Выпуск №2(21), 2023

Выполнены исследования особенностей электролитно-плазменной обработки внутренних поверхностей на примере цилиндрического отверстия конечной длины (внутренней поверхности трубы). Экспериментально установлено распределение плотности тока, характер анодных процессов, протекающих на различных участках внутренней поверхности, исследована морфология и качество обработки поверхности. В процессах ЭПО на внутренних поверхностях по мере удаления от границы открытого участка происходит уменьшение плотности тока и, соответственно, съема металла, что связано со снижением напряженности электрического поля. При этом наблюдается формирование до трех характерных зон: полированной, матовой и окисленной. Количество характерных зон и их протяженность определяются размерами и формой обрабатываемой внутренней поверхности. Формирование характерных зон связано с особенностями анодных режимов, протекающих на различных участках обрабатываемой поверхности (электролитно-плазменного, коммутационного и электрохимического), которые определяются электрическими условиями и возникающими самоорганизующимися гидродинамическими потоками. Полированная зона формируется на участке поверхности, соответствующей электролитно-плазменному режиму и коммутационному режиму с относительно высокой долей электролитно-плазменной составляющей (не менее 25–30 %). Матовая зона соответствует участку, на котором действует оммутационный режим с низкой долей электролитно-плазменной составляющей (менее 25 %). Окисленная зона соответствует электрохимическому режиму.

электролитно-плазменная обработка, поверхность, шероховатость, морфология, плотность тока, напряженность.

1. Korolyov A., Bubulis А., Vėžys J., Ali-akseyeu Yu., Minchenya V., Niss V., Markin D. (2021). Electrolytic plasma polishing of NiTi alloy. Mathematical models in engineering. Kaunas: JVE in-ternational. 2021, vol. 7, iss. 4, p. 70-80. ISSN 2351-5279. eISSN 2424-4627.
2. Aliakseyeu Y., Bubulis A., Korolyov A., Niss V. Kandrotaitė Janutienė R. (2021) Plasma Electrolyte Polishing of Titanium and Niobium Alloys in Low Concentrated Salt Solution Based Electrolyte. Mechanika, 27(1): 88–93. http://dx.doi.org/10.5755/j02.mech.25044
3. Plasma Electrolytic Polishing – An Over-view of Applied Technologies and Cur-rent Challenges to Extend the Polishable Material Range / K. Nestler, F. Böttger-Hiller, W. Adamitzki, G. Glowa, H. Zeid-ler, A. Schubert // Proceedings of the 18th CIRP Conference on Electro Physical and Chemical Machining (ISEM XVIII), 8-22 April 2016, Tokyo, Japan, Procedia CIRP 42 (2016), pp. 503 – 507.
4. Vacuum deposited polymer and DLC multilayer coatings on austenitic steel, structure and tribotechnical properties in physiological solution / V.P. Kazachenko, N.I. Semchenko, A.N. Popov, Y.G. Ale-kseev A.Y. Korolyov // International Conference on Industrial Tribology – In-dia, Bangalore, 2006. – P.55.
5. Алексеев Ю., Бубулис А., Королёв А., Минченя В., Нисс В., Паулюкас А. / Формирование конических изделий малого диаметра методом размерной электролитно-плазменной обработки // Proceedings of the International Scientific Conference on Mobile Machines, Kaunas, Lithuania, September 20–22, (2017), pp. 47–54.
6. Алексеев, Ю.Г. Исследование влияния промежуточной электролитно-плазменной обработки в процессе де-формационного упрочнения волочени-ем / Ю.Г. Алексеев, Л.А. Исаевич, А.Ю. Королёв, В.С. Нисс // Вестник ПГУ. №3. Серия В. Промышленность. Прикладные науки. – 2012. – №11. – С. 85-90.
7. Особенности процессов размерной об-работки металлических изделий элек-тролитно-плазменным методом / Ю.Г. Алексеев, А.А. Кособуцкий, А.Ю. Королёв, В.С. Нисс, Д.В. Кучерявый, А.А. Повжик // Литье и металлургия. – 2005. – №4. – С. 188–195.
8. Модель размерного съема материала при электролитно-плазменной обра-ботке цилиндрических поверхностей / Ю.Г. Алексеев А.Ю. Королёв, А.Э. Паршуто, В.С. Нисс // Наука и техни-ка. – 2012. – №3. – С. 3–6.
9. Зисман Г. А. Курс общей физики: учебное пособие для вузов: в 3 томах / Г. А. Зисман, О. М. Тодес. – 9-е изд., стер. – Санкт-Петербург: Лань, 2022. – Том 2: Электричество и магнетизм. – 360 с.
10. Химическая и электрохимическая об-работка стальных труб. Липкин Я.Н., Штанько В.М. 2-е изд., перераб. и доп. М., "Металлургия", 1982.–254 с.
11. Амитан, Г.Л. Справочник по электро-химическим и электрофизическим ме-тодам обработки // Г.Л. Амитан, И.А. Байсупов, Ю.М. Барон и др.; под. общ. ред. В.А. Волосатова. – Л.: Машино-строение. Ленингр. отд-ние, 1988. – 719 с.
12. Синькевич, Ю.В. Электроимпульсное полирование сплавов на основе железа, хрома и никеля / Ю.В. Синькевич [и др.]. – Минск: БНТУ, 2014. – 324 с.
13. Куликов, И.С. Электролитно-плазменная обработка материалов / И.С. Куликов, С.В. Ващенко, А.Я. Ка-менев. – Минск: Беларус. Навука, 2010. – 232 с.
14. Каданер Л. И., Равномерность гальва-нических покрытий, Харьков, Изд. Харьков, гос. ун-та, 1960. 414 с.
15. Гамбург Ю.Д. Гальванические покры-тия. Справочник по применению /Ю.Д. Гамбург. – М.: Техносфера, 2006. – 216 с.
16. Синькевич, Ю.В. Исследование само-организованных гидродинамических потоков в электролите в режиме элек-троимпульсного полирования / Ю.В. Синькевич, В.К. Шелег, И.Н. Янков-ский // Вестник полоцкого гос. ун-та. Серия В. Прикладные науки. – 2008. –№ 8. – С. 66–72
17. Плазменно-электролитическое моди-фицирование поверхности металлов и сплавов : в 2-х томах / И. Суминов [и др.] ; ред. И. Суминов. - М. : Техно-сфера, 2011. – Т. I. – 2011. – 463 с.
18. Дураджи В.Н. Некоторые особенности нагрева металлов в электролитной плазме при анодном процессе/В. Н. Дураджи, И. В. Брянцев // Электронная обработка материалов. – 1977. – № 1. – С. 45–48.
19. Лазаренко Б.Р. Об особенностях элек-тролитного нагрева при анодном про-цессе/Б. Р. Лазаренко, В. Н. Дураджи, А. А. Факторович, И. В. Брянцев // Электронная обработка материалов. – 1974.– № 3. – С. 37–40.
20. Ганчар В.И. Анодное растворение же-леза в процессе электролитного нагре-ва / В. И. Ганчар, И. М. Згардан, А. И. Дикусар // Электронная обработка ма-териалов. – 1994. – № 4. – С. 69–77.

Выполнен анализ работы установки «печь-ковш» ПАО «Северсталь» (УПК), в части возможности повышения стойкости графитированных электродов. С этой целью исследовано распределения температур на поверхности графитированного электрода и её влияние на изменение его структуры. На основе результатов исследований проведена модернизация оборудования на УПК, которая направлена на снижение расхода электродов, и в конечном итоге - уменьшение себестоимости продукции. В процессе опытно - промышленной реализации мероприятий по совершенствованию оборудования были опробованы несколько конструкций систем испарительного охлаждения. Выявлена зависимость температуры поверхности электрода в пределах контакта с крышкой от суммарного расхода воды. Максимальный эффект увеличения стойкости графитированного электрода в 6% наблюдается при расходе воды в составе водо-воздушной смеси в диапазоне от 4 до 5 м3/час./электрод.

установка «печь-ковш» (УПК), графитированный электрод, электрическая дуга, крышка установки, боковая поверхность, температура, окисление, охлаждение, расход воды

1. Ячиков И.М., Портнова И.В., Быстров М.В., Утемисова А.А.. Эффективность использования испарительного охла-ждения для снижения расхода графи-тированных электродов в дуговых пе-чах малой емкости. Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия», 2022. C 67-77.
2. Окороков Н.В. Дуговые электросталеплавильные печи. М.: Металлургия, 1971.C 332-345
3. Макаров А.Н. Теория теплообмена излучением в дуговых печах для плавки стали. Автореферат. Санкт –Петербург, 1994. C 16-18
4. В.А.Маточкин, Д.Н. Андрианов, В.Н. Прохоренко, А.А. Козлов, С.А. Лука-шевич. Совершенствование охлажде-ния графитированных электродов. Вестник БНТУ. 2001. C 47-52.
5. Лопухов Г.А. Эффективные технологии электросталеплавильного произ-водства. М:, Электрометаллургия 2000. №7.. C100-101.
6. Грудницкий О.М., Исхаков Р.А., Ко-робов В.К. Пути снижения удельного расхода графитизированных электродов на электросталеплавильных печах. Литье и металлургия. 2011. №1. C 35-37.
7. Ячиков И.М., Портнова И.В., Быстров М.В. Моделирование теплового состо-яния графитированных электродов при испарительном охлаждении. Вестник ЮУрГУ. Серия «Металлургия», 2018. C 203-207.

Представлена разработанная в ООО «Уральский инжиниринговый центр» и защищенная патентами оригинальная конструкция клапанного модуля для гидрораспределителей прессовых машин, в гидросистемах которых в качестве рабочей жидкости используется водная эмульсия или вода. В состав клапанного модуля входят: запорно-регулирующий элемент (ЗРЭ), седло и гидроцилиндр управления ЗРЭ, работающий на гидравлическом масле. Сформулированы основные требования к статическим характеристикам работы клапанного модуля (в частности, требование обеспечения постоянного действия силы давления со стороны рабочей жидкости на ЗРЭ в направлении закрытия проходного сечения клапанной пары). Приведены математические соотношения, соответствующие сформулированным требованиям и позволяющие на этапе проектирования в первом приближении рассчитать основные размеры (диаметры) ЗРЭ, седла и гидроцилиндра управления, и разрабатывать рекомендации по определению некоторых других размеров. Клапанные модули рассматриваемой конструкции успешно эксплуатируются в составе гидроприводов штамповочных и ковочных прессов на ряде предприятий Российской Федерации.

гидравлические прессы, гидрораспределители клапанного типа, клапанный модуль, требования к характеристикам, расчет размеров

1. Гойдо М.Е., Бодров В.В., Багаутдинов Р.М. Запорнорегулирующие клапаны гидроприводов прессов // Кузнечно-штамповочное производство. Обработка материалов давлением. 2007. № 3. С. 26-32.
2. Пат. № 96924 Российская Федерация, МПК F16K 39/02, F16K 47/02. Запор-но-регулирующий клапан / М.Е. Гойдо, В.В. Бодров, Р.М. Багаутдинов, Л.Б. Шнайдер, В.И. Телал; заявитель и патентообладатель В.В. Бодров. № 2009103610/22; заявл. 03.02.2009; опубл. 20.08.2010.
3. Пат. № 208659 Российская Федерация, МПК F16K 39/02, СПК F16K 39/02. Запорно-регулирующий клапан / М.Е. Гойдо, В.В. Бодров, Р.М. Багаутдинов, В.И. Телал; заявитель и патентообла-датель В.В. Бодров. № 2021112200; за-явл. 26.04.2021; опубл. 29.12.2021.
4. Пат. 2786299 Российская Федерация, МПК F16K 1/04, F16K 47/02. Запорно-регулирующий клапан / В.В. Бодров, Р.М. Багаутдинов, В.И. Телал, М.Е. Гойдо; заявитель и патентообладатель В.В. Бодров. № 2022112738; заявл. 12.05.2022; опубл. 19.12.2022.
5. Гойдо М. Е. Проектирование объем-ных гидроприводов (Б-ка конструкто-ра). М.: Машиностроение, 2009. 304 с.
6. Гойдо М.Е. Гидроаппаратура с про-порциональным электрическим управлением: Учебное пособие. 2-е изд., пе-рераб. и доп. Челябинск: Изд-во ЮУр-ГУ, 2000. 140 с.
7. Гуревич Д.Ф. Расчет и конструирова-ние трубопроводной арматуры. 4-е изд., перераб. и доп. Л.: Машинострое-ние, 1969. 888 с.
8. Ворчаков М.Т. Расчет профиля плун-жера регулирующего клапана // Теплоэнергетика. 1965. № 3. С. 93-94.
9. Бодров В.В., Багаутдинов Р.М., Бату-рин А.А., Гойдо М.Е. Производство гидравлических устройств для прессового оборудования, работающего на воде и водной эмульсии // Заготовительные производства в машиностроении. 2019. Том 17. № 3. С. 137-144.

Дробеметная обработка, в качестве экологически чистого способа удаления окалины с поверхности горячекатаного проката, имеет значительный потенциал в технологиях поточной обработки калиброванной стали для машиностроения. Основной причиной, снижающей ее эффективное применение, является сложность процесса из-за различных параметров, которые необходимо одновременно контролировать для достижения баланса между степенью очистки поверхности от окалины, локальным разогревом, характером напряженно-деформированного состояния и эффектами упрочнения поверхностного слоя, параметрами шероховатости поверхности и стабильностью последующего волочения. В настоящей работе представлена компьютерная конечно-элементная модель обработки поверхности горячекатаного проката дробью. По результатам моделирования, на примере процесса обработки поверхности горячекатаного проката из стали марки 20 дробью сферической формы, определены параметры напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя с учетом обезуглероженного слоя и основного металла, а также параметры шероховатости поверхности. Полученные данные, позволят определять режимы волочения с учетом характера напряженно-деформированного состояния поверхностного слоя горячекатаного проката и микрорельефа его поверхности после дробеметной обработки.

сортовой прокат, дробеметная обработка, поверхность, компьютерное моделирование, параметры шероховатости, напряженно-деформированное состояние

1. Кандауров Е.Л., Кривощеков С.В., Носов А.Д. и др. Перспективы про-изводства калиброванного проката // Сталь. 2005. № 1. С. 70 – 71.
2. Столяров А.Ю., Соколов А.А. ММК-МЕТИЗ – новые технологические решения и развитие производства // Механическое оборудование метал-лургических заводов. 2022. № 1 (18). С. 4 – 10.
3. Канаев Д.П., Столяров А.Ю., Корчунов А.Г., Константинов Д.В., Зайцева М.В. Особенности проектирования режимов волочения калибро-ванного проката после дробеметной обработки поверхности// Заготови-тельные производства в машино-строении. - № 5. – 2022. – С. 223-229.
4. Одинцов Л.Г. Упрочнение и отделка деталей поверхностным пластиче-ским деформированием: Справочник. – М.: Машиностроение, 1987, 328 с.
5. P.Gillstr ̈om, M. Jarl. Replacement of pickling with shot blasting for wire rod preparation// Scandinavian Journal of Metallurgy.- 2004.- Vol.33 p. 269–278.
6. Жуков Д.В., Статных И.Е. Удаление окалины с поверхности горячеката-ного проката перед волочением // Сталь. - № 1. – 2021. – С.36-38
7. D.Kniewald, J. Brezinova, A.Guzanova. The Study of Material Changes in Shot Blasting Process Communications - Scientific Letters of the University of Zilina 2004, 6(2), рр.37-42.
8. Канаев Д.П., Столяров А.Ю., Корчунов А.Г., Огнева Е.М. Анализ из-менения поверхностного слоя прока-та после дробеметной обработки и волочения // Сталь. - № 4. – 2023. – С.24-27.
9. Влияние режимов дробеметной об-работки поверхности подката и сма-зочного материала на силовые ха-рактеристики волочения стали / В.М. Грешнов, А.В. Боткин, В.Ю. Шолом, Д.М. Закиров // Кузнечно-штамповочное производство. - 2000. № 12. - С. 16-20.
10. Study of the effects produced by shot peening on the surface of quenched and tempered steels: roughness, resid-ual stresses and workhardening / V. Llaneza, F.J. Belzunce // Applied Sur-face Science. – 2015. - № 356. 475–485 рр.

В работе приведены результаты исследования надежности адаптивных фрикционных муфт первого поколения в контексте установления оптимальной закономерности изменения распорной силы управляющего устройства обратной связи в зависимости от коэффициента трения. Найден критерий оптимизации указанной закономерности в форме минимума произведения разностей распорных сил «идеальной» и реальной адаптивной фрикционной муфты, взятых на границах интервалов их изменения, поставлено условие применения введенного критерия.

адаптивная фрикционная муфта, надежность, первое поколение, оптимизация, коэффициент трения

1. Шишкарев М.П., Чан Ван Дык. Ис-следование адаптивной фрикционной муфты с комбинированной обратной связью // Трение и смазка в машинах и механизмах. – 2014.  № 9. – С. 25–32.
2. Шишкарев М.П. Анализ переходного периода адаптивных фрикционных контактов в условиях положительно-го прироста коэффициента трения // Изв. вузов. Машиностроение. – 2000.  № 3. – С. 14-17.
3. Шишкарев М.П. Влияние величины коэффициента усиления на массу адаптивных фрикционных муфт // Сборка в машиностроении, приборо-строении. – 2017.  № 2. – С. 88-93.
4. Поляков В.С., Барбаш И.Д. Муфты. Конструкции и расчет.  4-е изд., пе-рераб. и доп.  Л.: Машиностроение, 1973.  336 с.
5. Спиваков В.Д. Настройка фрикцион-но-шариковой муфты предельного момента // Судостроение.  1963.  № 11.  С. 19-21.
6. Афанасьев М.К. Исследование фрик-ционных муфт повышенной точности ограничения нагрузки: Автореф. дис....канд. техн. наук: Спец. 05.02.02.  Киев, 1971. 21 с.
7. Крагельский И.В., Виноградова И.Э. Коэффициенты трения.  М.: Машгиз, 1962.  218 с.
8. Шишкарев М.П. Распределение нагрузки в муфте Н.Д. Вернера и вы-бор ее параметров // Вестн. машино-строения. – 2001.  № 6. – С. 811.
9. Запорожченко Р.М. О характеристи-ках предохранительных фрикцион-ных муфт повышенной точности сра-батывания // Изв. вузов. Машино-строение.  1971.  № 1.  С. 4852.

Приводятся результаты исследования по снижению расхода графитированных электродов установки печь-ковш (УПК) ПАО «Северсталь» с использованием экспериментальных защитных металлизационных покрытий. Для защиты поверхности электрода методом дуговой металлизации на него было нанесено покрытие из материала СвАК5 и проволоки М1. При проведении испытаний на установке печь-ковш показатель снижения расхода графитированных электродов составил 8%, что не соответствовало техническим требованиям и выявило необходимость дальнейшего повышения эффективности процесса металлизации. Совместно с компанией ООО «ВВСТ» (г. Москва) были проведены испытания покрытий из различных металлов. На электроды наносились четыре разных вида покрытия. По итогам проведенных экспериментальных исследований выявлено, что наиболее эффективным является применение двуслойного покрытия электрода из меди и железа. Такое покрытие обеспечило снижение пористости и газопроницаемости электрода. Это привело к замедлению окисления и снижению расхода графитированного электрода в условиях высокотемпературной газовой коррозии. Промышленное применение электродов с данным покрытием подтвердило снижение удельного расхода электродов на 21 – 23 %.

установка печь-ковш, графитированный электрод, расход, электрическая дуга, боковая поверхность, температура, окисление, покрытие, металлизация, медь, алюминий, железо.

1. Окороков Н.В. Дуговые электростале-плавильные печи. М.: Металлургия, 1971.C 332-345.
2. Эффективность использования испа-рительного охлаждения для снижения расхода графитированных электродов в дуговых печах малой емкости / И. М. Ячиков, И. В. Портнова, М. В. Быст-ров, А. А. Утемисова // Вестник Юж-но-Уральского государственного уни-верситета. Серия: Металлургия. – 2022. – Т. 22, № 1. – С. 67-77. – DOI 10.14529/met220107
3. Апалькова Г.Д., Просвирина И.И., Ро-щин В.Е., Галян В.С., Вдовин С.Е. // Металлургия. 2002. № 10. С. 146– 148.
4. Carbon e.g. graphite electrode for arc fur-nace - comprises 2nd coating of high melting electroconductive material or mixt. on 1st aluminium layer, for steel mfr. // Патент Германии №4136823. 1991. / Adrian Bojilov, Anguel Zapri-anov, Penio Penev, Velio Velev
5. Коновалова Е.А., Емяшев А.В., Коста-рева Т.В. и др. Защита графитирован-ных электродов на основе ферросили-ция. Тез. докл. V Всесоюзн. научн.-техн. конф. Электродной пром-ти. Че-лябинск. 1983.С.302-303.
6. Вавилова А.Т., Коновалова Е.А., Юзи-хов Ю.Д., Половой Б.В. Эффектив-ность применения защиты от окисле-ния графитированных электродов. Сб. научн. тр. «Формирование свойств электродного графита». Москва. 1991.С.74-77.
7. Дыскина, Б. Ш. Оптимизация состава защитного покрытия от высокотемпе-ратурного окисления графитирован-ных электродов / Б. Ш. Дыскина, В. С. Лесюк, Т. В. Кабанова // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. – 2015. – Т. 58, № 7. – С. 53-55.