ISSN 2313-1020 (Print) ISSN 2542-1093 (Online) http://journals.nstu.ru/machine-building АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ ACTUAL PROBLEMS IN MACHINE BUILDING
ААКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ В МАШИНОСТРОЕНИИ ISSN 2313-1020 (Print) ISSN: 2542-1093 (Online) Том 10 № 3-4 2023 г. НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ И ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЖУРНАЛ РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ Председатель совета Батаев Анатолий Андреевич - доктор технических наук, профессор, почѐтный работник высшего профессионального образования, ректор НГТУ, г. Новосибирск (Российская Федерация) Члены совета Федеративная Республика Бразилия: Альберто Морейра Хорхе, профессор, доктор технических наук, Федеральный университет, г. Сан Карлос Федеративная Республика Германия: Монико Грайф, профессор, доктор технических наук, Высшая школа Рейн-Майн, Университет прикладных наук, г. Рюссельсхайм, Томас Хассел, доктор технических наук, Ганноверский университет Вильгельма Лейбница, г. Гарбсен, Флориан Нюрнбергер, доктор технических наук, Ганноверский университет Вильгельма Лейбница, г. Гарбсен Республика Беларусь: Пантелеенко Ф.И., доктор технических наук, профессор, членкорреспондент НАН Беларуси, Заслуженный деятель науки Республики Беларусь, Белорусский национальный технический университет, г. Минск Украина: Ковалевский С.В., доктор технических наук, профессор, Донбасская государственная машиностроительная академия, г. Краматорск Российская Федерация: Атапин В.Г., доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г.Новосибирск, Балков В.П., зам. ген.директора АО «ВНИИинструмент», канд. техн. наук, г.Москва, Батаев В.А., доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск, Буров В.Г., доктор техн. наук, профессор, НГТУ, г. Новосибирск, Иванцивский В.В., доктор техн. наук, доцент, НГТУ, г.Новосибирск, Коротков А.Н., доктор техн. наук, профессор, академик РАЕ, КузГТУ, г. Кемерово, Кудряшов Е.А., доктор техн. наук, профессор, Засл. деятель науки РФ, ЮЗГУ, г. Курск, Макаров А.В., доктор техн. наук, с.н.с., ИФМ УрО РАН, г.Екатеринбург, Овчаренко А.Г., доктор техн. наук, профессор, БТИ АлтГТУ, г. Бийск, Сараев Ю.Н., доктор техн. наук, профессор, ИФПМ СО РАН, г. Томск, г. Барнаул, Янюшкин А.С., доктор техн. наук, профессор, ЧГУ, г. Чебоксары УЧРЕДИТЕЛЬ ЖУРНАЛА Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Новосибирский государственный технический университет» ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР Скиба Вадим Юрьевич - доцент, канд. техн. наук ЗАМЕСТИТЕЛИ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА Лобанов Дмитрий Владимирович - профессор, доктор техн. наук Мартынова Татьяна Геннадьевна - доцент, канд. техн. наук Плотникова Наталья Владимировна - доцент, канд. техн. наук Перепечатка материалов из журнала «Актуальные проблемы в машиностроении» возможна при обязательном письменном согласовании с редакцией журнала; ссылка на журнал при перепечатке обязательна. За содержание рекламных материалов ответственность несет рекламодатель. ИЗДАЕТСЯ С 2014 г. Периодичность – 2 номера в год ИЗДАТЕЛЬ ЖУРНАЛА ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» Журнал зарегистрирован 31.10.2016 г. Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-67566. Журнал зарегистрирован в научной электронной библиотеке eLIBRARY.RU. Адрес редакции и издателя: 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, Новосибирский государственный технический университет (НГТУ), корп. 5, Тел. (383) 346-17-75 Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/machine-building E-mail: machine-building@mail.ru machine-building@corp.nstu.ru Цена свободная 16+
AACTUAL PROBLEMS IN MACHINE BUILDING ISSN 2313-1020 (Print) ISSN: 2542-1093 (Online) Volume 10 Number 3-4 2023 SCIENTIFIC, TECHNICAL AND INDUSTRIAL JOURNAL ____________________________________________________________________ 2 EDITORIAL BOARD EDITOR-IN-CHIEF: Vadim Y. Skeeba, Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Department of Industrial Machinery Design, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation DEPUTIES EDITOR-IN-CHIEF: Dmitry V. Lobanov, D.Sc. (Engineering), Professor, Machine-Building Faculty, I.N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary, Russian Federation Tatyana G. Martynova, Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Department of Industrial Machinery Design, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation Natalia V. Plotnikova, Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Department of Material Science in Mechanical Engineering, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation EDITORIAL COUNCIL CHAIRMAN: Anatoliy A. Bataev, D.Sc. (Engineering), Professor, Rector, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation MEMBERS: The Federative Republic of Brazil: Alberto Moreira Jorge Junior, Dr.-Ing., Full Professor, Federal University of Sao Carlos, Sao Carlos The Federal Republic of Germany: Moniko Greif, Dr.-Ing., Professor, Hochschule RheinMain University of Applied Sciences, Russelsheim Florian Nurnberger, Dr.-Ing., Chief Engineer and Head of the Department "Technology of Materials", Leibniz Universitat Hannover, Garbsen Thomas Hassel, Dr.-Ing., Head of Underwater Technology Center Hanover, Leibniz Universitat Hannover, Garbsen The Republic of Belarus: Fyodor I. Panteleenko, D.Sc. (Engineering), Professor, First Vice-Rector, Corresponding Member of National Academy of Sciences of Belarus, Belarusian National Technical University, Minsk The Ukraine: Sergiy V. Kovalevskyy, D.Sc. (Engineering), Professor, Donbass State Engineering Academy, Kramatorsk The Russian Federation: Vladimir G. Atapin, D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Victor P. Balkov, Deputy general director, Research and Development Tooling Institute «VNIIINSTRUMENT», Moscow; Vladimir A. Bataev, D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Vladimir G. Burov, D.Sc. (Engineering), Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Vladimir V. Ivancivsky, D.Sc. (Engineering), Associate Professor, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk; Aleksandr N. Korotkov, D.Sc. (Engineering), Professor, Kuzbass State Technical University, Kemerovo; Evgeniy A. Kudryashov, D.Sc. (Engineering), Professor, Southwest State University, Kursk; Aleksey V. Makarov, D.Sc. (Engineering), Senior Researcher, M.N. Miheev Institute of Metal Physics, Russian Academy of Sciences (Ural Branch), Yekaterinburg; Aleksandr G. Ovcharenko, D.Sc. (Engineering), Professor, Biysk Technological Institute, Biysk; Yuriy N. Saraev, D.Sc. (Engineering), Professor, Institute of Strength Physics and Materials Science, Russian Academy of Sciences (Siberian Branch), Tomsk; Alexander S. Yanyushkin, D.Sc. (Engineering), Professor, I.N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary The journal is issued since 2014 Publication frequency – 2 numbers a year Data on the journal are published in eLIBRARY.RU Edition address: Novosibirsk State Technical University, Prospekt K. Marksa, 20, Novosibirsk, 630073, Russian Federation Tel.: (383) 346-17-75 http://journals.nstu.ru/machine-building; E-mail: machine-building@mail.ru, machine-building@corp.nstu.ru
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ В МАШИНОСТРОЕНИИ V ВСЕРОССИЙСКАЯ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ г. Чебоксары, 29…31 мая 2023 г. ____________________________________________________________________ 3 ОРГАНИЗАТОРЫ КОНФЕРЕНЦИИ Чувашский государственный университет им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары, Россия СООРГАНИЗАТОРЫ Новосибирский государственный технический университет, научно-технический и производственный журнал «Актуальные проблемы в машиностроении», г. Новосибирск, Россия Севастопольский государственный университет, г. Севастополь, Россия Волгоградский государственный технический университет, г. Волгоград, Россия ПРОГРАММНЫЙ КОМИТЕТ Александров А.Ю., ректор ЧГУ им. И.Н. Ульянова (г. Чебоксары), председатель; Лобанов Д.В., д.т.н., доцент, ЧГУ им. И.Н. Ульянова (г. Чебоксары), сопредседатель; Янюшкин А.С., д.т.н., профессор, ЧГУ им. И.Н. Ульянова (г. Чебоксары), сопредседатель. Члены программного комитета: Братан С.М. – д.т.н., профессор, СевГУ, г. Севастополь; Носенко В.А. - д.т.н., профессор, ВолгГТУ, г. Волгоград; Скиба В.Ю. – к.т.н., доцент, НГТУ, главный редактор научно-технического и производственного журнала «Актуальные проблемы в машиностроении», г. Новосибирск; Гартфельдер В.А. - к.т.н., профессор, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары. ПАРТНЕРЫ ПОЧЕТНЫЙ КОМИТЕТ Абсадыков Б.Н. - д.т.н., профессор, КБТУ, г. Алматы; Аликулов Д.Е. - д.т.н., профессор, ТГТУ, г. Ташкент; Алибеков С.Я. - д.т.н., профессор, ПГТУ, г. Йошкар-Ола; Артамонов Е.В. - д.т.н., профессор, ТИУ, г. Тюмень; Батаев А.А. - д.т.н., профессор, НГТУ, г. Новосибирск; Батаев В.А. - д.т.н., профессор, НГТУ, г. Новосибирск; Болдырев А.И. - д.т.н., профессор, ВГТУ, г. Воронеж; Борисов М.А. - к.т.н., доцент, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Вальтер Хельге - генеральный директор компании «Walther schweisstechnik», г. Вена, Австрия; Васильев С.А. - д.т.н., доцент, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Горелов В.А. - д.т.н., профессор, МГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва; Григорьев В.С. – ст. преподаватель, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Гусев В.В. - д.т.н., профессор, ДонНТУ, г. Донецк; Денисенко А.Ф. - д.т.н., профессор, СамГТУ, г. Самара; Ереско С.П. - д.т.н., профессор, СФУ, г. Красноярск; Зайдес С.А. - д.т.н., профессор, ИрНИТУ, г. Иркутск; Иванцивский В.В. - д.т.н., профессор, НГТУ, г. Новосибирск; Илларионов И.Е. - д.т.н., профессор, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Казимиров Д.Ю. - к.т.н., доцент, ИрНИТУ, г. Иркутск; Киричек А.В. - д.т.н., профессор, БГТУ, г. Брянск; Киселев Е.С. - д.т.н., профессор, УГТУ, г. Ульяновск; Козлов А.М. - д.т.н., профессор, ЛГТУ, г. Липецк; Кольцов В.П. - д.т.н., профессор, ИрНИТУ, г. Иркутск; Лебедев В.А. - д.т.н., профессор, ДГТУ, г. Ростов-на-Дону; Леонов С.Л. - д.т.н., профессор, АлтГТУ, г. Барнаул; Макаров В.Ф. - д.т.н., профессор, ВГТУ, г. Воронеж; Марков А.М. - д.т.н., профессор, АлтГТУ, г. Барнаул; Михайлов А.Н. - д.т.н., профессор, ДонНТУ, г. Донецк; Носов Н.В. - д.т.н., профессор, СамГТУ, г. Самара; Пашков А.Е. - д.т.н., профессор, ИрНИТУ, г. Иркутск; Пономарев Б.Б. - д.т.н., профессор, ИрНИТУ, г. Иркутск; Попов А.Ю. - д.т.н., профессор, ОмГТУ, г. Омск; Реченко Д.С. - д.т.н., доцент, АГНИ, г. Альметьевск; Секлетина Л.С. - ст. преподаватель, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Смоленцев В.П. - д.т.н., профессор, ВГТУ, г. Воронеж; Сорилов М.Ю. - д.т.н., профессор, КнАГУ, г. Комсомольск-на-Амуре; Смирнов В.М. - к.ф.-м.н., доцент, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Стрельников И.А. - к.т.н., доцент, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Табаков В.П. - д.т.н., профессор, УГТУ, г. Ульяновск; Тамаркин М.А. - д.т.н., профессор, ДГТУ, г. Ростов-на-Дону; Федонин О.Н. - д.т.н., профессор, БГТУ, г. Брянск; Чен Лоусон – генеральный директор компании «Shanghai Hiwave Advanced Materials Technology Co., Ltd.», г. Шанхай, Китай; Шалунов Е.П. - к.т.н., профессор, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Шеров К.Т. - д.т.н., профессор, КарГТУ, г. Караганда. ОРГАНИЗАЦИОННЫЙ КОМИТЕТ Лобанов Д.В. - д.т.н., доцент, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, зам. гл. редактора научно-технического и производственного журнала «Актуальные проблемы в машиностроении», г. Чебоксары; Владимирова Ю.О. - ассистент, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Федорова А.А. - ассистент, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Голюшов И.С. - ассистент, ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары; Рафанова О.С. – ответственный секретарь конференции, ассистент, зав. межкаф. учеб. лаб. МСФ ЧГУ им. И.Н. Ульянова, г. Чебоксары. ТЕМАТИКА КОНФЕРЕНЦИИ Процессы механической и физико-технической обработки материалов; Технология машиностроения и материаловедение; Композиционные материалы, создание и обработка; Транспортные, технологические машины и оборудование Автоматизация и управление процессами. 428015, Российская Федерация, Приволжский федеральный округ, г. Чебоксары, ЧГУ им. И.Н. Ульянова Машиностроительный факультет, ул. С. Михайлова, д. 3 e-mail: lobanovdv@list.ru
IMPROVEMENT OF TECHNOLOGICAL PROCESSES IN MECHANICAL ENGINEERING V Russian National with International Participation Scientific and Technical Conference Cheboksary, 29…31 May 2023 ____________________________________________________________________ 4 CONFERENCE ORGANIZERS I.N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary, Russian Federation CO-ORGANIZERS Novosibirsk State Technical University, Scientific, Technical and Manufacture journal «Actual Problems in Machine Building», Novosibirsk, Russian Federation Sevastopol State University, Sevastopol, Russian Federation; Volgograd State Technical University, Volgograd, Russian Federation PROGRAMME COMMITTEE Aleksandrov A.Yu., Rector of I.N. Ulianov Chuvash State University (Cheboksary, Russia), Chairman; Lobanov D.V., D.Sc. (Engineering), Associate Professor, ChSU (Cheboksary, Russia), co-chair; Yanyushkin A.S., D.Sc. (Engineering), Professor, ChSU (Cheboksary, Russia), co-chair Committee members: Bratan S.M., D.Sc. (Engineering), Professor, SevSU, (Sevastopol, Russia), Nosenko V.A., D.Sc. (Engineering), Professor, VSTU (Volgograd, Russia), Skeeba V.Yu., Editor-in-chief of the Scientific, Technical and Manufacture journal “Actual problems in mechanical engineering”, Ph.D. (Engineering), Associate Professor, NSTU (Novosibirsk, Russia), Gartfelder V.A., Ph.D., Associate Professor, ChSU (Cheboksary, Russia). PARTNERS HONORARY COMMITTEE Absadykov B.N. D.Sc. (Engineering), Professor, KBTU (Almaty, Republic of Kazakhstan), Alikulov D.E. D.Sc. (Engineering), Professor, TSTU (Uzbekistan Tashkent), Alibekov S.Y., D.Sc. (Engineering), Professor, VSUT, Volgatech (Yoshkar-Ola, Russia), Artamonov E.V., D.Sc. (Engineering), Professor, TIU (Tyumen, Russia), Bataev A.A., D.Sc. (Engineering), Professor, NSTU (Novosibirsk, Russia), Bataev V.A., D.Sc. (Engineering), Professor, NSTU (Novosibirsk, Russia), Boldyrev A.I., D.Sc. (Engineering), Professor, VSTU, (Voronezh, Russia), Borisov M.A., Ph.D. (Engineering), Associate Professor, ChSU (Cheboksary, Russia); Ing. Helge Walther – СEO (Chief Executive Officer) of Walther Schweisstechnik, (Vienna, Austria), Vasilyev S.A., D.Sc. (Engineering), Associate Professor, ChSU, (Cheboksary, Russia), Gorelov V.A., D.Sc. (Engineering), Professor, BMSTU, (Moscow, Russia), Grigoriev V.S., Senior Lecturer, ChSU (Cheboksary, Russia), Gusev V.V., D.Sc. (Engineering), Professor, DonNTU, (Donetsk), Denisenko A.F., D.Sc. (Engineering), Professor, Samara Polytech, (Samara, Russia), Eresco S.P., D.Sc. (Engineering), Professor, SFU, (Krasnoyarsk, Russia), Zaides S.A., D.Sc. (Engineering), Professor, INRTU (Irkutsk, Russia); Ivancivsky V.V., D.Sc. (Engineering), Professor, NSTU (Novosibirsk, Russia), Illarionov I.E., D.Sc. (Engineering), Professor, ChSU (Cheboksary, Russia), Kazimirov D.Yu., Ph.D. (Engineering), Associate Professor, INRTU (Irkutsk, Russia); Kirichek A.V., D.Sc. (Engineering), Professor, BSTU (Bryansk, Russia), Kiselev E.S., D.Sc. (Engineering), Professor, UlSTU (Ulyanovsk, Russia), Kozlov A.M., D.Sc. (Engineering), Professor, LSTU (Lipetsk, Russia), Koltsov V.P., D.Sc. (Engineering), Professor, INRTU (Irkutsk, Russia); Lebedev V.A., D.Sc. (Engineering), Professor, DonSTU (Rostov-on-Don, Russia), Leonov S.L., D.Sc. (Engineering), Professor, AltSTU (Barnaul, Russia), Makarov V.F., D.Sc. (Engineering), Professor, VSTU (Voronezh, Russia), Markov A.M., D.Sc. (Engineering), Professor, AltSTU (Barnaul, Russia), Mikhailov A.N., D.Sc. (Engineering), Professor, DonNTU, (Donetsk), Nosov N.V., D.Sc. (Engineering), Professor, Samara Polytech, (Samara, Russia), Pashkov A.E., D.Sc. (Engineering), Professor, INRTU (Irkutsk, Russia); Ponomarev B.B., D.Sc. (Engineering), Professor, INRTU (Irkutsk, Russia); Popov A.Yu., D.Sc. (Engineering), Professor, OmSTU, (Omsk, Russia), Rechenko D.S., D.Sc. (Engineering), Associate Professor, ASOI, (Almetyevsk, Russia), Sekletina L.S., Senior Lecturer, ChSU (Cheboksary, Russia); Smolentsev V.P., D.Sc. (Engineering), Professor, VSTU, (Voronezh, Russia); Sorilov M.Yu., D.Sc. (Engineering), Professor, KnASTU (Komsomolsk-on-Amur, Russia), Smirnov V.M., Ph.D. (Engineering), Associate Professor, ChSU (Cheboksary, Russia), Strelnikov I.A., Ph.D. (Engineering), Associate Professor, ChSU (Cheboksary, Russia); Tabakov V.P., D.Sc. (Engineering), Professor, UlSTU (Ulyanovsk, Russia), Tamarkin M.A., D.Sc. (Engineering), Professor, DonSTU (Rostov-on-Don, Russia), Fedonin O.N., D.Sc. (Engineering), Professor, BSTU (Bryansk, Russia), Dr. Lawson Chen - СEO (Chief Executive Officer) of Shanghai Hiwave Advanced Materials Technology Co., Ltd., (Shanghai, China), Shalunov E.P., Ph.D. (Engineering), Professor, ChSU (Cheboksary, Russia), Sherov K.T., D.Sc. (Engineering), Professor, KSTU (Karaganda, Republic of Kazakhstan) ORGANIZING COMMITTEE Lobanov D.V., D.Sc. (Engineering), Associate Professor, Deputy Ch. editor of the Scientific, Technical and Manufacture journal "Actual Problems in Mechanical Engineering", ChSU (Cheboksary, Russia); Vladimirova Yu.O., Assistant, ChSU (Cheboksary, Russia); Fedorova A.A., Assistant, ChSU (Cheboksary, Russia); Golyushov I.S., Assistant, ChSU (Cheboksary, Russia); Rafanova O.S., Head of Laboratory MBF ChSU (Cheboksary, Russia). SUBJECT OF THE CONFERENCE The Processes of Mechanical and Physico-Technical Processing of Materials; Engineering Technology and Materials Science; Composite Materials, Creation and Processing; Transport, Technological Machines and Equipment Automation and Process Management.
Актуальные проблемы в машиностроении. Том 10. № 3-4. 2023 СОДЕРЖАНИЕ ____________________________________________________________________ 5 СОДЕРЖАНИЕ ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ Захаров О.В., Яковишин А.С., Сулейманова Ф.Д. Модель поверхности, полученной аддитивной технологией 7 Татанов П.В., Шнайдер Д.А., Янюшкин А.Р. Опыт внедрения порошковой стали М390 на АО «Чебоксарский электроаппаратный завод» 14 Зверев Е.А., Вахрушев Н.В., Титова К.А., Шарыпова А.В. Моделирование и изготовление методом послойного наплавления комплекта шестерней профессионального типографского оборудования 22 Гартфельдер В.А., Секлетина Л.С., Языкова Е.Г. Оптимизация операции зачистки эластичных изделий 27 ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ, ОСНАСТКА И ИНСТРУМЕНТЫ Владимирова Ю.О., Плотников В.В., Шалунов Е.П. Анализ экстремальных условий эксплуатации направляющих втулок клапанов двигателей внутреннего сгорания и расчет приходящихся на них нагрузок 33 Зверев Е.А., Вахрушев Н.В., Титова К.А., Дмитрук А.В. Определение технических характеристик привода главного движения станочного комплекса, объединяющего плазменную и токарную обработки 42 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ В МАШИНОСТРОЕНИИ Земцова Н.В., Щегольков А.В., Таир Рахим А.А. Структурные и теплофизические свойства композитных материалов, модифированных МУНТ, для строительных 3D принтеров 52 Плотников В.В., Шалунов Е.П., Смирнов В.М., Миллин А.Б. Жаропрочные и износостойкие железомедные композиционные материалы для деталей тяжело нагруженных пар трения 57 Рекомендации по написанию научной статьи 63 Подготовка аннотации 65 Правила для авторов 67
Actual Problems in Machine Building. Vol. 10. N 3-4. 2023 CONTENTS ____________________________________________________________________ 6 CONTENTS Innovative Technologies in Mechanical Engineering Zakharov O.V., Yakovishin A.S., Suleimanova F.D. Surface model, obtained by additive technology 7 Tatanov P.V., Shneider D.A., Yanyushkin A.R. Experience in the application of powder steel M390 at JSC “Cheboksary electrical apparatus plant” 14 Zverev E.A., Vakhrushev N.V., Titova K.A., Sharypova A.V. Modeling and manufacturing of professional printing equipment gear set by the fused deposition method 22 Gartfelder V.A., Sekletina L.S., Yazykova E.G. Optimization of plastic products stripping operation 27 Technological Equipment, Machining Attachments and Instruments Vladimirova Yu.O., Plotnikov V.V., Shalunov E.P. Analysis of extreme operating conditions guide bushings of valves of internal combustion engines and calculation of the loads falling on it 33 Zverev E.A., Vakhrushev N.V., Titova K.A., Dmitruk A.V. The technical characteristics determination of the machine tool complex main motion drive, which combines plasma treatment and turning 42 Materials Science in Machine Building Zemtsova N.V., Shchegolkov A.V., Tair Rahim A.A. Structural and thermophysical properties of MWCNT modified composite materials for construction 3D printers 52 Plotnikov V.V., Shalunov E.P., Smirnov V.M., Millin A.B. Heat-resistant and wearresistant iron-copper composite materials for parts of heavy-loaded friction pairs 57 Guidelines for Writing a Scientific Paper 63 Abstract requirements 65 Rules for authors 67
Актуальные проблемы в машиностроении. Том 10. № 3-4. 2023 Инновационные технологии в машиностроении ____________________________________________________________________ 7 УДК 621.9:681.2 МОДЕЛЬ ПОВЕРХНОСТИ, ПОЛУЧЕННОЙ АДДИТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИЕЙ О.В. ЗАХАРОВ, доктор техн. наук, профессор А.С. ЯКОВИШИН, ассистент Ф.Д. СУЛЕЙМАНОВА, лаборант (СГТУ им. Гагарина Ю.А., г. Саратов) Захаров О.В. – 410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77, Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А., e-mail: zov20@mail.ru Построение модели поверхности требуется для прогнозирования качества при изготовлении и моделирования физических процессов при работе изделия. Другим важным приложением будет тестирование методов фильтрации в метрологии. Применение технологии цифровых двойников обусловливает переход от стандартных параметров к аналитическому описанию реальной геометрии поверхности. Изделия, полученные аддитивной технологией, имеют особенности, отличающие их от изделий, полученных иными методами обработки. Реальная поверхность изделия представляет собой сложный геометрический объект и содержит детерминированные и стохастические составляющие. Основная научная идея настоящей статьи заключается в создании модели поверхности как суперпозиции детерминированных и гауссовых составляющих. Детерминированными составляющими будут форма поверхности и волнистость как результат траектории движения луча лазера. К стохастическим составляющим отнесены гауссова шероховатость и дефекты поверхности. Проведенное численное моделирование показало хорошее совпадение с реальными поверхностями, полученными аддитивной технологией. Ключевые слова: модель поверхности, аддитивная технология, численное моделирование. Введение Разработка модели поверхности с учетом шероховатости требуется для решения различных задач. Во-первых, прогнозирование стандартных параметров текстуры при изготовлении изделий и выявление причин несоответствия заданным значениям. Во-вторых, моделирование физических процессов при работе изделия, например, для трибологии сопряжения поверхностей. В-третьих, тестирование эффективности методов фильтрации при измерении поверхности. Традиционное описание поверхностей набором стандартных параметров не позволяет провести адекватное моделирование работы поверхностей. Поэтому необходимо аналитическое описание геометрии поверхности с учетом шероховатости. Такой подход отвечает требованиям при переходе к цифровым двойникам изделий. Изделия аддитивного производства имеют свои особенности изготовления, связанные геометрией и физикой послойного наплавления металла. В результате реальная поверхность изделия содержит детерминированные и стохастические составляющие. Детерминированная геометрическая составляющая задана формой поверхности и зависит от траектории движения лазера. Стохастическая составляющая зависит от физики плавления порошка и выражается в образовании брызг или пор расплавленного металла. Большинство исследований по аддитивной технологии посвящено установлению корреляционных
Actual Problems in Machine Building. Vol. 10. N 3-4. 2023 Innovative Technologies in Mechanical Engineering ____________________________________________________________________ 8 зависимостей между отдельными параметрами процесса лазерного сплавления и параметрами структуры поверхности [1-4]. Известные исследования по моделированию поверхностей можно разделить, вопервых, по объекту исследования – поверхности после различных видов обработки. Подавляющее число исследований используют отдельные параметры шероховатости и связывают их с режимами обработки, оборудованием, инструментом [5-7]. Во-вторых, исследования различаются по используемым подходам. Большинство моделей исходят из гауссовского распределения высот шероховатости [8, 9]. Небольшое число работ используют негауссовские модели [10]. В-третьих, известные модели можно разделить по числу учитываемых компонент поверхности (номинальная форма, погрешности формы, волнистость, шероховатость, дефекты и др.). При аддитивной технологии необходимо учесть специфические особенности. Поэтому известные модели поверхности после механической обработки не в полной мере помогают создать модель поверхности аддитивной технологии. Теория На основе анализа литературных данных и топографии изделий аддитивного производства разработана структурная модель поверхности (рис. 1). На рис 1 а показана топография реальной поверхности [11], а на рис. 1 б дана предлагаемая схема поверхности. Основная научная идея моделирования поверхности, полученной аддитивной технологией, состоит в представлении поверхности как суперпозиции детерминированных и случайных составляющих. Такой подход использован в работе [12]. Детерминированная составляющая от траектории и скорости сканирования лазера представляет собой наложенные друг на друга следы сварки и рябь сварки. Эти следы сварки могут быть отнесены к волнистости поверхности и математически описаны двойным рядом Фурье. Случайная составляющая от физики плавления порошка представляет собой брызги или поры. Брызги с достаточной точностью могут быть описаны в виде сфер со случайным значением радиуса, высотой над поверхностью и расположением. Поры имеют сложную форму и в первом приближении могут быть описаны эллипсоидом, вырезающим часть поверхности. а б Рис. 1. Структурная модель поверхности
Актуальные проблемы в машиностроении. Том 10. № 3-4. 2023 Инновационные технологии в машиностроении ____________________________________________________________________ 9 Математическая модель поверхности в общем случае включает в себя четыре составляющие: ( , ) ( , ) , , , , ) ( , ) ( , ) ( 2 2 2 1 1 1 , z m n m z m z A z x y r u i j x y . (1) Первая составляющая в уравнении (1) представляет собой номинальную форму поверхности. Геометрическая форма и размеры поверхности известны на основании чертежа изделия. Форма описывается геометрическими уравнениями в параметрическом виде. В общем случае необходимо и достаточно задать два независимых параметра u и ϑ. Вторая составляющая в формуле (1) представляет собой двойной ряд Фурье и описывает волнистость поверхности. В данном случае волнистость формируется как результат сложения двух движений лазера – сканирования и послойного перехода. Скорость сканирования лазера и физические особенности плавления порошкового материала вызывают неровности поверхности. В направлении движения лазера его скорость задает частоту n, амплитуду Aij и начальную фазу x гармоник. В перпендикулярном направлении происходит переход от одного слоя к другому. Гармоники задаются частотой m, амплитудой Aij и начальной фазой y. Третья составляющая в формуле (1) является случайной и описывает шероховатость. Для моделирования шероховатости используется гауссово распределение с двумя параметрами (математическое ожидание m1 и стандартное отклонение 1). На получаемые значения высот накладываются ограничения в связи с тем, что стандартное распределение Гаусса является неограниченным. Четвертая составляющая в формуле (1) также является случайной и описывает дефекты поверхности. На основе распределения Гаусса моделируется размеры, и высота над поверхностью брызг. Положение на поверхности моделируется равномерным распределением. В качестве формы брызг принята сфера. Пример моделирования составляющих и результирующей модели плоскости дан на рис. 2. а б в г Рис. 2. Моделирование составляющих поверхности: а – шероховатость, б – волнистость, в – дефекты, г – результирующая поверхность
Actual Problems in Machine Building. Vol. 10. N 3-4. 2023 Innovative Technologies in Mechanical Engineering ____________________________________________________________________ 10 Детерминированная модель поверхности включает две составляющие: форму и волнистость. Номинальная форма поверхности известна на основании чертежа изделия. Волнистость для двумерного случая описывается уравнением: n i m j y yi j x xi j i j N n y N m x f A z x y 1 1 , , , ) ) ( ( cos 2 ( , ) , где и – компоненты пространственной частоты для координат и соответственно; i,j – амплитуды гармоник с индексами i, j; и – размер поверхности по координатам и ; i,j и i,j – начальные фазы гармоник по осям и соответственно. Стохастическая модель включает две составляющие – шероховатость и дефекты поверхности. Шероховатость представляет собой распределение Гаусса с двумя заданными параметрами: математическим ожиданием m1 и стандартным отклонением 1. Дефекты поверхности в виде брызг описываются частями сфер, расположенными над поверхностью. Случайными величинами будут радиус r и координаты (x0, y0, z0) центра сферы. Радиус r моделируется распределением Гаусса, а координаты (x0, y0, z0) – равномерным распределением. На координату z накладываются ограничения – она должна находиться в пределах [-r, +r]. Для генерирования случайных чисел с заданным законом распределения используем метод инверсии [8]. Результаты Моделирование по разработанной модели поверхности проводится в следующей последовательности. На первом этапе задается номинальная форма поверхности и ее размеры. Далее принимается дискретность отсчета, которая определяет число точек на поверхности. На втором этапе моделируется волнистость в виде двойного ряда Фурье. Исходными данными служат размер слоя и скорость сканирования лазера. На третьем этапе моделируются дефекты поверхности в виде брызг. На четвертом этапе все смоделированные погрешности суммируются с номинальной поверхностью и получается результирующая поверхность. В качестве примера смоделируем плоскость размером 1×1 мм. Дискретность отсчета зададим 0,002 мм. Таким образом на плоскости получено 250000 точек. Смоделированы четыре варианта волнистости, шероховатости и дефектов поверхности. При моделировании волнистости приняты следующие параметры: размер слоя 0,025-0,075 мм и скорость сканирования лазера 50-250 мм/с. Для шероховатости приняты значения параметров m1 = 0, 1 равно: а – 0,4 мкм, б – 0,6 мкм, в – 0,8 мкм, г – 1,0 мкм. При моделировании дефектов приняты 64 дефекта на 1 мм2. Выбраны следующие значения радиуса r брызг: m2 = 2 мкм, 2 = 0,5 мкм. Результирующие поверхности показаны на рис. 3. Проведенное численное моделирование показало хорошее совпадение с реальными данными измерения поверхности, полученной аддитивной технологией.
Актуальные проблемы в машиностроении. Том 10. № 3-4. 2023 Инновационные технологии в машиностроении ____________________________________________________________________ 11 а б в г Рис. 3. Примеры смоделированных поверхностей Заключение Разработана математическая модель поверхности, полученной аддитивной технологией. Основная научная идея заключается в представлении поверхности как суперпозиции детерминированных и гауссовых составляющих с разными параметрами при заданных ограничениях. Детерминированная составляющая от траектории и скорости сканирования лазера представляет собой наложенные друг на друга следы сварки и рябь сварки. Случайная составляющая от физики плавления порошка представляет собой брызги или поры. Проведенное численное моделирование показало хорошее совпадение с реальными данными измерения поверхности. Практическим приложением математической модели является тестирование методов фильтрации в метрологии поверхности. Список литературы 1. Кулик В.И., Нилов А.С. Аддитивные технологии в производстве изделий авиационной и ракетно-космической техники: учебное пособие. – СПб, 2018. – 158 с. 2. Назаров А.П., Окунькова А.А. Типовые образцы изделий, получаемых методом селективного лазерного спекания // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2012. – Т. 3, № 1 (67). – С. 76–83. 3. Смелов В.Г., Митрянин А.В. Основные показатели качества титановых образцов, полученных аддитивными технологиями // Проблемы и перспективы развития
Actual Problems in Machine Building. Vol. 10. N 3-4. 2023 Innovative Technologies in Mechanical Engineering ____________________________________________________________________ 12 двигателестроения: сборник докладов международной научно-технической конференции, Самара, 23–25 июнь 2021. – Самара, 2021. – С. 297–299. 4. Зверовщиков А.Е., Шелахаев Д.А., Нестеров С.А. Исследование точности размеров, обеспечиваемых технологией 3D-печати // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. – 2019. – № 1. – С. 66–78. – DOI: 10.21685/20723059-2019-1-6. 5. Захаров О.В., Яковишин А.С., Жуков А.В. Применение фильтров серии ISO 16610 для анализа структуры поверхности. Часть 1. Обзор профильных фильтров // Вестник Саратовского государственного технического университета. – 2022. – № 2. – С. 22–37. 6. Печенин В.А., Болотов М.А., Рузанов Н.В. Модель координатных измерений геометрии поверхностей сложной формы // Вестник Тамбовского государственного технического университета. – 2015. – Т. 21, № 4. – С. 675–685. – DOI: 10.17277/vestnik.2015.04.pp.675-685. 7. Захаров О.В., Трошин А.А. Анализ корреляции функциональных параметров текстуры поверхности // Актуальные проблемы в машиностроении. – 2021. – Т. 8, № 3-4. – С. 63–67. 8. Захаров О.В., Погораздов В.В., Кочетков А.В. Методические основы гармонического анализа круглограмм // Метрология. – 2004. – № 6. – С. 3–10. 9. Дискретный алгоритм на основе кусочно-линейной интерполяции для дискового морфологического фильтра / О.В. Захаров, А.Г. Лаптев, В.Г. Лысенко, Е.А. Милованова, Н.А. Табачникова // Измерительная техника. – 2022. – № 8. – С. 35–40. – DOI: 10.32446/03681025it.2022-8-35-40. 10. Хаймович И.Н., Клентак Л.С. Усовершенствование методов сглаживания сложных поверхностей с использованием интерполяционных сплайнов // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 10-12. – С. 2634–2638. 11. Senin N., Thompson A., Leach R. Feature-based characterisation of signature topography in laser powder bed fusion of metals // Measurement Science and Technology. – 2018. – Vol. 29. – Art. 045009. – DOI: 10.1088/1361-6501/aa9e19. 12. Порошин В.В., Богомолов Д.Ю., Лысенко В.Г. Исследование погрешности фильтрации текстуры поверхности пространственным фильтром Гаусса // Измерительная техника. – 2017. – № 8. – С. 19–23.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1