Том 27 № 2 2025 1 СОДЕРЖАНИЕ ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ СОУЧРЕДИТЕЛИ ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» ООО НПКФ «Машсервисприбор» ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР Батаев Анатолий Андреевич – профессор, доктор технических наук, ректор НГТУ ЗАМЕСТИТЕЛИ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА Иванцивский Владимир Владимирович – доцент, доктор технических наук Скиба Вадим Юрьевич – доцент, кандидат технических наук Ложкина Елена Алексеевна – редактор перевода текста на английский язык, кандидат технических наук Перепечатка материалов из журнала «Обработка металлов» возможна при обязательном письменном согласовании с редакцией журнала; ссылка на журнал при перепечатке обязательна. За содержание рекламных материалов ответственность несет рекламодатель. 16+ РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ Председатель совета Пустовой Николай Васильевич – доктор технических наук, профессор, Заслуженный деятель науки РФ, член Национального комитета по теоретической и прикладной механике, президент 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 Испания: Чувилин А.Л., кандидат физико-математических наук, профессор, научный руководитель группы электронной микроскопии «CIC nanoGUNE», г. Сан-Себастьян Республика Беларусь: Пантелеенко Ф.И., доктор технических наук, профессор, член-корреспондент НАН Беларуси, Заслуженный деятель науки Республики Беларусь, Белорусский национальный технический университет, г. Минск Украина: Ковалевский С.В., доктор технических наук, профессор, проректор по научно-педагогической работе Донбасской государственной машиностроительной академии, 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, Коротков А.Н., доктор техн. наук, профессор, академик РАЕ, КузГТУ, г. Кемерово, Лобанов Д.В., доктор техн. наук, доцент, ЧГУ, г. Чебоксары, Макаров А.В., доктор техн. наук, член-корреспондент РАН, ИФМ УрО РАН, г. Екатеринбург, Овчаренко А.Г., доктор техн. наук, профессор, БТИ АлтГТУ, г. Бийск, Сараев Ю.Н., доктор техн. наук, профессор, ИФТПС СО РАН, г. Якутск, Янюшкин А.С., доктор техн. наук, профессор, ЧГУ, г. Чебоксары Журнал входит в «Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученых степеней доктора и кандидата наук». Полный текст журнала «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» теперь можно найти в базах данных компании EBSCO Publishing на платформе EBSCOhost. EBSCO Publishing является ведущим мировым агрегатором научных и популярных изданий, а также электронных и аудиокниг. ИЗДАЕТСЯ С 1999 г. Периодичность – 4 номера в год ИЗДАТЕЛЬ ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный технический университет» Журнал включен в Реферативный журнал и Базы данных ВИНИТИ. Сведения о журнале ежегодно публикуются в международной справочной системе по периодическим и продолжающимся изданиям «Ulrich’s Periodicals Directory» Журнал награжден в 2005 г. Большой Золотой Медалью Сибирской Ярмарки за освещение новых технологий, инструмента, оборудования для обработки металлов Журнал зарегистрирован 01.03.2021 г. Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-80400 Индекс: 70590 по каталогу OOO «УП УРАЛ-ПРЕСС» Адрес редакции и издателя: 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20, Новосибирский государственный технический университет (НГТУ), корп. 5. Тел. +7 (383) 346-17-75 Сайт журнала http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov E-mail: metal_working@mail.ru; metal_working@corp.nstu.ru Цена свободная Журнал «Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты)» индексируется в крупнейших в мире реферативнобиблиографическихи наукометрических базах данных Web of Science и Scopus.
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 2 2025 2 СОДЕРЖАНИЕ СОДЕРЖАНИЕ ТЕХНОЛОГИЯ Сундуков С.К., Нигметзянов Р.И., Приходько В.М., Фатюхин Д.С., Кольдюшов В.К. Сравнение методов ультразвуковой обработки поверхностей, полученных послойным синтезом, на примере сплава Ti6Al4V............. 6 Кейт Н., Кулкарни А.П., Дама Й.Б. Сравнительная оценка трения и износа альтернативных материалов, используемых для производства фрикционных композиционных материалов тормозных систем................................ 29 Наумов С.В., Панов Д.О., Соколовский В.С., Черниченко Р.С., Салищев Г.А., Белинин Д.С., Лукьянов В.В. Влияние режимов аргонодуговой сварки на структуру и свойства сварных соединений из сплава ВТИ-4 (Ti2AlNb).............................................................................................................................................................................. 43 Джатти В.С., Сингараджан В., Сайятибрагим А., Джатти В.С., Кришнан М.Р., Джатти С.В. Улучшение характеристик электроэрозионной обработки сплавов NiTi, NiCu и BeCu с использованием многокритериального подхода на основе функции полезности........................................................................................................................... 57 Стельмаков В.А., Гимадеев М.Р., Никитенко А.В. Обеспечение точности формы отверстий, полученных при чистовой обработке методом растачивания............................................................................................................... 89 ОБОРУДОВАНИЕ. ИНСТРУМЕНТЫ Патил Н., Агарвал С., Кулкарни А.П., Сараф А., Ране М., Дама Й.Б. Экспериментальное исследование наноСОЖ на основе оксида графена при сверлении композиционного алюмоматричного материала, армированного частицами SiC, в условиях минимального количества смазочно-охлаждающей жидкости........................................ 103 Гимадеев М.Р., Стельмаков В.А., Никитенко А.В., Улисков М.В. Прогнозирование шероховатости поверхности при фрезеровании сфероцилиндрическим инструментом с использованием искусственной нейронной сети....................................................................................................................................................................................... 126 Осипович К.С., Сидоров Е.А., Чумаевский А.В., Никонов С.Н., Колубаев Е.А. Условия изготовления биметаллических образцов на основе железных и медных сплавов методом проволочного электронно-лучевого аддитивного производства.................................................................................................................................................. 142 Бабаев А.С., Савченко Н.Л., Козлов В.Н., Семёнов А.Р., Григорьев М.В. Работоспособность композиционной керамики Y-TZP-Al2O3 при сухом высокоскоростном точении термически упрочнённой стали марки 40Х........... 159 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Соколов Р.А., Муратов К.Р., Мамадалиев Р.А. Морфологические изменения поверхности деформированной конструкционной стали в коррозионно-активной среде............................................................................................ 174 Черниченко Р.С., Панов Д.О., Наумов С.В., Кудрявцев Е.А., Салищев Г.А., Перцев А.С. Влияние гетерогенной структуры, сформированной деформационно-термической обработкой, на механическое поведение аустенитной нержавеющей стали...................................................................................................................................... 189 Панов Д.О., Черниченко Р.С., Наумов С.В., Кудрявцев Е.А., Салищев Г.А., Перцев А.С. Влияние холодной радиальной ковки на структуру, текстуру и механические свойства легкой аустенитной стали................................ 206 Дешпанде А., Кулкарни А.П., Анерао П., Дешпанде Л., Соматкар А. Комплексное численное и экспериментальное исследование трибологических характеристик композиционного материала на основе ПТФЭ.................. 219 Воронцов А.В., Панфилов А.О., Николаева А.В., Черемнов А.В., Княжев Е.О. Влияние ударной обработки на структуру и свойства никелевого сплава ЖС6У, полученного литьем и электронно-лучевым аддитивным производством............................................................................................................................................................................... 238 Мисоченко А.А. Мартенситные превращения в сплавах на основе TiNi в процессе прокатки с импульсным током..................................................................................................................................................................................... 255 МАТЕРИАЛЫ РЕДАКЦИИ 270 МАТЕРИАЛЫ СОУЧЕРЕДИТЕЛЕЙ 279 Корректор Е.Е. Татарникова Художник-дизайнер А.В. Ладыжская Компьютерная верстка Н.В. Гаврилова Налоговая льгота – Общероссийский классификатор продукции Издание соответствует коду 95 2000 ОК 005-93 (ОКП) Подписано в печать 03.06.2025. Выход в свет 16.06.2025. Формат 60×84 1/8. Бумага офсетная. Усл. печ.л. 35,0. Уч.-изд. л. 65,1. Изд. № 77. Заказ 150. Тираж 300 экз. Отпечатано в типографии Новосибирского государственного технического университета 630073, г. Новосибирск, пр. К. Маркса, 20
Vol. 27 No. 2 2025 3 EDITORIAL COUNCIL EDITORIAL BOARD EDITOR-IN-CHIEF: Anatoliy A. Bataev, D.Sc. (Engineering), Professor, Rector, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation DEPUTIES EDITOR-IN-CHIEF: Vladimir V. Ivancivsky, D.Sc. (Engineering), Associate Professor, Department of Industrial Machinery Design, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation Vadim Y. Skeeba, Ph.D. (Engineering), Associate Professor, Department of Industrial Machinery Design, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation Editor of the English translation: Elena A. Lozhkina, Ph.D. (Engineering), Department of Material Science in Mechanical Engineering, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation The journal is issued since 1999 Publication frequency – 4 numbers a year Data on the journal are published in «Ulrich's Periodical Directory» Journal “Obrabotka Metallov” (“Metal Working and Material Science”) has been Indexed in Clarivate Analytics Services. Novosibirsk State Technical University, Prospekt K. Marksa, 20, Novosibirsk, 630073, Russia Tel.: +7 (383) 346-17-75 http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov E-mail: metal_working@mail.ru; metal_working@corp.nstu.ru Journal “Obrabotka Metallov – Metal Working and Material Science” is indexed in the world's largest abstracting bibliographic and scientometric databases Web of Science and Scopus. Journal “Obrabotka Metallov” (“Metal Working & Material Science”) has entered into an electronic licensing relationship with EBSCO Publishing, the world's leading aggregator of full text journals, magazines and eBooks. The full text of JOURNAL can be found in the EBSCOhost™ databases.
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 2 2025 4 EDITORIAL COUNCIL EDITORIAL COUNCIL CHAIRMAN: Nikolai V. Pustovoy, D.Sc. (Engineering), Professor, President, Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russian Federation MEMBERS: The Federative Republic of Brazil: Alberto Moreira Jorge Junior, Dr.-Ing., Full Professor; Federal University of São Carlos, São Carlos The Federal Republic of Germany: Moniko Greif, Dr.-Ing., Professor, Hochschule RheinMain University of Applied Sciences, Russelsheim Florian Nürnberger, Dr.-Ing., Chief Engineer and Head of the Department “Technology of Materials”, Leibniz Universität Hannover, Garbsen; Thomas Hassel, Dr.-Ing., Head of Underwater Technology Center Hanover, Leibniz Universität Hannover, Garbsen The Spain: Andrey L. Chuvilin, Ph.D. (Physics and Mathematics), Ikerbasque Research Professor, Head of Electron Microscopy Laboratory “CIC nanoGUNE”, San Sebastian 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, Vice Rector for Research and Academic Aff airs, 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; Aleksandr N. Korotkov, D.Sc. (Engineering), Professor, Kuzbass State Technical University, Kemerovo; Dmitry V. Lobanov, D.Sc. (Engineering), Associate Professor, I.N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary; Aleksey V. Makarov, D.Sc. (Engineering), Corresponding Member of RAS, Head of division, Head of laboratory (Laboratory of Mechanical Properties) 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, V.P. Larionov Institute of the Physical-Technical Problems of the North of the Siberian Branch of the RAS, Yakutsk; Alexander S. Yanyushkin, D.Sc. (Engineering), Professor, I.N. Ulianov Chuvash State University, Cheboksary
Vol. 27 No. 2 2025 5 CONTENTS OBRABOTKAMETALLOV TECHNOLOGY Sundukov S.K., Nigmetzyanov R.I., Prikhodko V.M., Fatyukhin D.S., Koldyushov V.K. Comparison of ultrasonic surface treatment methods applied to additively manufactured Ti-6Al-4V alloy................................................................ 6 Kate N., Kulkarni A.P., Dama Y.B. A comparative evaluation of friction and wear in alternative materials for brake friction composites............................................................................................................................................................... 29 Naumov S.V., Panov D.O., Sokolovsky V.S., Chernichenko R.S., Salishchev G.A., Belinin D.S., Lukianov V.V. Microstructure and mechanical properties of Ti2AlNb-based alloy weld joints as a function of gas tungsten arc welding parameters............................................................................................................................................................................. 43 Jatti V.S., Singarajan V., SaiyathibrahimA., Jatti V.S., KrishnanM.R., Jatti S.V. Enhancement of EDM performance for NiTi, NiCu, and BeCu alloys using a multi-criteria approach based on utility function................................................ 57 Stelmakov V.A., Gimadeev M.R., Nikitenko A.V. Ensuring hole shape accuracy in fi nish machining using boring...... 89 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Patil N., Agarwal S., Kulkarni A.P., Saraf A., Rane M., Dama Y.B. Experimental investigation of graphene oxide-based nano cutting fl uid in drilling of aluminum matrix composite reinforced with SiC particles under nano-MQL conditions............................................................................................................................................................................. 103 Gimadeev M.R., Stelmakov V.A., Nikitenko A.V., Uliskov M.V. Prediction of surface roughness in milling with a ball end tool using an artifi cial neural network................................................................................................................. 126 Osipovich K.O., Sidorov E.A., Chumaevskii A.V., Nikonov S.N., Kolubaev E.A. Manufacturing conditions of bimetallic samples based on iron and copper alloys by wire-feed electron beam additive manufacturing......................... 142 Babaev A.S., Savchenko N.L., Kozlov V.N., Semenov A.R., Grigoriev M.V. Performance of Y-TZP-Al2O3 composite ceramics in dry high-speed turning of thermally hardened steel 0.4 C-Cr (AISI 5135)...................................................... 159 MATERIAL SCIENCE Sokolov R.A., Muratov K.R., Mamadaliev R.A. Morphological changes of deformed structural steel surface in corrosive environment......................................................................................................................................................... 174 Chernichenko R.S., Panov D.O., Naumov S.V., Kudryavtsev E.A., Salishchev G.A., Pertsev A.S. Eff ect of heterogeneous structure on mechanical behavior of austenitic stainless steel subjected to novel thermomechanical processing............................................................................................................................................................................. 189 Panov D.O., Chernichenko R.S., Naumov S.V., Kudryavtsev E.A., Salishchev G.A., Pertsev A.S. Eff ect of cold radial forging on structure, texture and mechanical properties of lightweight austenitic steel................................................ 206 Deshpande A., Kulkarni A.P., Anerao P., Deshpande L., Somatkar A. Integrated numerical and experimental investigation of tribological performance of PTFE based composite material.................................................................... 219 Vorontsov A.V., Panfi lov A.O., Nikolaeva A.V., Cheremnov A.V., Knyazhev E.O. Eff ect of impact processing on the structure and properties of nickel alloy ZhS6U produced by casting and electron beam additive manufacturing........ 238 Misochenko A.A. Martensitic transformations in TiNi-based alloys during rolling with pulsed current........................... 255 EDITORIALMATERIALS 270 FOUNDERS MATERIALS 279 CONTENTS
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 2 2025 57 ТЕХНОЛОГИЯ Улучшение характеристик электроэрозионной обработки сплавов NiTi, NiCu и BeCu с использованием многокритериального подхода на основе функции полезности Виджаякумар Джатти 1, a, Виджаян Сингараджан 2, b, А. Сайятибрагим 3, c, Винаякумар Джатти 4, d, Мурали Кришнан 2, e, *, Савита Джатти 5, f 1 Инженерная школа и школа прикладных наук, Университет Беннетта, Нойда, 201310, Индия 2 Технологический институт Карпагама, Коимбатур – 641105, Тамил Наду, Индия 3 Университетский центр исследований и разработок, Чандигархский университет, 140413, Пенджаб, Индия 4 Технологический институт Симбиоза, Международный университет Симбиоза, Пуна, 412115, Махараштра, Индия 5 Инженерный колледж им. Д.И. Патила, Университет Савитрибай Пхуле Пуна, Пуна, Индия a https://orcid.org/0000-0001-7949-2551, vijaykjatti@gmail.com; b https://orcid.org/0000-0002-3636-7731, s.n.vijayan@gmail.com; c https://orcid.org/0000-0002-1968-0937, imsaiyath@gmail.com; d https://orcid.org/0000-0001-6016-0709, vinay.jatti89@gmail.com; e https://orcid.org/0009-0004-0107-0753, murali15091990@gmail.com; f https://orcid.org/0000-0001-5514-8078, savitabirajdardyp@gmail.com Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2025 Том 27 № 2 с. 57–88 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.2-57-88 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Усовершенствованная нетрадиционная электроэрозионная обработка (EDM) – это электротермический процесс, при котором материал с заготовки удаляется с помощью электричеИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.9.048.4 История статьи: Поступила: 20 февраля 2025 Рецензирование: 25 марта 2025 Принята к печати: 27 марта 2025 Доступно онлайн: 15 июня 2025 Ключевые слова: Карбид бора ЕDM (электроэрозионная обработка) Сплав с памятью формы Многокритериальная оптимизация Тагучи Дисперсионный анализ (ANOVA) и концепция полезности АННОТАЦИЯ Введение. Обработка твердых материалов и сплавов с памятью формы (СПФ), таких как сплавы NiTi, NiCu и BeCu, традиционными методами затруднена из-за чрезмерного износа инструмента в процессе обработки и низкого качества обработанной поверхности. Нетрадиционные методы обработки, в частности электроэрозионная обработка (ЕDM), обеспечивают повышенную точность и качество поверхности. Однако эффективность ЕDM зависит от оптимизации параметров процесса. Целью данного исследования является оптимизация параметров ЕDM для улучшения характеристик обработки СПФ путем учета таких факторов, как длительность импульса, длительность паузы между импульсами, ток разряда, напряжение в межэлектродном зазоре и электропроводность заготовки. Методы. В данном исследовании использован подход планирования эксперимента Тагучи для анализа влияния ключевых параметров процесса на удельный съем материала (MRR Q), шероховатость поверхности (SR Ra) и скорость износа инструмента (TWR υh). Дисперсионный анализ (ANOVA) был применен для выявления наиболее статистически значимых факторов, влияющих на характеристики обработки. Многокритериальный метод оптимизации, основанный на теории полезности, был использован для определения оптимальных настроек ЕDM, обеспечивающих баланс между MRR Q, Ra и TWR υh. Результаты были подтверждены экспериментальными испытаниями. Результаты и обсуждение. Экспериментальные результаты показали, что в испытании № 15 достигнута наивысшая MRR Q, равная 9,076 мм3/мин, в то время как в испытании № 1 получена наименьшая SR Ra, равная 2,238 мкм. Минимальная TWR υh, равная 0,041 мм 3/мин, наблюдалась в испытании № 10, это способствует увеличению срока службы инструмента. Дисперсионный анализ показал, что напряжение в межэлектродном зазоре является наиболее влиятельным фактором, определяющим 85,98 % вариации характеристик обработки, за которым следуют ток разряда (4,76 %) и длительность паузы между импульсами (2,59 %). Процесс многокритериальной оптимизации успешно определил конфигурации параметров, которые оптимизируют MRR Q при минимизации SR Ra и TWR υh. Разработанная в данном исследовании модель прогнозирования продемонстрировала высокую точность со значением R2 = 93,3 % и скорректированным R2 = 89,7 %. Валидационные эксперименты подтвердили эффективность оптимизированных параметров, что привело к среднему MRR Q = 8,852 мм3/мин, SR Ra = 2,818 мкм и TWR υh = 0,148 мм 3/мин. Полученные результаты подтверждают, что тщательная оптимизация параметров электроэрозионной обработки позволяет существенно улучшить характеристики обработки сплавов с памятью формы, значительно повышая эффективность и долговечность инструмента. Для цитирования: Улучшение характеристик электроэрозионной обработки сплавов NiTi, NiCu и BeCu с использованием многокритериального подхода на основе функции полезности / В.С. Джатти, В. Сингараджан, А. Сайятибрагим, В.С. Джатти, М.Р. Кришнан, С.В. Джатти // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2025. – Т. 27, № 2. – С. 57–88. – DOI: 10.17212/1994-6309-2025-27.2-57-88. ______ *Адрес для переписки Кришнан Мурали Р., д.т.н., доцент Технологический институт Карпагама, Коимбатур – 641105, Тамил Наду, Индия Тел.: +91 9789339171, e-mail: murali15091990@gmail.com
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 2 2025 58 ТЕХНОЛОГИЯ ских разрядов (искр). EDM широко применяется в производстве изделий из сплавов с памятью формы, керамических и композиционных материалов благодаря способности обеспечивать высокую точность и сложность формы [1]. EDM считается одним из наиболее эффективных методов обработки труднообрабатываемых материалов, таких как высокопрочные, хрупкие и твердые сплавы, поскольку не требует применения механической силы [2]. В процессе EDM тепловая энергия, необходимая для удаления материала, генерируется в результате электрических искр, возникающих в диэлектрической жидкости. Локальный интенсивный нагрев, вызванный непрерывными электрическими пробоями, приводит к плавлению и испарению материала заготовки. Диэлектрическая жидкость выполняет несколько важных функций: удаление продуктов эрозии, охлаждение заготовки и предотвращение возникновения дугового разряда [3]. Различают два типа EDM-станков: электроэрозионные станки погружного типа (sinker EDM) и электроэрозионные станки вырезного типа (wire EDM или WEDM). Выбор конкретного типа EDM определяется требованиями к применению, а также свойствами материала и геометрическими параметрами изготавливаемой детали [4]. EDM позволяет обрабатывать электропроводящие материалы с широким диапазоном механических свойств. Благодаря высокой точности и возможности обеспечения заданных требований к качеству поверхности технология EDM востребована в аэрокосмической, автомобильной, биомедицинской промышленности, а также в производстве инструментов и штампов [5]. Эффективность EDM определяется многочисленными технологическими параметрами, включая характеристики разрядной энергии (длительность импульса и интервала между импульсами, ток, напряжение в зазоре, искровой зазор), типом электрода и диэлектрической жидкости, давлением промывки и длительностью цикла. Оптимизация этих параметров является ключевым фактором для достижения максимальной производительности (скорости удаления материала), минимальной шероховатости поверхности и увеличения срока службы инструмента [6]. Исследования в области EDM-обработки современных материалов часто включают в себя параметрические исследования, посвященные изучению влияния технологических параметров на скорость удаления материала (MRR), шероховатость поверхности (SR) и скорость износа инструмента (TWR). Эти исследования, как правило, включают оценку физических процессов, сопровождающихся методами оптимизации параметров [7]. Результаты таких исследований позволяют разрабатывать EDM-технологии, пригодные для высокопроизводительных применений, требующих точной обработки труднообрабатываемых материалов. В связи с улучшенными механическими и термическими свойствами сплавы с памятью формы (NiTi), никель-медные сплавы (NiCu) и бериллиевая бронза (BeCu) находят все более широкое применение, что увеличивает востребованность электроэрозионной обработки (EDM) как эффективного метода их обработки. Сплавы системы NiTi обладают как эффектом памяти формы, так и сверхупругостью, что делает их востребованными в биомедицинских устройствах, аэрокосмической промышленности и роботизированных системах [8]. К важным характеристикам сплавов системы NiTi относятся высокая коррозионная стойкость, биосовместимость и способность к упругому восстановлению после деформации. EDM является предпочтительным методом обработки таких материалов, поскольку традиционные методы обработки часто оказываются неэффективными из-за высокой прочности и твердости этих сплавов. Никель-медные сплавы системы NiCu характеризуются превосходной коррозионной стойкостью в сочетании с высокой механической прочностью и термической стабильностью. Эти свойства делают никель-медные сплавы пригодными для применения в морской среде, химической промышленности и аэрокосмической отрасли. Сложность обработки никель-медных сплавов связана с эффектом деформационного упрочнения и высокой вязкостью, что делает EDM оптимальным решением. Бериллиевая бронза (BeCu) сочетает в себе высокую прочность, теплопроводность и коррозионную стойкость. Основные области применения этого сплава включают в себя электронные
OBRABOTKAMETALLOV Vol. 27 No. 2 2025 59 TECHNOLOGY разъемы, компоненты аэрокосмической техники и элементы оснастки для литья под давлением. Упрочнение бериллиевой бронзы приводит к увеличению ее прочности, но одновременно затрудняет обработку из-за интенсивного тепловыделения и износа инструмента [9]. Для повышения производительности процесса EDM и сокращения времени обработки необходимо увеличивать скорость удаления материала (MRR). Шероховатость поверхности (SR) является важным показателем качества, определяющим гладкость обработанной поверхности. На SR влияют такие факторы, как энергия разряда, величина искрового промежутка и условия промывки диэлектрической жидкостью. При использовании в областях, требующих прецизионной обработки, к качеству поверхности предъявляются высокие требования, которые достигаются за счет минимизации SR. Износ инструмента (TWR) характеризует скорость потери материала электрода в процессе EDM [10]. TWR зависит от тока в искровом промежутке, материала электрода и свойств диэлектрической жидкости. Минимизация TWR важна для снижения затрат на инструмент и повышения экономической эффективности процесса. В результате быстрой кристаллизации расплавленного материала, удаленного электрическим разрядом, формируется упрочненный слой, известный как «переплавленный слой» (recast layer) определенной толщины. Контроль толщины переплавленного слоя достигается путем оптимизации параметров EDM [11]. Область вокруг обработанной поверхности подвергается термическому воздействию, при этом формируется зона термического влияния (ЗТВ). Значительные размеры ЗТВ могут приводить к возникновению остаточных напряжений и микротрещин, ухудшающих механические свойства детали. Управление энергией импульса и эффективное использование диэлектрической жидкости позволяют улучшить терморегулирование и минимизировать ЗТВ. Микротвердость обработанной поверхности может изменяться из-за термических эффектов, что необходимо учитывать при оценке характеристик материала после EDM [12]. Точность размеров и величина перереза (overcut) характеризуют отклонение размеров обработанной детали от заданных. На величину перереза влияют величина искрового промежутка, длительность импульса и износ инструмента. Достижение высокой точности размеров является критически важным для производства прецизионных компонентов. Изменение параметров процесса EDM позволяет обеспечить повышение производительности, улучшение качества поверхности и увеличение срока службы инструмента в соответствии с отраслевыми стандартами [13]. Метод Тагучи представляет собой эффективный метод статистической оптимизации, широко применяемый для различных технологических процессов, в том числе и для электроэрозионной обработки (EDM). Данный метод позволяет исследователям планировать эффективные эксперименты, оптимизируя параметры процесса при минимальном количестве экспериментальных повторов. В основе метода Тагучи лежит использование ортогональных массивов (OA) для одновременного исследования влияния нескольких факторов на выходные параметры процесса [14]. Ортогональный массив L18 часто применяется для оптимизации EDM, поскольку обеспечивает эффективную оценку влияния различных уровней параметров процесса. Массив L18 позволяет анализировать до восьми факторов с использованием двух или трех различных уровней параметров, что подходит для исследования основных параметров EDM, таких как длительность импульса, интервал между импульсами, ток и напряжение [15]. Оптимизация процесса с помощью метода Тагучи основана на анализе отношения сигнал/ шум (S/N) для определения оптимальных значений параметров, обеспечивающих желаемые результаты обработки. В EDM-исследованиях используются три стандартных критерия отношения S/N: «Меньше – лучше» (Smaller-thebetter) для минимизации шероховатости поверхности (SR) и износа инструмента (TWR), «Больше – лучше» (Larger-the-better) для максимизации скорости удаления материала (MRR) и «Номинал – лучше» (Nominal-the-best) для обеспечения прецизионного контроля размеров. Метод Тагучи позволяет повысить эффективность EDM, поскольку с его помощью определяются оптимальные режимы обработки при ограниченном числе экспериментов, что сокращает затраты и время выполнения, а также улучшает
ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 27 № 2 2025 60 ТЕХНОЛОГИЯ качество поверхности и производительность процесса [16]. В процессе EDM необходимо учитывать несколько показателей производительности одновременно, стремясь к максимальной MRR при минимальных SR и TWR. Для сбалансированной оптимизации этих конкурирующих критериев часто используется метод полезности (Utility method), являющийся популярным инструментом многокритериальной оптимизации. Метод полезности преобразует различные выходные переменные в единый комбинированный индекс, упрощая процесс принятия решений. Применение метода полезности для оптимизации EDM включает в себя следующие этапы: нормализацию значений отклика (приведение различных характеристик производительности к сопоставимому масштабу), назначение весов каждому отклику в зависимости от его относительной важности и расчет единого значения полезности путем умножения нормализованных значений на соответствующие веса и суммирования результатов. Оптимальное сочетание параметров процесса определяется на основе максимального значения полезности, после чего проводится экспериментальная проверка. Применение метода полезности позволяет производителям находить оптимальные настройки параметров, что обеспечивает эффективную структуру для сбалансированной оптимизации показателей производительности EDM [17]. В результате применения метода полезности была достигнута оптимизация трех ключевых параметров производительности процесса электроэрозионной обработки (EDM), а именно скорости удаления материала (MRR), шероховатости поверхности (SR) и износа инструмента (TWR). Использование данного метода позволило сбалансировать требования к скорости производства и качеству обработанной поверхности. Интеграция методов взвешенной нормализации в систему принятия решений повысила ее точность и надежность. Высокая эффективность процесса стала возможной благодаря применению метода Тагучи, обеспечивающего систематическое исследование влияния параметров EDM при минимальном объеме экспериментальных испытаний. Анализ отношения сигнал/шум (S/N) позволил выявить критические параметры, необходимые для точной оптимизации процесса. Кроме того, установлено, что электропроводность материала заготовки, наряду с измерениями тока и напряжения в разряде, оказывает существенное влияние на производительность обработки и, в частности, на гладкость поверхности [18]. Проведено детальное исследование методов обработки сплавов с памятью формы (SMAs), в котором оценивалась эффективность EDM и ее вариаций, включая традиционную EDM в жидкой среде и микро-EDM в жидкой среде. Сплавы SMAs, обладающие уникальными свойствами, такими как эффект памяти формы, сверхэластичность, высокая коррозионная стойкость и биосовместимость, в частности сплавы на основе NiTi и сплавы на основе меди, широко востребованы в различных областях применения. EDM является перспективной альтернативой традиционным методам механической обработки, особенно при обработке SMAs, поскольку позволяет решить проблемы, связанные с износом инструмента, обеспечить высокую точность обработки и выполнять прецизионную ЧПУобработку. Настоящее исследование посвящено анализу влияния входных параметров EDM на поведение отклика при обработке SMAs с акцентом на системы сплавов NiTi. В обзоре рассмотрены различные стратегии оптимизации параметров электроэрозионной обработки (EDM), акцентирующие внимание на нетрадиционных подходах в дополнение к широко используемым статистическим методам и методам многокритериального принятия решений. Особое внимание уделено как гибридным методам EDM, так и усовершенствованным технологическим подходам, применяемым при обработке сплавов с памятью формы (SMAs) [19]. Обширный обзор посвящен обработке сплавов с памятью формы (SMA) электроэрозионной обработкой (EDM) с акцентом на методах обработки SMA на основе NiTi. Подчеркивается широкое промышленное внедрение SMA в качестве конструкционных материалов благодаря их уникальным свойствам, находящим применение в ортопедических имплантатах, приводах, аэрокосмических компонентах и биомедицинских устройствах. При этом отмечается, что эффективное соединение и обработка NiTi SMA попрежнему представляют собой сложные задачи. Обзор анализирует экспериментальные, теоре-
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1