо моделей, построенных с помощью конечно-элементного моделирования. Силы резания, входящие в уравнения динамики инструмента и детали, моделируются как эмпирические нелинейные (как правило) зависимости от задаваемых режимов. Эмпирические коэффициенты определяются экспериментальным путем или моделированием врезания режущей кромки в обрабатываемый материал. В работе приведен пример моделирования по разработанной методике фрезерования лопатки на пятикоординатных станках.
Ключевые слова: динамика, процесс обработки резанием, нелинейные вибрации
Список литературы
1. Ozturk E., Budak E. Modeling of 5-axis milling process // Machining Science and Technology. 2007. Vol. 11. No. 3. P. 287–311.
2. Budak E., Ozturk E., Tunc L.T. Modeling and Simulation of 5-Axis Milling Processes // Annals of CIRP. Manufacturing Technology. 2009. Vol. 58. P. 347–350.
3. Ozturk B., Lazoglu I. Machining of free-form surfaces. Part I: Analytical chip load // Internationl Journal of Machine Tools and Manufacture. 2006. Vol. 46. P. 728–735.
4. Stability limits of milling considering the flexibility of the workpiece and the machine / Bravo U. [et al.] // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2005. Vol. 45. P. 1669–1680.
5. Altintas Y. Manufacturing automation: Metal cutting mechanics. Machine tool vibrations and CNC Design. Camridge University Press, 2000. – 286 p.
6. Altintas, Y., Budak, E. Analytical Prediction of Stability Lobes in Milling // Annals of CIRP. 1995. Vol. 44/1. P. 357–362.
7. Tlusty, J. and Ismail, F. Special aspects of chatter in milling // ASME Journal of Vibration, Stress, and Reliability in Design. 1983. Vol. 105. P. 24–32.
8. Tlusty, J. and Ismail, F. Basic non-linearity in machining chatter // Annals of CIRP. 1981. Vol. 30. P. 229–304.
9. Smith, S. and Tlusty, J. Efficient simulation programs for chatter in milling // Annals of CIRP. 1993. Vol. 42/1. P. 463–466.
10. Воронов С.А., Киселев И.А., Аршинов С.В. Методика применения численного моделирования динамики многокоординатного фрезерования сложнопрофильных деталей при проектировании технологического процесса. // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2012. № 6. C. 50–69.
11. Киселев И.А. Геометрический алгоритм 3MZBL для моделирования процессов обработки резанием. Методика описания поверхности заготовки // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2012. № 6. C. 158–175.
12. Воронов С.А., Киселев И.А. Геометрический алгоритм 3MZBL для моделирования процессов обработки резанием. Алгоритм изменения поверхности и определения толщины срезаемого слоя // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2012. № 6. C. 70–83.
13. Elbestawi M.A., Sagherian R. Dynamic Modeling for the Prediction of Surface Errors in Milling of Thin-Walled Sections // Theor. Comput. Fluid Dyn. 1991. Vol. 25. P. 215–228.
14. Campomanes, M.L., Altintas, Y. An Improved Time Domain Simulation for Dynamic Milling at Small Radial Immersions // Trans. ASME. Journal of Manufacturing Science and Engineering. 2003. Vol. 125. P. 416–425.
15. Paris H., Peigne G., Mayer R. Surface shape prediction in high-speed milling // International Journal of Machine Tools and Manufacture. 2004. Vol. 44/15. P. 1567–1576.
16. Voronov S.A., Gouskov A.M. Dynamic Models Generalization of Manufacturing Systems with Single-Point Cutting Considering Equations of New Surface Formation // Proceedings of 2nd Workshop on Nonlinear Dynamics and Control of Mechanical Processing. Budapest (Hungary), 2001. P. 1–10.
17. Altintas Y., Weck M. Chatter Stability of Metal Cutting and Grinding // Annals of CIRP. 2004. Vol. 53. No. 2. P. 619–642.
18. Nonlinear Flexural-Torsional Vibrations of a Gundrilling Tool / A.M. Gouskov, S.A. Voronov, E.A. Butcher, S.C. Sinha // Proceedings of IDETC’05 ASME Design Engineering Technical Conference. September 24–28. Long Beach, California. 2005. Vol. 6. P. 971–980.
19. Modeling regenerative workpiece vibrations in five-axis milling / K. Weinert et al. // Production Engineering – Research and Development. 2008. Vol. 2. P. 255–260.
20. Kersting P., Biermann D. Simulation concept for predicting workpiece vibrations in five-axis milling // Machining Science and Technology. 2009. Vol. 13. No. 2. P. 196–209.
21. Biermann D., Kersting P., Surmann T. A general approach to simulating workpiece vibrations during five-axis milling of turbine blades // CIRP Annals. Manufacturing Technology. 2010. Vol. 59. P. 125–128.
22. Bathe K-J. Finite element procedures. New Jersey: Prentice Hall, 1996. – 1037 p.
23. Воронов С.А., Николаев С.М., Киселев И.А. Расчетно-экспериментальная методика идентификации параметров модели механической системы с помощью модального анализа // Проблемы механики современных машин: сб. ст. 5-й международной НТК. Улан-Удэ. ВСГУТУ, 2012. С. 96–100.
24. Армарего И.Дж.А., Браун Р.Х. Обработка металлов резанием. М.: Машиностроение, 1977. – 325 с.
25. Voronov S.A., Ma Weidong. Simulation of chip-formation by a single grain of pyramid shape // Vibroengineering Procedia. Oct., 2016. Vol. 8. P. 39–44.
26. Zherebtsov S., Salishchev G., Galeyev R. Mechanical Properties of Ti–6Al–4V Titanium Alloy with Submicrocrystalline Structure Produced by Severe Plastic Deformation // Materials Transactions. 2005. Vol. 46. No. 9. P. 2020–2025.
27. Гуськов А.М. Разработка методов построения и анализа динамических моделей технологических процессов при механической обработке: дис. … докт. тех. наук. М., 1997. – 335 с.
28. ОСТ 1 02571 – 86. Лопатки компрессоров и турбин. Предельные отклонения размеров, формы и расположения пера. Введен 1987-01-01. – М.: Изд-во стандартов, 1986. – 36 с.
Виктор Васильевич Овчинников1, доктор технических наук, академик международной академии информатизации, профессор кафедры материаловедения, E-mail: vikov1956@mail.ru;
1 Московский политехнический университет
В статье представлены основные направления развития перспективных высокотехнологичных деформируемых алюминиевых сплавов для изготовления сварных конструкций. Отмечено, что из алюминиевых сплавов средней прочности в последнее время получили развитие системы Al–Mg–Zn, Al–Mg–Si и Al–Mg–Sc. Рассмотрены направления совершенствования химического состава новых сплавов, технологии изготовления из них полуфабрикатов и термической обработки заготовок. Подробно рассмотрено свойство свариваемости сплава 1565ч системы Al–Mg–Zn, предназначенного для замены традиционного сплава АМг5 в сварных конструкциях. Использование листов сплава 1565ч в сварных конструкциях, включая конструкции, эксплуатируемые при криогенных температурах, позволяет снизить массу конструкции на 8–10 % за счет большей прочности сплава по сравнению с прочностью сплава АМг5.
Ключевые слова: алюминиевые сплавы, деформируемые сплавы, прочность, технологичность, свариваемость
Список литературы
1. Грушко О.Е., Овсянников Б.В., Овчинников В.В. Алюминиево-литиевые сплавы: металлургия, сварка, металловедение. М.: Наука, 2014. – 298 с.
2. Хохлатова Л.Б., Колобнев Н.И., Овчинников В.В. Свойства и структура соединений листов сплавов 1424 и В-1461, выполненных сваркой трением с перемешиванием // Сварочное производство. 2017. № 4. С. 22–26.
3. Перспективный алюминиево-литиевый сплав 1424 для сварных конструкций изделий авиакосмической техники / Л.Б. Хохлатова, В.И. Лукин, Н.И. Колобнев, Е.Н. Иода и др. // Сварочное производство. 2009. № 3. С. 7–10.
4. Антипов В.В., Колобнев Н.И., Хохлатова Л.Б. Развитие алюминий-литиевых сплавов и многоступенчатых режимов термической обработки // Авиационные материалы и технологии. 2012. № 6. С. 183–195.
5. Николаев Г.А., Фридляндер И.Н., Арбузов Ю.П. Свариваемые алюминиевые сплавы. М.: Металлургия, 1990. – 296 с.
6. Патент РФ № 2431692. Российская Федерация, МПК C 22 C 21/06. Сплав на основе алюминия и изделие, выполненное из этого сплава / А.М. Дриц, А.С. Орыщенко, В.А. Григорян, В.В. Овчинников и др.; заявитель и патентообладатель ЗАО «Алкоа Металлург Рус», ФГУП «ЦНИИ КМ «Прометей», ОАО «НИИ стали» – № 2010125006/02; заявл. 18.06.2010; опубл. 20.10.2011.
7. New welding of Al-Mg alloys for use in the construction of commercial transport and shipbuilding / A.M. Drits, S.M. Sosedkov, E.P. Osokin et al. // The 1st International Conference and Exhibition Aluminium-21. Flat rolled. October 11–13, 2011. Р. 189–201.
8. Алюминиево-магниевый сплав 1565ч для криогенного применения / А.С. Орыщенко, Е.П. Осокин, Н. Н. Барахтина и др. // Цветные металлы. 2012. № 11. С. 84–89.
9. ТУ 1-3-194-2011 «Листы из алюминиевого сплава марки 1565ч. Технические условия».
10. Сварка в машиностроении. Справочник в 4-х томах / Г.А. Николаев (пред.) и др. М.: Машиностроение, 1978, Т. 2. – 462 с.
11. Овчинников В.В., Дриц А.М., Гуреева М.А. Механические свойства сварных соединений из современных алюминиевых деформируемых сплавов // Заготовительные производства в машиностроении. 2017. № 4. С. 9–16.
12. Овчинников В.В., Андреева Л.П. Влияние температуры испытаний на свойства соединений сплава 1565ч, выполненных сваркой трением с перемешиванием // Технология металлов. 2016. № 10. С. 12–17.
13. Механические свойства сварных соединений листов сплава 1565ч при низких температурах / В.В. Овчинников, А.М. Дриц, М.А. Гуреева, Д.В. Малов, Р.Н. Растопчин // Электрометаллургия. 2016. № 6. С. 2–9.
14. Исследование усталостной долговечности основного металла и сварных соединений листов из сплава 1565ч / А.М. Дриц, В.В. Овчинников, В.Н. Нуждин, А.Д. Конюхов // Цветные металлы. 2015. № 12. С. 88–93.
15. Дриц А.М., Овчинников В.В. Механические свойства сварных соединений листов из сплава 1565чНН // Технология легких сплавов. 2014. № 12. С. 32–39.
16. Дриц А.М., Овчинников В.В., Пахомов Д.А. Свойства сварных соединений нагартованных плит сплава 1565ч // Заготовительные производства в машиностроении. 2015. № 1. С. 8–12.
17. Дриц А.М., Овчинников В.В., Малов Д.В. Механические свойства сварных соединений сплавов 1565чМ и 1460Т1 в разноименном сочетании, полученных сваркой трением с перемешиванием // Заготовительные производства в машиностроении. 2015. № 6. С. 11–17.
18. Дриц А.М., Овчинников В.В. Свойства соединений листов алюминиевых сплавов, выполненных сваркой трением с перемешиванием // Заготовительные производства в машиностроении. 2015. № 10. С. 7–15.
19. Дриц А.М., Овчинников В.В. Свойства соединений листов сплава 1565ч с другими алюминиевыми сплавами, выполненными сваркой трением с перемешиванием // Электрометаллургия. 2015. № 11. С. 20–31.
20. Конюхов А.Д., Дриц А.М. Кузова грузовых вагонов их алюминиевых сплавов // Железнодорожный транспорт. 2016. № 2. С. 67–70.
Новоселов Роман Андреевич1, aспирант, e-mail: deemalfy@gmail.com
Омаров Асиф Юсифович1, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, e-mail: asif.omarov@yandex.ru
Шляпин Анатолий Дмитриевич1, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой материаловедения, e-mail: 688412@mail.ru
1 Московский политехнический университет
Работа посвящена изучению структуры и фазового состава порошков, полученных путем химического диспергирования сплава алюминия с 20 вес. % кремния после декантации и высокотемпературного синтеза по сравнению с аналогичными данными для сплава с 12 вес. % кремния. Установлено, что основной кристаллической формой гидроксида алюминия, образующейся в процессе химического диспергирования сплава Al-20Si, является гиббсит, так же, как это имеет место и в случае сплава Al-12Si. Режим синтеза порошков определяли с помощью дифференциально-сканирующей калориметрии и термогравиметрии. После синтеза при 1000 °С в порошке из сплава Al-12Si не было обнаружено нефелина NaAlSiO4, он появляется только в процессе высокотемпературного спекания и его содержание достигает 25 вес. %. В то же время в порошке из сплава Al-20Si после синтеза при 1000 °С содержание нефелина составляет 100 %. Сделан вывод о необходимости уточнения зависимости количества нефелина в порошке от содержания кремния в сплаве в интервале 12–20 % кремния (например, для 15 и 17 %).
Ключевые слова: сплав алюминия, оксид алюминия, нефелин, керамика
Список литературы
1. Омаров А.Ю. Структура и свойства новых материалов, получаемых из отходов рабочего цикла генератора водорода: дисс-я на соискание ученой степени к.т.н., Москва 2010. Московский государственный индустриальный университет.
2. Physicomechanical properties of ceramic materials prepared with chemical dispersion of aluminum alloy grade AK12 / A.D. Shlyapin, A.Yu. Omarov, V.P. Tarasovskii, Yu.G. Trifonov, A.I. Airikh // Refractories and Industrial Ceramics. 2013. Vol. 54. Issue 4. P. 288–290.
3. Иванов Д.А., Омаров А.Ю., Шляпин А.Д. Разработка технологии утилизации продукта отхода рабочего цикла мобильных водородных генераторов // Машиностроение и инженерное образование. 2010. № 1. С. 31–36.
4. Шляпин А.Д., Иванов Д.А., Омаров А.Ю. Свойства гидроксида алюминия, получаемого при производстве водорода // Машиностроение и инженерное образование. 2011. № 2. С. 48–51.
5. Изучение порошков гидроксида алюминия, полученных методом химического диспергирования алюминия и его сплавов / А.Д. Шляпин, А.Ю. Омаров, А.Х. Хайри, Ю.Г. Трифонов // Новые огнеупоры. 2012. № 10. С. 27–32.
Петров Владимир Андреевич1, научный сотрудник кафедры «Системы жизнеобеспечения летательных аппаратов», e-mail: petrovv@inbox.ru
Герасименко Татьяна Николаевна2, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, e-mail: staubchen03@gmail.com
Киндеева Ольга Владимировна1, aспирант кафедры «Системы жизнеобеспечения летательных аппаратов», e-mail: ov.kindeeva@gmail.com
Хаустов Александр Иванович1, доктор технических наук, профессор, профессор кафедры «Системы жизнеобеспечения летательных аппаратов», e-mail: khaustov.alex@mail.ru
1 Московский авиационный институт (МАИ) (Национальный исследовательский университет)
2 ООО НТЦ БиоКлиникум
В статье представлены результаты анализа требований, предъявляемых к микрофлюидным устройствам со встроенным микронасосом, которые используются для культивирования клеток. Выбраны материалы, удовлетворяющие следующим требованиям: биосовместимость, эластичность, прочность, возможность стерилизации, газопроницаемость, оптическая прозрачность, необходимая для мониторинга процессов, протекающих в элементах микронасоса и клеточных ячейках. Проведен анализ по выбору соотношения: смола/отвердитель, температурных и временных режимов отверждения полимерного слоя, и по достижению необходимой адгезии между элементами конструкции, что позволило достичь герметичности всего устройства. Разработан технологический процесс изготовления микронасоса в составе микрофлюидного устройства. Для каждого из трех основных этапов технологического процесса подобраны оптимальные параметры, которые позволяют серийно изготовлять качественные изделия.
Ключевые слова: микронасос, микрофлюидное устройство, полидиметилсилоксан, мягкая литография
Список литературы
1. Microfluidic Organ-on-a-Chip Technology for Advancement of Drug Development and Toxicology / J.D. Caplin, N.G. Granados, M.R. James, R. Montazami, N. Hashemi // Adv. Healthcare Mater. 2015. Vol. 4. P. 1426–1450
2. Andersson H., Berg A. Microfluidic devices for cellomics: a review // Sensors and Actuators B. 2003. Vol. 92. P. 315–325
3. Becker H., Locascio L.E. Polymer microfluidic devices // Talanta. 2002. Vol. 56. P. 267–287.
4. Fluid-structure interaction in deformable microchannels / D. Chakraborty et al. // Physics of Fluids. 2012. Vol. 24. No. 10. P. 1–35.
5. Adam T., Hashim U. Three-Dimensional Channel Design and Fabrication in Polydimethylsiloxane (PDMS) Elastomers Using capillary Action mechanism in fluidics for life sciences //
Journal of Applied Sciences Research. 2012. Vol. 8. No. 4. P. 2203–2208.6. Huang H., Guo Z. Ultra-short pulsed laser PDMS thin-layer separation and micro-fabrication // Journal of Micromechanics and Microengineering. 2009. Vol. 19. No. 5. P. 1–9.
7. Microfluidic biochip for the perifusion of precision-cut rat liver slices for metabolism and toxicology studies / P.M. van Midwoud et al. // Biotechnology and bioengineering. 2010. Vol. 105. No. 1. P. 184–194.
8. Berthier E., Young E. W.K., Beebe D. Engineers are from PDMS-land, Biologists are from Polystyrenia // Lab Chip. 2012. Vol. 12. P. 1224–1237.
9. Reconstituting Organ-Level Lung Functions on a Chip / D. Huh, B.D. Matthews, A. Mammoto, M. Montoya-Zavala, H.Y. Hsin, D.E. Ingber // Science. 2010. Vol. 328. P. 1662–1668.
10. Human gut-on-a-chip inhabited by microbial flora that experiences intestinal peristalsis-like motions and flow / H.J. Kim, D. Huh, G. Hamilton, D.E. Ingber // Lab Chip. 2012. Vol. 12. P. 2165–2174.
11. Kim T.K., Kim J.K., Jeong O.C. Measurement of nonlinear mechanical properties of PDMS elastomer // Microelectronic Engineering. 2011. Vol. 88. P. 1982–1985.
12. Fincan M. Assessing Viscoelastic Properties of Polydimethylsiloxane (PDMS) Using Loading and Unloading of the Macroscopic Compression Test // PhD thesis, University of South Florida. 2015. Graduate Theses and Dissertations. URL: http://scholarcommons.usf.edu/etd/5480 (дата обращения: 12.05.2017).
13. Poly(dimethylsiloxane) thin films as biocompatible coatings for microfluidic devices: Cell culture and flow studies with glial cells /
S.L. Peterson, A. McDonald, P.L. Gourley, D.Y. Sasaki // Journal of Biomedical Materials Research. 2005. Vol. 72A. No. 1. P. 10–18.14. Leclerc E., Sakai Y., Fujii T. Cell Culture in 3-Dimensional Microfluidic Structure of PDMS (polydimethylsiloxane) // Biomedical Microdevices. 2003. Vol. 5. P. 109–114.
15. Skaalure S.C., Oppegard S.C., Eddington D.T. Characterization of sterilization techniques on a microfluidic oxygen delivery device // J. Undergrad Res. 2008. Vol. 2. No. 1. P. 1–4.
16. Mata A., Fleischman A.J., Roy S. Characterization of polydimethylsiloxane (PDMS) properties for biomedical micro/nanosystems //Biomedical microdevices. 2005. Vol. 7. No. 4. P. 281–293.
Прохорова Александра Ивановна1, кандидат технических наук, доцент кафедры «Материаловедение», e-mail: prohorova-mami@mail.ru
Балькова Татьяна Ивановна1, кандидат технических наук, доцент кафедры «Материаловедение», e-mail: balkova.ti@yandex.ru
1 Московский политехнический университет
В статье представлены результаты исследования структуры и свойств поверхностного слоя термообработанных вырубных штампов из стали Х12М, упрочненного лазерной обработкой при различных режимах: изменении напряжения накачки лазера, степени расфокусировки луча, частоты следования импульсов, степени перекрытия пятен и дорожек. Лазерная обработка проводилась с оплавлением поверхности стали и без оплавления. Показано, что при лазерной обработке без оплавления поверхности происходит затупление кромки штампа. Упрочнение рабочих кромок необходимо проводить в режиме с микроплавлением. В этом случае зона лазерного воздействия на всех образцах имеет форму сегмента и состоит из трех слоев: зоны оплавления, зоны закалки и зоны отпуска, которая является переходной к основному металлу. Толщина зоны закалки практически не зависит от энергии лазерного излучения и составляет 40–45 мкм. Приведены рекомендации для упрочнения штампового инструмента сложной формы. Результаты испытаний показали стабильное повышение стойкости вырубных штампов после лазерного термоупрочнения в 2–4 раза.
Ключевые слова: штамповый инструмент, лазерная обработка, зона закалки, микрооплавление, структура, микротвердость, стойкость штампов, поверхностный слой
Список литературы
1. Рэди Дж.Ф. Промышленные применения лазеров. М.: Мир, 1981. – 638 с.
2. Технологические процессы лазерной обработки / под ред. А.Г. Григорьянца. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. – 664 с.
3. Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок / под ред. В.Я. Панченко. М.: Физматлит, 2009. – 664 с.
4. Осико В.В., Щербаков И.А. Твердотельные лазеры. Ч. I // Фотоника. 2013. № 3. С. 14–35.
5. Осико В.В., Щербаков И.А. Твердотельные лазеры. Ч. II // Фотоника. 2013. № 4. С. 24–44.
6. Григорьянц А.Г., Казарян М.А., Лябин Н.А. Лазерная прецизионная микрообработка материалов. М.: Изд-во Физматлит, 2017. – 416 с.
7. Майоров В.С. Лазерное упрочнение металлов // Лазерные технологии обработки материалов: современные проблемы фундаментальных исследований и прикладных разработок / под ред. В.Я. Панченко. 2009. С. 439–469.
8. Майоров В.С., Майоров С.В. Закалка чугунных деталей излучением твердотельного лазера // Металловедение и термическая обработка металлов. 2009. № 3 (645). С. 6–8.
9. Лазерная очистка и лазерный наклеп – технологии улучшения свойств поверхности / М. Волков, А. Кишалов, Н. Орлов, В. Серебряков, В. Смирнов, А. Филатов // Фотоника. 2014. № 3 (45). С. 34–44.
10. Ставрев Д.С., Щербаков В.С. Дисперсионное упрочнение слоя лазерной наплавки из мартенситно-стареющего сплава на поверхности стали 3Х3М3Ф // Металловедение и термическая обработка металлов. 2016. № 6 (732). С. 65–69.
11. Формирование износостойкого хромоникелевого покрытия с особо высоким уровнем теплостойкости комбинированной лазерно-термической обработкой / А.В. Макаров, Н.Н. Соболева, И.Ю. Малыгина, А.Л. Осинцева // Металловедение и термическая обработка металлов. 2015. № 3 (717). С. 39–46.
12. Применение лазерной термической обработки для создания градиентных материалов на основе системы Fe-Cr-Ni / А.О. Андреев, М.П. Галкин, М.А. Либман, Миронов, В.Н. Петровский, Э.И. Эстрин // Металловедение и термическая обработка металлов. 2014. № 1 (703). С. 50–53.
13. The Behavior of Gas Powder Laser Clad NiCrBSi Coatings Under Contact Loading / R.A. Savrai, A.V. Makarov, N.N. Soboleva, I.Yu. Malygina, A.L. Osintseva // Journal of Materials Engineering and Performance. 2016. Vol. 25. No. 3. P. 1068–1075.
14. Легирование поверхности стали Х12М при обработке импульсным лазерным излучением / В.С. Постников, С.А. Белова, Ю.Н. Иванкин, М.Н. Игнатов. Режим доступа:http://www.toolsru.com/docs/13-14/13-17.pdf (дата обращения: 25.12.2013).
15. Повышение микромеханических свойств и износостойкости хромоникелевого лазерного покрытия финишной фрикционной обработкой / А.В. Макаров, Н.Н. Соболева, Р.А. Саврай, И.Ю. Малыгина // Вектор науки ТГУ. 2015. № 4 (34). С. 60–67.
16. Characteristics of Ni-based coating layer formed by laser and plasma cladding processes / G. Xu, M. Kutsuna, Z. Liu, H. Zhang // Materials Science and Engineering A. 2006. Vol. 417. P. 63–72.
17. Abrasive wear behavior of laser clad and flame sprayed-melted NiCrBSi coatings / С. Navas, R. Colaco, J. De Damborenea, R. Vilar // Surface and Coatings Technology. 2006. Vol. 200. P. 6854–6862.
18. Microstructure and dry sliding wear behavior of laser clad Ni-based alloy coating with the addition of SiC / Q. Li, G.M. Song, Y.Z. Zhang, T.C. Lei, W.Z. Chen // Wear. 2003. Vol. 254. P. 222–229.
19. Толщиномер магнитный МТ-101. Паспорт ПС-4276-006-52736667-04. М.: 2004. – 8 с.
Смирнов Николай Иванович1, кандидат технических наук, старший научный сотрудник лаборатории «Узлы трения для экстремальных условий», e-mail: smir1947@yandex.ru
Яговкина Анна Николаевна1, инженер лаборатории «Динамика трибологических процессов», e-mail: annyagovkina1@gmail.com
Прожега Максим Васильевич1, кандидат технических наук, заведующий лабораторией «Динамика трибологических процессов», e-mail: prmaksim@gmail.com
Смирнов Николай Николаевич1, научный сотрудник лаборатории «Узлы трения для экстремальных условий», e-mail: trenie12@yandex.ru
1 Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН)
В работе описаны стенд центробежного типа и методика испытаний материалов на эрозионное изнашивание в модельной среде, содержащей воду, абразивные частицы, коррозионно-активные элементы, являющейся аналогом пластовой жидкости нефтяных скважин. Представлены результаты испытаний в воде с абразивом четырех типов порошковых материалов на основе железа и меди, легированных Ni, Cr, Mo. Параметры опыта: скорость струи жидкости 11–16 м/с, угол атаки 45°, 90°, кварцевые и корундовые частицы различной дисперсности F100, F40, F24. Выявлена линейная зависимость интенсивности изнашивания от времени опыта при различных углах атаки. Износ порошковых материалов в воде с корундом F100 примерно в 5 раз больше, чем с кварцем схожей фракции. При воздействии мелких частиц F100 наибольшую износостойкость имеет материал ПК90Н4МГ2КД15.
Ключевые слова: эрозионное изнашивание, центробежный ускоритель, порошковые материалы, износостойкость
Список литературы
1. Meng H.C., Ludema K.C. Wear models and predictive equations: their form and content // Wear. 1995. Vol. 181–183. P. 443–457.
2. Finnie I. Some observations on the erosion of ductile metals // Wear. 1972. Vol. 19. P. 81–89.
3. Hutchings I.M. A model for the erosion of metals by spherical particles at normal incidence // Wear. 1981. Vol. 70. P. 269–281.
4. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. – 526 с.
5. Козырев С.П. Гидроабразивный износ металлов при кавитации. М.: Машиностроение, 1971. – 240 с.
6. Yang K., Rong J., Liu C. et al. Study on erosion–wear behavior and mechanism of plasma-sprayed alumina-based coatings by a novel slurry injection method // Tribology International. 2016. Vol. 93. P. 29–35.
7. Erosion classification of materials using a centrifugal erosion tester / S. Söderberg, S. Hogmark, U. Engman, H. Swahn // Tribology International. 1981. Vol. 14 (b). P. 333–343.
8. Azimian M., Bart H.J. Erosion investigations by means of a centrifugal accelerator erosion tester // Wear. 2015. Vol. 328–329. P. 249–256.
9. Santa J.F., Baena J.C., Toro A. Slurry erosion of thermal spray coatings and stainless steels for hydraulic machinery // Wear. 2007. Vol. 263. P. 258–264.
10. Пат. 2444719 Российская Федерация, МПК G 01 N 3/56. Способ испытания материалов на гидроабразивный и коррозионный износ / Н.И. Смирнов, Н.Н. Смирнов; опубл. 10.02.2012. Бюл. № 7.
Даев Жанат Ариккулович1, доктор философии (PhD), кандидат технических наук, ассоциированный профессор, заведующий лабораторией «Информационно-измерительных систем» ТОО «Технопарк Zerek», e-mail: zhand@yandex.ru
Нурушев Ермек Тургалиевич2, аспирант кафедры «Инноватика и интегрированные системы качества», e-mail: sunshine-13@mail.ru
1 Актюбинский университет им. академика С. Баишева
2 Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения
Статья посвящена вопросам перехода технического обслуживания и организации ремонтов воздушных судов от традиционной системы, которая основана по наработке определенного количества часов, к системе эксплуатации по состоянию воздушного судна. Рассматриваются возможные риски и их последствия в случае такого перехода. Представлен обзор некоторых методов оценки рисков. Предложено применение комбинированных методов анализа видов и последствий отказов (FMEA) и контрольных карт Шухарта с целью уменьшения рисков. Показана обоснованность применения комбинированного метода в рассматриваемой задаче для обеспечения летной годности воздушных судов. Даются рекомендации по расчету контрольных границ для контрольных карт Шухарта. Предлагаемый комбинированный подход не ограничивается применением только на авиационных предприятиях и может быть распространен на многие отрасли с целью уменьшения рисков.
Ключевые слова: авиация, контроль, FMEA, карты Шухарта, риск, отказ
Список литературы
1. ИКАО. Руководство по управлению безопасностью полетов. М.: Международная организация гражданской авиации, 2009. – 293 с.
2. Закон Республики Казахстан от 15.07.2010 № 339-IV «Об использовании воздушного пространства Республики Казахстан и деятельности авиации» // Ведомости Парламента РК. № 17–18. 13 августа 2010 г.
3. Воздушный кодекс Российской Федерации № 60-Ф3 от 19.02.1997 // Российская газета. № 59–60. 26 марта 1997 г.
4. Постановление Правительства Республики Казахстан от 18 января 2012 г. № 103 «Об утверждении Основных правил полетов в воздушном пространстве Республики Казахстан» // Казахстанская правда. № 67. 12 декабря 2012 г.
5. Указ Президента РФ от 08.08.98 № 938 «О повышении безопасности полетов в Российской Федерации и мерах по совершенствованию деятельности в области авиации» и Указом от 11.11.98 № 1357. Информационно-правовой портал «Гарант». Режим доступа: http://www.garant.ru/ (дата обращения: 29.06.2017).
6. Орлов К.Я., Пархимович В.А. Ремонт самолетов и вертолетов. М.: Транспорт, 1986. – 295 с.
7. Макаров В.П. Разработка в авиакомпании системы менеджмента рисков в отношении безопасности полетов // Электронный журнал «Труды МАИ». 2013. № 9 (68). С. 1–15.
8. ГОСТ Р 51901.12–2007. Менеджмент риска. Метод анализа видов и последствий отказов. М.: Стандартинформ, 2008. – 40 с.
9. ГОСТ Р 50779.42–99. Статистические методы. Контрольные карты Шухарта. М.: ИПК издательство стандартов, 2000. – 37 с.
10. Розенталь Р. Методика FMEA. Путь повышения качества продукции // Электроника: наука, технология, бизнес. 2010. № 7. С. 90–95.
11. Вишняков Я.Д., Радаев Н.Н. Общая теория рисков. М.: Академия, 2008. – 368 с.
12. Шишкин И.Ф. Теоретическая метрология. Часть 1. Общая теория измерений. СПб.: Питер, 2010. – 192 с.
НОВОСТИ
МЕДИА
КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
УНИВЕРСИТЕТ
Ученый совет
Кампус
РЕСУРСЫ
Центр подготовки водителей (автошкола)
Центр развития профессионального образования
Центр развития профессионального образования
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ СВЕДЕНИЯ
