RITM magazine 7 (85) 2013 by RHYTHM of Machinery

ОГРОМНЫЙ ШАГ ВПЕРЕД В СТАНКОСТРОЕНИИ РОССИИ! ВВЕДЕН В ЭКСПЛУАТАЦИЮ УНИКАЛЬНЫЙ ТЯЖЕЛЫЙ ЛИСТОГИБОЧНЫЙ ПРЕСС УС. 800 ТОНН! СП «ДОНПРЕССМАШ» И «СЕВЕРСТАЛЬ» ПРАЗДНУЮТ СОВМЕСТНЫЙ УСПЕХ!

Подробности на странице

СОДЕРЖАНИЕ / CONTENTS НОВОСТИ/ NEWS

ИСПОЛНИТЕЛЬНЫЙ ДИРЕКТОР Ольга Фалина

УСПЕШНОЕ РАЗВИТИЕ/ SUCCESSFUL DEVELOPMENT

ИЗДАТЕЛЬ ООО «МедиаПром»

Инжиниринг – важная составляющая при переоснащении машиностроительных предприятий / Engineering – an important component at the re-equipment of the machine-building enterprises

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР Мария Копытина

МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ / METALCUTTING EQUIPMENT Ультразвуковая прошивка отверстий в хрупких и композиционных материалах / Ultrasonic broaching of holes in the fragile and composite materials АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА / PRODUCTION AUTOMATION Современному станку - современное программное обеспечение / Modern software for the modern machine-tools

9 15

22 22 25

Как получить квазинаноструктуры с помощью лазерного модифицирования поверхностей / How to receive quasinanostructures by the means of laser surface modification

ИНСТРУМЕНТ. ОСНАСТКА. КОМПЛЕКТУЮЩИЕ / TOOL. RIG. ACCESSORIES Микроинструмент для обработки различных материалов и различных глубин фрезерования / Microtools for processing of various materials and various depths of milling Перспективы развития в области гидравлики на конкретных примерах / Prospects for the development in the field of hydraulics with specific examples ВЫСТАВКИ / EXHIBITIONS

ДИЗАЙН-ВЕРСТКА Светлана Куликова МЕНЕДЖЕР ПО РАСПРОСТРАНЕНИЮ Елена Ерошкина

ЛАЗЕРНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ / LASER EQUIPMENT

ТЕРМООБРАБОТКА И СВАРКА / HEAT TREATMENT AND WELDING Инновационное газоэлектросварочное оборудование от отечественного производителя / Innovative gas/electric welding equipment from domestic producers Линейная сварка трением разнофазных титановых сплавов / Linear friction welding of titanium alloys with variety phases Роботизированные решения для высококачественной сварки / Robotic solutions for high-quality welding

ВЫПУСКАЮЩИЙ РЕДАКТОР Татьяна Карпова

34 38

ОТДЕЛ РЕКЛАМЫ (499) 55-9999-8 Павел Алексеев Эдуард Матвеев Елена Пуртова Ольга Стелинговская КОНСУЛЬТАНТ В.М. Макаров consult-ritm@mail.ru АДРЕС 125190, Москва, а/я 31 т/ф (499) 55-9999-8 (многоканальный) e-mail: ritm@gardesmash.com http://www.ritm-magazine.ru Журнал зарегистрирован Министерством РФ по делам печати, телерадиовещания и средств массовых коммуникаций. Свидетельство о регистрации (перерегистрация) ПИ №ФС 77-37629 от 1.10.2009 Тираж 10 000 экз. Распространяется бесплатно. Перепечатка опубликованных материалов разрешается только при согласовании с редакцией. Все права защищены ® Редакция не несет ответственности за достоверность информации в рекламных материалах и оставляет за собой право на редакторскую правку текстов. Мнение редакции может не совпадать с мнением авторов.

МАКС В ЦИФРАХ

С ЮБИЛЕЕМ! 23 июля 80-летие отметил Олег Иванович Стеклов. Юбилей – прекрасная вершина, позволяющая оценить пройденный путь. А путь этот – яркий пример служения науке, стране, верности и преданности выбранным идеалам. Олег Иванович Стеклов – президент Российского научно-технического сварочного общества, доктор технических наук, профессор и видный ученый, внесший значительный вклад в разработку методов прогнозирования работоспособности и повышения надежности ответственных конструкций различных отраслей промышленности, в частности судостроения, при эксплуатации в экологически- и коррозионноопасных условиях. Он и сейчас ведет активную жизнь, оставаясь руководителем научно-педагогической школы «Основы технологии, механокоррозионной прочности, защиты и мониторинга сварных конструкций и сооружений». Научная и педагогическая деятельность юбиляра заслуживает особого уважения. Огромное внимание, которое ученый уделяет воспитанию нового поколения научной молодежи, солидный опыт, богатейшие знания, умение мыслить творчески и на перспективу вовлекают в орбиту его многогранной деятельности талантливых учеников и последователей. С именем Олега Ивановича Стеклова – автора многочисленных статей, монографий, учебников – связано появление новых перспективных направлений в области сварочных процессов. Неслучайно заслуги юбиляра признаны не только в России, но и за рубежом. Олег Иванович представляет Россию в Международном институте сварки и Европейской федерации сварки. Он член секций НТС акционерных обществ «Газпром», «Стройтрансгаз», «Роснефтегазстрой», «Спецнефтегаз»; академик Международной академии наук высшей школы, Академии инженерных наук, Нью-Йоркской академии наук. Лауреат премии правительства РФ, премии имени академика И. М. Губкина. Награжден медалями академиков С. П. Королева и Н. Н. Семенова. Неоднократный победитель и призер чемпионатов мира, Европы и России по лыжным гонкам, мастер спорта СССР. Редакция журнала РИТМ присоединяется ко всем поздравлениям и желает Олегу Ивановичу здоровья, дальнейших успехов и всего наилучшего.

11-й Международный авиационнокосмический салон МАКС-2013, проходивший подмосковном Жуковском с 27 августа по 1 сентября 2013 года, завершил работу с рекордными показателями. Более тысячи компаний и предприятий приняли участие в выставочной экспозиции, включая 287 иностранных из 44 стран мира. Были подписаны контракты, меморандумы о намерениях и соглашения на поставку авиационной техники и комплектующих на общую сумму свыше $21,2 млрд, что заметно превышает показатели 2011 года. Большая часть сделок была заключена отечественными самолетостроителями на поставку воздушных судов гражданского назначения. В частности, портфель заказов на самолеты МС-21 пополнился на 82 единицы, на Sukhoi Superjet-100 — на 96 машин.

Среди отечественных новинок авиасалона были представлены тяжелый военно-транспортный самолет Ил-76 МД-90 А, региональный лайнер Sukhoi Superjet-100LR (повышенной дальности), сверхманевренный истребитель Су-30 СМ, вертолеты Ми-171 А2, Ка-62, Ми-38. Впервые публике показали новый зенитный ракетный комплекс С-350 Е «Витязь», новую зенитную ракету РЗВ-МД для комплекса «Тор-М2». Несмотря на сложные погодные условия, демонстрационная программа получилась традиционно яркой и насыщенной. В небе и на статической стоянке были представлены 256 летательных аппаратов, из них 49 – иностранных. Впервые в авиасалоне участвовала пилотажная группа российских ВВС «Беркуты» из Торжка, показавшая на шести ударных вертолетах Ми-28 Н фигуры высшей и средней степени сложности на предельно малой высоте. Стали дебютантами и летчики группы «Первое августа» из Китая, летающие на китайских истребителях J-10. Впервые в небо над Жуковским поднялся истребитель F-18 Hornet военно-воздушных сил Швейцарии. Событием стало выступление тройки российских истребителей пятого поколения Т-50 ПАК ФА. В полетах участвовал крупнейший в мире пассажирский самолет Airbus A380. СЕНТЯБРЬ 2013

И, конечно, были любимцы «Русские витязи», «Стрижи», «Соколы России». Деловую программу МАКС-2013 составили 70 мероприятий, включая прошедший впервые Международный авиационный конгресс. В деловой программе приняло участие более 4500 специалистов. Салон 2013 года привлек огромный интерес как профессионалов, так и любителей авиации. Общее количество посетителей мероприятия в этом году превысило отметку 350 тыс. человек. www.aviasalon.com

ДАТЧИКИ ВРАЩЕНИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ Компания HEIDENHAIN расширяет номенклатуру абсолютных датчиков вращения типового ряда ECN/EQN 400 с диаметром корпуса 58 мм. Теперь они также доступны с интерфейсами PROFIBUS и PROFINET. К уже давно выпускаемому семейству со сплошным валом добавляются долгожданные модели с полым валом диаметром 12 мм. Датчики имеют полый тупиковый вал с зажимным кольцом. Полый вал допускает повышенные нагрузки и максимальную частоту вращения до 6000 об/мин. Устойчивость к ударам (6 мс) составляет до 1000 м/с2, а к вибрациям – до 100 м/с2. Датчик выполнен со степенью защиты IP64 и способен безотказно работать при температуре от –40 °C до +70 °C.

Датчики вращения с интерфейсом PROFIBUS поддерживают профиль DP-V2 и, тем самым, полностью отвечают требованиям автоматизированного управления процессами. Эти датчики можно индивидуально конфигурировать и параметризировать под требования того или иного приложения. Датчики вращения с интерфейсом PROFINET поддерживают все функции класса 4 (функции масштабирования и предустановки) и обеспечивают коммуникацию и передачу информации в реальном времени на основе Ethernet-протокола. Эти датчики широко применяются для автоматизации производственных и технологических процессов, а также в приводных системах. www.heidenhain.ru

СТАБИЛЬНАЯ РАБОТА В ЛЮБЫХ УСЛОВИЯХ!

Филиал: ал: 620142, 2, г. Екатаринбург, ул. Большакова, льшакова, 61, оф. 502/3 факс +7 (343) 287 17 86 Тел./факс 287-17-86 E-mail: office-ekb@its-74.ru

454091, г. Челябинс Челябинск, пр. Ленина, д. 21а, о оф. 315 Тел. +7 (351) 263-65 263-65-95 факс +7 (351) 775 1 775-13-25 E-mail: office@its-74.ru

СТРАТЕГИЯ МВМ-ИНЖИНИРИНГ Стратегия молодой, но уже широко известной на рынке компании «МВМ-Инжиниринг» отражена в ее лозунге — «Современные технологии металлообработки». Ориентирована она на оказание отечественным предприятиям профессиональных инжиниринговых услуг на самом современном уровне с использованием новых технологий.

Решение этой сложной задачи включает в себя отработанный специалистами компании необходимый комплекс мер: — поставка современного металлообрабатывающего оборудования, — технологическое оснащение металлорежущим и вспомогательным инструментом, — техническо-экономическое обоснование и внедрение разрабатываемых проектов. За годы активного развития компания «МВМ-Инжиниринг» успешно интегрировала этот комплекс в систему оперативного взаимодействия со своими клиентами. И это качественно выделяет компанию из большого ряда ей подобных.

Ключевые задачи, которые поставила перед собой «МВМ-Инжиниринг», детерминированы самыми естественными проблемами отечественного машиностроительного комплекса. Но все же техническое переоснащение предприятий металлообработки — пожалуй, основная и наиболее важная задача в ряде других не менее значительных задач.

СЕНТЯБРЬ 2013

7 Существующая взаимосвязь между переоснащением предприятий и дефицитом квалифицированных кадров, способных работать на современном металлообрабатывающем оборудовании, определила перед компанией следующую важную задачу и способы ее решения: — осуществление пусконаладочных работ поставляемого металлообрабатывающего оборудования силами технических специалистов «МВМ-Инжиниринг»; — обеспечение предприятия комплексом сервисного обслуживания и подготовки технического персонала заказчика для работы на данном оборудовании. Кроме того, компания, будучи представителем ряда производителей различной сложности оборудования металлообработки, строго следит за компетентностью собственного персонала. Так, все технические специалисты, выполняющие сервисное обслуживание, прошли стажировку и обучение на предприятиях производителей оборудования металлообработки, представленного «МВМ-Инжиниринг» .

Важно, что вся деятельность компании «МВМ-Инжиниринг» в лице каждого ее специалиста подчинена главной задаче — оказывать отечественным предприятиям профессиональные инжиниринговые услуги на современном уровне и с использованием новых технологий. И в этом вся ее идеология, ее стратегия и цель ее существования.

Надо отметить, что компания «МВМ-Инжиниринг» — это команда энергичных и целеустремленных профессионалов, которая постоянно совершенствует свое мастерство. Выработанный годами алгоритм действий с применением новейших методов управления проектами, контроля регламента работ, снижения малоэффективных ресурсозатрат, высокая ответственность за свой участок работы способствуют достижению командой «МВМ-Инжиниринг» своих целей. Безусловно, скорому и динамичному росту компании «МВМ-Инжиниринг» способствует ее активная позиция в вопросах собственного продвижения. Это участие в ежегодных тематических выставках, посвященных машиностроению и металлообработке, проходящих как Москве, так и в других регионах России. Это и реклама в отраслевых специализированных СМИ, интернет-порталах. Это всегда только качественные информационно-рекламные материалы для своих постоянных и потенциальных заказчиков.

Компания «МВМ-Инжиниринг» приглашает посетить свой стенд на выставке «СТАНКОСТРОЕНИЕ-2013» (ВЦ «Крокус Экспо», павильон 1, зал 1, стенд № B120) ООО «МВМ-Инжиниринг» (Москва) www.mwm-eng.ru

СЕНТЯБРЬ 2013

СОВМЕСТНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ «ДОНПРЕССМАШ» В июне 2013 г. на территории подразделения «Северсталь» в Колпино под Санкт-Петербургом был введен в эксплуатацию уникальный тяжелый гидравлический листогибочный пресс усилием 8000 кН, произведенный ОАО СП «Донпрессмаш» (Азов).

Никогда ранее российские станкостроители, как и в прошлом советские, не добивались столь значительного успеха в производстве данного вида оборудования. Гибочный пресс предназначен для изготовления деталей сложной геометрии из листового и полосового проката методом гибки и позволяет гнуть металл толщиной до 40 мм и длиной более 6 м. Такое уникальное оборудование открывает новые возможности для многих предприятий тяжелой машиностроительной отрасли и важнейших отраслей военно-промышленного комплекса России, в т. ч. судостроения и авиастроения.

Сам факт производства оборудования данного класса стал возможным благодаря привлеченным инновационным технологиям немецких партнеров совместного предприятия, а также непосредственному участию ОАО СП «Донпрессмаш» в государственной программе развития технологической базы России. Также в производстве оборудования были успешно использованы высокие технологические возможности предприятия «Северсталь», из листового проката которого были изготовлены тяжелые и негабаритные части пресса. СЕНТЯБРЬ 2013

По словам генерального директора ОАО СП «Донпрессмаш» Вячеслава Тюрина: «Это несомненный успех в совместной работе двух известных российских предприятий, который позволяет значительно расширить номенклатуру производства крупногабаритных изделий из листового проката и уменьшает импортную зависимость от данного вида оборудования. Это отличное подтверждение правильности пути, выбранного руководством страны, на модернизацию отечественного станкостроения. Я уверен, что в очень скором времени такие уникальные прессы, оснащенные системами ЧПУ, станут основным оборудованием на многих машиностроительных и судостроительных предприятиях, заменив собой устаревшие валковые и гибочные машины».

«Объединение производственных возможностей двух компаний позволило выпустить уникальное оборудование, российских аналогов которому пока нет в стране, — отметил Александр Сиротин, генеральный директор «Северсталь СМЦ-Колпино». — Мы надеемся, что оно позволит не только расширить ассортимент выпускаемых заготовок для наших зарубежных клиентов, таких как Hitachi, Картэкс, KOMATSU, Caterpillar, но и будет способствовать возрождению и развитию российского рынка станкостроения в целом». ОАО «Совместное предприятие «Донпрессмаш» 346780, Ростовская область, Азов, ул. Заводская, 1 Тел./факс (86342)41364, E-mail:info@donpressmash.ru www.donpressmash.ru

СЕНТЯБРЬ 2013

FU450MRApUG

Мы производим современные надежные металлорежущие станки: консольно-фрезерные по лицензии Heckert обрабатывающие центры с ЧПУ

ГД200

долбежные станки правильно-отрезные автоматы, специальные станки Приглашаем посетить наши стенды на выставках • «Российский промышленник-2013» С.Петербург 2-4 октября 2013 г. • «Станкостроение-2013» Екатеринбург 17-18 сентября 2013 г.

FSS450MR BYVER

СЕНТЯБРЬ 2013

УЛЬТРАЗВУКОВАЯ ПРОШИВКА ОТВЕРСТИЙ В ХРУПКИХ И КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛАХ The article shows the influence of modes of ultrasonic hole piercing on process productivity for different materials, the conclusions are drawn about application of different types of tools.

Ультразвуковой (УЗ) способ обработки представляет собой разновидность обработки долблением — хрупкий материал выкалывается из изделия ударами зерен более твердого абразива, которые направляются торцом рабочего инструмента, колеблющегося n с ультразвуковой частотой [1]. Применение ультразвуковых колебаний позволяет интенсифицировать процесс A за счет создания сетки микротрещин S и выколов на поверхности. В качестве абразивных зерен используется карбид кремния, если происходит обработка с поливом абразива. Гораздо более производительной является обработка трубчатым инструментом, на поверхность которого напылен алмаз (рис. 1). Размер гранул абразива может быть различным в зависимости Рис .1. Ультразвуковая от поставленных задач. Для достижепрошивка отверстий ния максимальной производительности необходимо применять крупный абразив и большую амплитуду. Для экспериментального исследования были выбраны три различных материала: стекло кварцевое КУ-1, керамика ВК-94, твердый сплав. Использовались алмазы зернистостью: 200/160, 160/125, 125/100, 100/80, 80/63. Замерялась шероховатость полученной поверхности на профилограф-

профилометре. Результаты эксперимента показали, что с уменьшением зерна абразива качество поверхности улучшается (рис. 2). Наилучшая шероховатость наблюдается у твердого сплава, но производительность обработки очень низкая. При зернистости Ra, мкм 80/63 шероховатость 3,0 обработки керамики 1 достигает 0,5 мкм. Это 2,0 дает возможность при2 менять данный алмаз для получения точных 1,0 поверхностей. 3 Алмазные инстру0 200/160 160/125 125/100 100/80 80/63 менты для ультразвузернистость абразива, мкм ковой размерной обРис. 2. Зависимость шероховатости работки (УЗРО) имеют обработки от зернистости алмаза: различную форму в за- 1 – стекло КУ-1, 2 – керамика ВК 94, висимости от обрабаты- 3 – твердый сплав ваемых поверхностей: цилиндрическую, сферическую; для получения фасок используют специальный фасонный инструмент (рис. 3). Эффективность процесса ультразвукового алмазного сверления глухих и сквозных отверстий существенно зависит от характеристик и конструкции инструмента. Среди алмазных наиболее простыми и надежными являются инструменты с одной торцовой и несколькими винтовыми канавками на цилиндрической поверхности. Они обеспечивают стабильность охлаждения алмазоносного слоя на торце и на боковой поверхности инструмента, а также удаление шлама из зоны резания. Соотношения между наружным диаметром алмазоносного слоя D, диаметром корпуса Dд = D — 2δ и высотой этого слоя H.

СЕНТЯБРЬ 2013

Рис. 3. Инструменты с алмазным напылением

=1,2÷1,4;

= 0,85÷1,7.

Производительность ультразвуковой прошивки возрастает при увеличении частоты вращения инструмента n. При оптимальных режимах и характеристиках инструментов обработку целесообразно вести на максимально возможных n. Однако даже при n = 1000 об/мин процесс идет достаточно стабильно с небольшим износом инструмента (qv = 0,015 %) и высокой производительностью (для ситалла СО-115 и кварцевого стекла Qs = 50÷60 мм/мин). Шероховатость обработанной поверхности мало зависит от n, и только при очень малых n (n < < 800 об/мин) она значительно возрастает. При ультразвуковом сверлении глухих отверстий увеличение амплитуды колебаний приводит к росту производительности в 8–10 раз. Меньший эффект объясняется кинематическими особенностями работы алмазных зерен (направление колебаний перпендикулярно направлению подачи, а при сверлении они совпадают). При использовании УЗРО режимы, как правило, подбираются экспериментальным путем, что занимает много времени. Расчетных методик для определения режима пока не существует. Поэтому выбор режима ультразвуковой прошивки отверстий является актуальной задачей для повышения качества и производительности. В лаборатории ФГУП «НПО Техномаш» на разработанной экс- Рис. 4. Станок УЗС-4М периментальной вращающейся ультразвуковой головке станка УЗС-4 М (рис. 4) для определения влияния различных факторов на производительность ультразвуковой обработки прошивались отверстия в различных материалах [2]. Влияние статической нагрузки на величину осевой подачи инструмента определялось в 6 различных материалах при обработке трубчатым инструментом с параметрами режима: диаметр инструмента 5 мм, частота колебаний от 18 до 22 кГц, постоянная частота вращения 3700 мин–1, Материал: фаянс 30

Материал: углепластик

S, мм/мин

20 30

Материал: феррим

20 30

Pcm, H 40 50

Материал: керамика

S, мм/мин 6

S, мм/мин

20 30

Pcm, H 50

Pcm, H 0

20 30

40 50

Материал: кварцевое стекло 60

S, мм/мин

Pcm, H 0

Материал: поликор 30

20 0

20 30

Pcm, H 40 50

20 30

Pcm, H 40 50

Рис. 5. Влияние статической нагрузки на производительность

СЕНТЯБРЬ 2013

глубина 4 мм, амплитуда 12 мкм. Величина нагрузки варьировалась от 10 до 50 Н с шагом 10 Н. Как следует из данных, представленных на рис. 5, зависимость рабочей подачи от величины статической нагрузки имеет экстремальный характер с выраженным максимумом. Снижение величины допустимой подачи при дальнейшем увеличении нагрузки связано с интенсификацией износа инструмента. Вынос продуктов обработки затрудняется, дальнейшее увеличение нагрузки может привести к поломке инструмента. Самую высокую скорость обработки имеют углепластик и кварцевое стекло, это объясняется их свойствами. Наименьшая обрабатываемость наблюдается у ферритов из-за их твердости и намагничивания продуктов обработки на инструмент. Для наглядного сравнения производительности обработки различными инструментами был проведен эксперимент по влиянию статической нагрузки на производительность трубчатого и цельного инструмента, который описан в апрельском номере журнала «РИТМ» [3]. Показано, что трубчатый инструмент при прошивке отверстий дает наилучшую скорость обработки Также было исследовано влияние диаметра трубчатого и цельного инструмента на производительность. В трех различных материалах прошивались отверстия с постоянной частотой вращения 3700 мин–1 на глубину 4 мм, амплитудой 15 мкм. Диаметры варьировались от 0 до 10 мм с шагом 2 мм при обработке трубчатым инструментом, от 1 до 10 Н с шагом 2 Н – цельным инструментом. Графики зависимостей представлены на рис. 6. а) трубчатым инструментом (режимы обработки: Pcm=30 H, n=3700 мин –1, А=15 мкм, h=4 мм) Материал: углепластик

Материал: фаянс

S, мм/мин

Материал: поликор

S, мм/мин

Dотв, мм 10

б) цельным инструментом (режимы обработки: Pcm=7,5 H, n=3700 мин –1, А=15 мкм, h=4 мм) Материал: углепластик S, мм/мин

Материал: фаянс

Материал: поликор

S, мм/мин 4

S, мм/мин 1,2

0,9

0,6

0,3

Dотв, мм 0

Рис. 6. Влияние диаметра инструмента на производительность обработки

При обработке трубчатым инструментом увеличение его диаметра приводит к повышению производительности в связи с улучшением выноса продуктов обработки. При обработке цельным инструментом кривая имеет экстремальный характер с выраженным максимумом, т. к. увеличение площади обработки с углублением в материал затрудняет вынос продуктов обработки. Для улучшения производительности и уменьшения износа алмазного вращающегося инструмента по мере углубления в тело детали, нами был предложен вариант подачи рабочей жидкости через отверстие в теле инструмента. Прошивались отверстия на разные глубины, сначала жидкость подавали поливом и замеряли скорость обработки, график показал, что по мере увеличения глубины отверстия производительность убывает. При подаче рабочей жидкости через тело инструмента, как видно на графике (рис. 7), глубина прошивки оказывала незначительное воздействие на производительность, мы могли прошивать глубокие отверстия без уменьшения скорости подачи инструмента. Проведенные испытания показали эффективность такого способа. При прошивке отверстий немаловажную роль играет скорость вращения инструмента. Как правило, с ее увеличением производительность прошивки возрастает. Прошивались отверстия трубчатым инструментом в двух различных

скорость обработки, V мм/мин

Скорость обработки, V мм/мин

материалах твердого сплава 2 и стекла ЛК, скорость вращения замерялось специальным 20 бесконтактным тахометром. Параметры режима: диаметр 1 инструмента 3 мм, частота 10 ▲ колебаний от 18 до 22 кГц, ▲ ▲ ▲ ▲ частота вращения варьировалась от 0 до 3500 мин-1, 10 20 30 глубина 4 мм, амплитуда Глубина обработки, h мм 15 мкм. Величина нагрузки выставлялась в соответствии Рис. 7. Зависимость производительности обработки с обрабатываемым материаот глубины прошивки отверстия: лом (рис. 8). При прошивке 1 – обработка с поливом рабочей отверстий в твердом сплаве жидкости; 2 – обработка с подачей рабочей мы не наблюдаем значительного увеличения производижидкости через инструмент тельности при существенном увеличении скорости враще• • 40 • ••• • ния. При обработке стекла • • увеличение скорости вра30 • • 2 щения сразу же дает увели20 чение производительности. 1 10 Это связано с тем, что в процессе прошивки отверстий 500 1500 2500 3500 в твердосплавном материале скорость вращения инструмента, n мин инструмент сильно изнашивается, и для предотвращеРис. 8. Зависимость скорости ния этого инструмент часто обработки от скорости приходится отводить, также вращения инструмента: в результате обработки ин1 – прошивка отверстий струмент часто застревает в твердом сплаве; 2 – прошивка отверстий в отверстии, образуя мертв стекле ЛК 105 вые зоны. Зарубежные ультразвуковые станки для УЗРО оборудованы головками с вращением до 60 000 мин-1, это позволяет достигать максимальной производительности. На сегодняшний день в России аналогов таким станкам нет. 30

Выводы. В работе были получены различные значения оптимальной статической нагрузки в разнородных материалах. Было экспериментально установлено, что наилучшими инструментами для УЗРО являются трубчатые инструменты с алмазным напылением, показавшие наибольшую скорость обработки. Для получения наилучшего качества и точности обработки нужно использовать мелкозернистый алмаз. Практически во всех материалах была достигнута высокая производительность. Наименьшая скорость обработки трубчатым инструментом около 6 мм/мин наблюдается у ферритов. Это объясняется тем, что при углублении инструмента в тело детали происходит намагничивание продуктов обработки на инструмент, что затрудняет дальнейшую обработку. Наилучшая скорость наблюдается при обработке углепластика, где структура материала без труда обрабатывается алмазным трубчатым инструментом и достигается производительность 70 мм/мин. Подачу рабочей жидкости следует осуществлять через отверстие в инструменте, что дает возможность прошивать глубокие отверстия без потери производительности. Проведенные эксперименты помогли определить оптимальные параметры режима УЗ прошивки отверстий в шести различных материалах трубчатым и цельным инструментом, которые обеспечивают быструю настройку станка. А. И. Опальницкий, А. А. Перепечкин ФГУП «НПО «Техномаш»

–1

Литература 1. Саушкин Б. П., Шандров Б. В., Моргунов Ю. А. Перспективы развития и применения физико-химических методов и технологий в производстве двигателей Журнал «Известия МГТУ «МАМИ», 2012, № 2, стр. 242–248. 2. Моргунов Ю. А., Опальницкий А. И., Перепечкин А. А. Современное состояние и перспективы применения в отрасли ультразвуковой размерной обработки изделий. Журнал «Известия МГТУ «МАМИ», 2012, № 2, стр. 140–144 3. Опальницкий А. И., Перепечкин А. А. Состояние и перспективы развития ультразвуковой размерной обработки. Журнал «РИТМ», 2013, № 3 (81), стр. 30–34.

СЕНТЯБРЬ 2013

ПРИМЕНЕНИЕ CAI-системы PowerINSPECT КОМПАНИИ Delcam ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРОИЗВОДСТВА АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Британская компания Delcam специализируется на разработке высокоэффективных программных CAD/CAM/CAI-решений, охватывающих весь спектр задач по проектированию, производству и контролю точности изготовления продукции и сложной инструментальной оснастки. На протяжении 13 лет Delcam является крупнейшим в мире специализированным разработчиком CAM-систем, предназначенных для программирования сложных видов многоосевой механообработки на станках с ЧПУ. Для контроля точности обработки изделий компания предлагает семейство CAI-систем PowerINSPECT, позволяющих обрабатывать данные 3D-сканирования, поступающие с различных видов стационарных КИМ с ЧПУ, портативных КИМ-манипуляторов, устанавливаемых на станок с ЧПУ прецизионных контактных датчиков, различных видов лазерных и оптических измерительных систем и т. д. Программа PowerINSPECT позволяет быстро сравнить данные фактических замеров с теоретической CAD-моделью, причем эта CAI-система изначально разрабатывалась как аппаратно-независимая, поскольку она способна работать с координатно-измерительными машинами различных типов и производителей. Китайская компания Shenyang Liming Aero Engine (Group) Co. Ltd., специализирующаяся на производстве авиационных двигателей, выбрала PowerINSPECT в качестве основы для реализации единой цифровой платформы для контроля точности производства продукции в масштабах всего предприятия. Стандартизация всех подразделений предприятия

СЕНТЯБРЬ 2013

на использовании одной универсальной CAI-системы позволила значительно повысить согласованность работы разных цехов, увеличить эффективность менеджмента и снизить производственные издержки. Предприятие Shenyang Liming Aero Engine, входящее в Корпорацию авиационной промышленности Китая (Aviation Industry Corporation of China, AVIC), было основано в городе Шеньянг на северо-востоке Китая в 1954 г. и с тех пор является одним из ключевых звеньев всей авиационной индустрии КНР. Именно это предприятие произвело первый в Китае турбовинтовой самолетный двигатель и обладает самым большим в Китае практическим опытом по производству и ремонту авиационных двигателей. На сегодняшний день в Shenyang Liming Aero Engine работает свыше 10 тыс. человек. Как и большинство других крупных предприятий, Shenyang Liming Aero Engine использует в своем производственном процессе большой набор различных информационных систем, включая PDM- и ERP-решения. Важной частью процесса планирования ресурсов предприятия и управления инженерными данными о конкретном изделии является использование результатов контроля качества продукции и их интеграция в глобальную корпоративную информационную систему. Поначалу эта интеграция казалась невыполнимой из-за того, что на предприятии эксплуатируется большое количество разных видов КИМ различных производителей. Как правило, раньше большинство КИМ использовались совместно с собственным программным обеспечением, поставляемым производителем устройства в стандартном комплекте поставки. В результате этого вся информация с результатами выполненных операций по контролю точности была сильно разрознена и хранилась в разных форматах данных, поэтому ее использование в единой корпоративной системе управления предприятием было проблематично. Из-за фрагментарности данных было сложно контролировать точность изготовления продукции на всех отдельно взятых этапах производства, что затрудняло при-

нятие решений, способствующих повышению качества производимых авиационных двигателей. Для интеграции контроля точности обработки в комплексную систему управления предприятием руководство Shenyang Liming Aero Engine приняло решение полностью перейти на использование стандартизированного решения на основе семейства CAI-систем PowerINSPECT. Для контроля точности при помощи прецизионных контактных измерительных систем (измерительных головок), устанавливаемых непосредственно на станки с ЧПУ, теперь используется версия PowerINSPECT OMV, а для программирования и выполнения последовательностей замеров на высокоточных стационарных КИМ с ЧПУ — PowerINSPECT CNC. Причем для каждой отдельно взятой КИМ программа PowerINSPECT была настроена точно в соответствии с возможностями и особенностями измерительного оборудования, что позволило разработать стандартизованные унифицированные методики для обмеров поверхностей и кромок деталей.

Отметим, что PowerINSPECT CNC позволяет создавать управляющие программы, совместимые с широким спектром контроллеров КИМ с ЧПУ. Это дает возможность выполнять одну и ту же последовательность измерений на различных устройствах без необходимости изменения настроек оборудования. CAI-система поддерживает оффлайн программирование измерительного оборудования по стандартам I++ и DMIS, а также имеет много опций для адаптации управляющих программ под возможности различных видов КИМ с ЧПУ. Автоматически сгенерированные в PowerINSPECT отчеты, содержащие всю необходимую информацию о проведенных измерениях, незамедлительно передаются по сети предприятия в единую информационную среду. Большин-

ство сотрудников предприятия, которым приходится просматривать и анализировать эти отчеты, не являются экспертами в области метрологии, поэтому для них становятся первостепенно важными наглядность и простота восприятия содержащейся в отчетах информации. С этой целью в сгенерированных PowerINSPECT отчетах используются 3D-изображения изделий с цветовым кодированием отклонений размеров, что делает результаты понятными даже неспециалистам. Форма генерируемых PowerINSPECT отчетов может быть настроена в соответствии со стандартом предприятия, что позволяет легко интегрировать эту программу в глобальную систему управления предприятием. Наглядность и доступность восприятия результатов измерений в PowerINSPECT также тесно связаны с другими отмеченными сотрудниками Shenyang Liming Aero Engine достоинствами, такими как легкость освоения и простота использования этой CAI-системы. Обучение работе с программой происходит очень быстро и не вызывает сложностей. Другое значимое достоинство PowerINSPECT, исключительно важное при программировании последовательностей измерений на КИМ с ЧПУ, заключается в возможности 3D-симуляции процесса измерений на компьютере с учетом геометрии и кинематики КИМ, формы детали и крепежного приспособления. Применение PowerINSPECT позволяет еще на этапе программирования выявлять все возможные столкновения, предотвращая тем самым поломки и простой дорогостоящего оборудования. Среди заказчиков Delcam имеется большое количество производителей сложной инструментальной оснастки, специализирующихся на выполнении сторонних заказов. Поэтому компания постоянно совершенствует и развивает свой универсальный транслятор 3D-данных, позволяющий читать форматы большинства популярных CAD-систем. Возможность импорта в PowerINSPECT различных CAD-форматов дает возможность Shenyang Liming Aero Engine выполнять заказы от других предприятий, также являющихся членами AVIC. В заключении отметим, что переход на использование CAI-системы PowerINSPECT позволил Shenyang Liming Aero Engine не только значительно повысить эффективность отдельных операций контроля точности, но и существенно улучшить контроль над качеством производимой продукции в целом.

www.delcam.ru +7 499 343-15-37

СЕНТЯБРЬ 2013

SprutCAM: СОВРЕМЕННОМУ СТАНКУ – СОВРЕМЕННОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ После приобретения нового оборудования и выполнения проекта его внедрения люди на предприятиях сталкиваются с серьезной проблемой: а как же ввести станок в эксплуатацию и заставить его приносить прибыль? В связи с этим многие руководители предприятий задаются следующими вопросами: • Как максимально использовать возможности станка? • Как ускорить процесс подготовки управляющих программ для станка? • Как оптимизировать управляющую программу для станка? • Как избежать столкновений рабочих органов в станке? Ответы на эти вопросы дает CAM-система. Правильно выбрав CAM-систему, можно так подготавливать управляющие программы, что они будут отвечать всем современным требованиям. Так какую же систему выбрать? Российская компания «СПРУТ-Технология» предлагает воспользоваться системой SprutCAM. Многообразие стратегий обработки и широкая функциональность операций (рис. 1) дают большие возможности пользователям.

Рис. 1. Виды операций в SprutCAM

относительное расположение движущихся элементов станка в процессе обработки изделия так, как бы это происходило на реальном оборудовании. Фрезерная головка Шпиндель Фрезерный инструмент

Станина

Револьверная головка Противошпиндель

Державки

Рис. 3. Виртуальный токарно-фрезерный центр Index G160

При использовании виртуального станка в SprutCAM (рис. 4) траектория движения инструмента и рабочих органов формируется уже с учетом избегания всех возможных коллизий. При этом осуществляется синхронизация движения рабочих органов и недопущение конфликтов в рабочей зоне и, как следствие, — обеспечение оптимальной и безаварийной работы станка. Все это обеспечивается с помощью: — моделирования синхронизации до 4 инструментальных узлов одновременно; — покадровой синхронизации при многоканальной обработке; — автоматического формирования бесконфликтной синхронной работы; — идентичности процесса моделирования с реальным процессом обработки.

Но современные станки являются очень сложным оборудованием. Применение двух шпинделей на одном токарном станке, использование нескольких револьверных головок в сочетании с универсальной фрезерной головой в многофункциональных центрах или относительное движение линейных суппортов и вращающегося стола на фрезерном станке уже мало кого удивляют. При современных компоновках станков (рис. 2) большое количество рабочих узлов, движущихся одновременно, создают опасность соударений внутри станка. Для того чтобы избежать этого, нужны виртуальные станки в CAM-системе.

B Z

Y Z

Рис. 4. Работа токарно-фрезерного центр Index G160 в SprutCAM

Можно сказать, SprutCAM современное программное обеспечение — для современного станка с ЧПУ!

Z Z Х

C Z

Рис. 2. Компоновка токарно-фрезерного центра Index G300

Виртуальный станок представляет собой набор трехмерных моделей всех рабочих органов реального станка (рис. 3), и его использование позволяет контролировать СЕНТЯБРЬ 2013

Александр Частухин, ООО «Центр СПРУТ-Т», г. Москва (495) 720-63-94 (499) 263-60-57 (499) 263-69-70/66-14 www.sprut.ru

ПРИНЦИПИАЛЬНО НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ЛАЗЕРНОГО РАСКРОЯ Современный темп развития технологий обработки металлов требует от промышленников постоянного повышения эффективности, поиска новых технологий и снижения энергопотребления. Победить в конкурентной борьбе сможет лишь тот, кто ценит инновационные разработки и быстро реагирует на появление новых технологий. Компания ВНИТЭП существует на рынке лазерных технологий уже более десяти лет. История успеха компании началась в 2001 году, когда талантливые молодые ученые –выпускники МФТИ, МГУ, МВТУ – занялись разработкой передового оборудования для лазерного раскроя, которое совместило бы в себе высокую эффективность, надежность, достойные показатели энергосбережения, и при этом стоило бы меньше, чем иностранные аналоги. Коллектив разработчиков провел интенсивную комплексную научно-исследовательскую и опытно-конструкторскую работу. В результате этой работы уже в первые два года существования компании был изготовлен первый экспериментальный комплекс лазерного раскроя КС-1 «Навигатор» с СО2 лазером. Однако на этом разработчики не остановились. И в 2005 году в результате всесторонних испытаний и доработок экспериментального образца появился первый промышленный комплекс КС-2 «Навигатор». Его уникальность была в координатном столе на линейных приводах – инновационное изобретение, которое впоследствии было защищено патентом. Стоит сказать, что на этом потенциал компании внедрять самые перспективные инновации для совершенствования своего оборудования не иссяк. Более того, стремление превзойти своих конкурентов лишь увеличилось. И чтобы добиться этой цели, компания ВНИТЭП применила оптоволоконные лазеры производства ООО «НТО «ИРЭ-Плюс» для комплектации комплексов лазерного раскроя «Навигатор». В ходе проведенных испытаний было доказано, что волоконный лазер существенно превосходит СО2 лазер по важнейшим технологическим параметрам. Это положило начало серийному производству комплексов лазерного раскроя КС «Навигатор» с волоконным лазером. Так на рынке лазерных технологий появилось принципиально новое оборудование. Волоконные лазеры гораздо энергоэффективнее обычных. При равном энергопотреблении их КПД достигает 25%, тогда как лазеры CO2 превращают в полезную работу лишь 10% от потребляемой мощности. Комплекс лазерного раскроя потребляет менее 8 кВт при использовании лазера ЛС-1 (1 кВт) и менее 13 кВт при использовании лазера ЛС-2 (2 кВт). В лазерных станках ВНИТЭП отсутствует сложная оптическая система, и потому они не требуют регулярной юстировки и дорогостоящего обслуживания. Поставляемый в комплекте программный пакет позволяет не только производить раскрой общим резом в автоматическом режиме, учитывая ширину реза, но и оптимизировать холостой ход, при необходимости вводить запрет прохода режущей головки над вырезанными местами, вести учет заготовок, получаемых деталей и деловых отходов, а также автоматически устанавливать микроперемычки в контуре резки. Автоматическая система слежения за профилем поверхности заготовки поддерживает оптимальную фокусировку с точностью 100 мкм, что увеличивает и стабилизирует скорость реза и позволяет получать качественную гладкую поверхность кромки, не требующую последующей обработки. Оборудование компании ВНИТЭП быстро заинтересовало не только российских специалистов, занимающихся раскроем металла, но и зарубежных. И теперь промышленные СЕНТЯБРЬ 2013

МОДЕЛИ ЛАЗЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ КС-3В

КС-4В

КС-5В

КС-6В

X, мм

3050

4050

3750

7050

КС-7В КС-8В 7050

9250

Y, мм

1550

2050

1550

2050

Z, мм

200

Длина

9800

12000

10000

15500

21500

Ширина

2700

2500

3500

3000

3500

Высота

2400

2800

лазерные раскройные комплексы «Навигатор» можно увидеть как на предприятиях Беларуси, Казахстана, Болгарии, Франции, так и на ежегодных международных специализированных выставках.

СПРАВКА Конструктивные особенности станка позволяют:  эффективно использовать рабочее пространство;  модернизировать станок, получая более высокие динамические характеристики;  масштабировать станок и индивидуально подходить к требованиям каждого заказчика, изготавливая комплексы с габаритами рабочей зоны раскроя и т.д. Помимо производства станков компания ВНИТЭП имеет собственный центр листообработки. Лазерные комплексы центра работают круглосуточно, обеспечивая потребности более 50 постоянных заказчиков. Непрерывная работа на собственном оборудовании в широком диапазоне технологических режимов – самый эффективный способ его испытания и постоянного совершенствования. Производство компании не стоит на месте. Разработчики ВНИТЭП планируют выпустить на современный рынок как можно больше новинок. В настоящие время разработаны координатные станки, способные проводить резку листового металла с длиной листов до 12 м и шириной до 2 м. Компания ВНИТЭП использует в своем производстве только комплектующие таких мировых производителей, как IGUS, ЧПУ — DELTA TAU, FESTO и CAMOZZI. Ведь эти бренды уже не раз доказали качество своей продукции. Все обязательства выполняются точно в срок. И самое главное – в России нет подобных аналогов. ЗАО «ВНИТЭП» (495) 925 35 49, 740 77 59 (49621) 7 06 58 laser@vnitep.ru www.vnitep.ru

ËÀÇÅÐÍÎÅ Ë ÀÇÅÐÍÎÅ Î ÎÁÎÐÓÄÎÂÀÍÈÅ ÁÎ ÎÐÓÄ ÄÎÂÀÍ ÍÈÅ Ä ÄËß Ëß ÐÅÇÊÈ È На основе твердотельных лазеров ЛТК ТЕГРА-500Р, -750Р

На основе волоконных лазеров ЛТК ТЕИР-400, 700, 1000

Mощность лазера 500 и 750 Вт Поле раскроя – 1,5х2,5 м Точность – не хуже 0,1 мм ТЕГРА-500Р режет любой металл толщиной до 6 мм, цена 3,15 млн руб. ТЕГРА-750Р режет с воздушным поддувом сталь толщиной до 10-11 мм

Новая разработка ЛТК-ТЕИР-150/1500 на основе импульсного волоконного лазера Скорости реза при воздушном продуве сопла Материал

Толщина, мм

Скорость реза, мм/мин

Сталь (черная/нерж.)

0,5 1,0 5,0

6000 3000 150

Алюминиевые сплавы

0,5 4,0

4000 200

Медь

1,5 2,0

300 100

0,2

2500

Латунь

поле раскроя – 0,8х0,8 м точность – до 0,03 мм ширина реза – 0,05 мм

Скоростной раскрой черного металла и сталей Толщ. 1,2 мм

Толщ. 2 мм

ТЕИР-400:

7 м/мин

4 м/мин

4 мм

ТЕИР-700:

10 м/мин

6 м/мин

8 мм

ТЕИР-1000: 16 м/мин 8 м/мин Самая популярная модель, цена 5,8 млн руб.

Мах толщ.

12 мм

ООО Научно-производственная фирма ТЕТА 109651, Москва, ул. Перерва, д. 1 Тел./факс (499) 357-80-41, (916) 601-60-36 www.tetalaser.ru, e-mail: Teta-laser@mail.ru

СЕНТЯБРЬ 2013

ЛАЗЕРНОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТИ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ Application of special laser methods of modifying allows to receive in the surface layer of steel and bronze the quasi-nanostructures with a new combination of working properties that provide significant increase efficiency of loaded parts and mechanical engineering assemblies .

уменьшение скорости коррозии [5], более высокая степень нестабильности образованных структур, а большее количество дефектов позволяет получать повышенную твердость и износостойкость [6]. Исследованию свойств КНК слоев и применимости метода лазерной обработки для получения материалов с поверхностной КНК структурой посвящена данная работа.

Введение Для повышения работоспособности нагруженных деталей и узлов машиностроения требуются материалы, обладающие новыми свойствами. Применение специальных лазерных методов модифицирования позволяет получить в поверхностном слое материалов квазинаноструктуры (КНК). Исследования авторов [1–3] показали, что с помощью лазерной поверхностной обработки можно создавать слои с мелкодисперсной структурой. Существенным фактором, влияющим на структуру поверхностного слоя, является скорость охлаждения. При малых скоростях охлаждения 102 К/с формируются крупные зерна с плоскими границами и ячеистые зерна. Возможно присутствие крупных дендритов. С увеличением скорости охлаждения на поверхности, где достигается наибольшее переохлаждение, наблюдается мелкая равноосная структура, что связано с увеличением числа центров образования зародышей. При скоростях 105–106 К/с скорость роста кристаллов достигает своего максимума, при этом формируются столбчатые зерна, однако вторичные оси дендритов исчезают. При охлаждении со скоростью более 106 К/с скорость роста кристаллов замедляется, и на поверхности наблюдается мелкокристаллическая структура с плоским фронтом зерен, при этом дендриты вырождаются. Считается также, что в интервале скоростей охлаждения 103–104 К/с имеет место непрерывное уменьшение размеров дендритов и их осей, зерно по химическому составу становится однородным, что может привести к изменению многих свойств сплава [4]. Квазинаноструктуры являются промежуточными между аморфными и микрокристаллическими структурами. На рентгенограмме подобных материалов практически отсутствуют следы кристаллической структуры. Однако в структуре поверхностного слоя, вместе с тем, наблюдаются мелкие кристаллиты размером менее 1 мкм. Вследствие более высокой однородности такого материала по сравнению с полученными обычными способами наблюдается

Материалы и методика эксперимента Работы по созданию КНК слоев композиционных материалов проводились на сталях 20, 45, 40Х, бронзах БрАЖНМц9-4-4-1, БрАМц9–2. Использовались отечественные лазерные технологические установки (ЛС-2, ЛТ 1–2, МТЛ-4) мощностью 0,5–10,0 кВт. Лазерная обработка проводилась при диаметре пятна 0,5–6,0 мм, скорости обработки от 0,001 до 10 м/с. Для обработки образцов была разработана оснастка, представляющая собой шестигранник с устройством крепления образцов. Образцы представляли собой плоские пластины толщиной 2–15 мм. Исследование структуры выполняли с применением металлографического, рентгеноструктурного, рентгеноспектрального, электронно-микроскопического методов. Для определения характеристик сопротивляемости разрушению упрочненного образца испытывались плоские и круглые образцы на растяжение по ГОСТ 1497-73 и плоские образцы на загиб. Испытывались также и ударные 1 типа по ГОСТ 9454-78 образцы с лазерной обработкой U-образного надреза с целью определения влияния модифицирования на склонность к охрупчиванию сплавов. Определение твердости производилось с помощью прибора ПМТ-3 при нагрузке 0,19, 0,49 и 0,98 H по ГОСТ 9450 на поперечных шлифах. Металлографические исследования выполнялась с помощью микроскопа «НЕОФОТ-21» при увеличении от 50 до 1000. Для определения микроструктуры использовалось травление сталей в растворе азотной кислоты. Электронно-микроскопический анализ осуществлялся на установке Philips, работающей путем формирования телевизионной развертки при сканировании поверхности разрушения электронным зондом в режиме вторичных электронов с последующей компьютерной обработкой полученных данных; электронная микроскопия — на приборе РЭМ 535, рентгеноструктурный анализ — на рентгеновском дифрактометре ДРОН-УМ2 в фильтрованном Сu — Кα излучении,

Москва, Миусская пл., д. 4, корп. Б, офис 24 Тел. (495) 363-61-51 E-mail: elres@elres.ru www.elres.ru СЕНТЯБРЬ 2013

ЛАЗЕРНАЯ ОБРАБОТКА рентгеноспектральный анализ — на установке Соmеbаx, Оже-спектроскопия — на Оже-спектрометре JAMP-10S, работающем по принципу взаимодействия первичного рентгеновского излучения потока электронов с атомами исследуемого элемента и последующего анализа энергии вторичного рентгеновского излучения. Фрактография изломов проводилось на образцах сечением 5х5 мм. Метод внутреннего трения применялся для определения микропластичности материала с поверхностно упрочненным слоем, а также для исследования демпфирующей способности некоторых сталей. Исследования проводились на установке ЛПИ. Исследования износостойкости выполнялись на машине «Шкода-Савина» при трении ролика по исследуемым материалам при наличии смазки при нагрузке 200 Н и скорости вращения ролика 700 об/мин. Испытания при трении «металл — металл» проводили на стенде СИТ-3, определяя износ и коэффициент трения. А исследование антифрикционных свойств — также на машинах ЛПИ и МИ-1 М при трении столбиков по кольцу и буксы — по образующей поверхности кольца. Определение условий образования квазинаноструктурного слоя Для получения ультрамелкодисперсной структуры с размером зерна 0,1 мкм необходимо, чтобы при кристаллизации расплава скорость роста зародышей была много меньше скорости образования центров кристаллизации (1). Для этого нужна большая степень переохлаждения расплава, что возможно при лазерной обработке. Переохлаждение расплава зависит от скорости лазерной обработки и плотности мощности лазерного луча. Очевидно, чтобы достичь высоких скоростей охлаждения расплава необходима высокая скорость обработки, а для получения высоких температур в ванне расплава — высокая плотность мощности источника. Исследование квазиквазинаноструктурных поверхностных слоев Известно, что при лазерной обработке с оплавлением поверхности при увеличении скоростей обработки от 0,02 до 10 м/с размер зерна в зоне оплавления изменяется для стали 40 Х от 15–20 до 0,1– 0,5 мкм (рис. 1, 2). Из приведенных данных видно, что при одинаковых

Рис. 1. Зависимость среднего размера зерна от скорости лазерной закалки из расплава для стали 40 Х и бронзы Бр АЖНМц9-4-4-1

Рис. 2. Зависимость среднего размера зерна от скорости лазерной закалки из расплава при применении модифицирующих добавок для стали 40 Х и бронзы Бр АЖНМц9-4-4-1

параметрах обработки дисперсность структуры бронзы БрАЖНМц9-4-4-1 выше, чем стали 40Х, что объясняется более высокой теплопроводностью бронзы и, следовательно, более высокими скоростями охлаждения. На рис. 4 представлены фотографии микроструктур зоны оплавления

КОРПУСА, ПАНЕЛИ, РЕКЛАМНАЯ ПРОДУКЦИЯ - ГОТОВЫЕ ИЗДЕЛИЯ  Изготовление под ключ приборных панелей, а также корпусов приборов и пространственных коробов любой сложности с лазерной маркировкой, покраской или гальваническим покрытием. Изделия могут комплектоваться резьбовыми втулками, шпильками, стойками, ручками и приборными ножками.  Возможен заказ любой сувенирной продукции: от сложных эксклюзивных в. ювелирных изделий до бизнес-сувениров.

ЛАЗЕРНАЯ СВАРКА, НАПЛАВКА  Сварка изделий из любых металлов и сплавов – круговые, линейные и сложнопрофильные швы. Сварка корпусов датчиков, разъемов, тепловых труб, сильфонов, деталей гидро- и вакуумных систем, а также изделий из пористых и сетчатых материалов. Лазерная пайка и наплавка. Толщина свариваемых материалов 0,1 - 2,5 мм.

ЛАЗЕРНАЯ МИКРООБРАБОТКА  Изготовление цилиндрических и конусных сквозных и несквозных отверстий любой формы глубиной до нескольких миллиметров, диаметром от нескольких мкм;  Изготовление паяльных масок, подложек микросхем;  Производство форсунок, сопел, микромаркировка деталей;  Прошивка отверстий и скрайбирование керамических подложек для микроэлектроники.

ЛАЗЕРНАЯ РЕЗКА, ГРАВИРОВКА  Качественная и быстрая резка и гравировка любых материалов.

ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННАЯ ОБРАБОТКА  Координатно-прошивные станки нового поколения Otto Pro!  Детали с формами любой сложности и с точностью до 0.01 мм.  Минимальный износ электрода, низкие цены!  Изготовление электрода под задачи заказчика из графита и меди.

Производственно-внедренческий центр «Лазеры и Технологии» Е-mail: info@pvlt.ru, info@laserapr.ru Web: http://pvlt.ru Тел/факс: (499) 710-00-53, (499) 732-96-12

30 α

Таблица 1. Микротвердость КНК-слоев β'

β'

æ 1

α+æ 2 48

Угол дифракции рентгеновских лучей 2 θ, град

Рис. 3 Размытие дифракционных линий при лазерной поверхностной обработке из расплава БрАЖНМц9-4-4-1

Vобр. = 1,0 м/с

Рис. 5. Микроструктура стали 40Х после лазерной поверхностной обработки поверхности. Увеличение Х1000

Увеличение глубины обработанного слоя может быть достигнуто за счет повышения мощности лазерного излучения. Поскольку промышленностью выпускаются серийные лазерные установки с мощностью излучения до 5 кВт, целесообразно опробовать поверхностную обработку именно на них. С этой целью для обработки стали использовался аморфный порошок системы Fe-Ni-B-P, а при обработке бронзы БрАЖНМц9-4-4-1 — порошок Zr. В результате исследования структур, получаемых при лазерном переплаве с использованием указанных добавок, было установлено, что КНК-слои образуются при скоростях в 10–15 раз меньших, чем при закалке из расплава без применения присадок (рис. 1). Это позволит увеличить толщину слоев с КНКструктурой: до 100–150 мкм для стали 40Х и до 70–80 мкм для бронзы при мощности излучения 2,5 кВт. Для стали 40Х при мощности излучения 2,5 кВт предельная скорость, приводящая к плавлению поверхности, составляет 2,0 м/с, однако, как видно из рис. 5, размер зерна при этом значительно выше 0,1 мкм (0,5–1,0 мкм). Как показали металлографические исследования, КНК-слой на поверхности стали 40Х, образованный при обработке лазерным излучением мощностью 2,2 кВт и скоростью обработки 1,5 м/с, не превышал 50 мкм. Исследование механических свойств квазиквазинаноструктурной КНК поверхностного слоя Твердости КНК-слоев представлены в таблице 1. СЕНТЯБРЬ 2013

Сталь 40ХН2

Бронза БрАЖНМц-9-4-4-1

Материал присадки

Ni-B-P-Si

Микротвердость

9800

5600

Таблица 2. Механические свойства КНК-слоя Варианты

Рис. 4 Структура бронзы после лазерной закалки из жидкого состояния при скорости обработки 0,02 и 1 м/с.

бронзы БрАЖНМц9-4-4-1 при скоростях обработки 0,02, 1,0 и 2 м/с. При скорости обработки 0,02 м/с наблюдается ориентированная вдоль направления теплоотвода структура с размерами зерен 1–5 мкм. При скорости обработки 2 м/с структура зоны оплавления не выявляется в оптическом микроскопе при увеличении до 1000х, т. е. размер зерна становится меньше 0,1 мкм. Фазовый рентгеноструктурный показал (рис. 3), что при увеличении скорости обработки происходит размытие рефлексов от кристаллографических плоскостей, и при скорости 2 м/с наблюдается гало, т. е. материал становится рентгеновски аморфным. Следует отметить, что толщина не травящегося (КНК) слоя при мощности излучения 2,5 кВт составляет для бронзы БрАЖНМц9-4-4 120–25 мкм. Микроструктура этого слоя представлена на рис. 5.

Рис. 5. Микроструктура слоя КНК для бронзы БрАЖНМц9-4-4-1

х500

Материал основы

Ni-B-P-Si

Предел текучести

Временное сопротивление

Остаточные напряжения

МПа

1000+50

1050

+200+50

Исследования механических свойств поверхностных слоев проводилось при трехточечном изгибе плоских образцов. Результаты приведены в таблице 2. Общие остаточные напряжения определялись методом измерения стрелы прогиба до и после обработки. Уточнение значений остаточных напряжений производилось с помощью сравнения диаграмм сжатия и растяжения поверхностного слоя. Видно, что значения остаточных напряжений в КНК-слоях зависят от состава присадочных материалов. Основной вклад в возникновение остаточных напряжений при образовании КНК-слоя вносит процесс первичного нанесения покрытий. Исследование коррозионных свойств материалов деталей, работающих в морской воде Анодные поляризационные кривые снимались потенциодинамическим методом в 0,5 Н растворе NaCl. Результаты электрохимических исследований на образцах из стали 40Х в исходном состоянии и из стали 40Х с квазинаноструктурным слоем (КНК) практически одинаковы. Однако отмечается снижение скорости коррозии в 2 раза на первом этапе коррозионного разрушения у образцов, подвергнутых лазерной закалке. После повреждения первоначального слоя с лазерной обработкой скорость коррозии выравнивается. В случае бронзы марки БрАЖНМц9-4-4-1 также можно сказать, что на электрохимические характеристики бронзы лазерная обработка существенного влияния не оказывает, данные приведены в таблице 3. Так, скорость струевой коррозии, избирательной и общей коррозии находятся на том же уровне, что и исходное состояние. Таблица 3. Коррозионные свойства и износостойкость БрА9Ж4 Н4 до и после лазерной обработки Вид коррозии

Исходное состояние

Лазерная закалка

Лазерная обработка с КНК-слоем

Общая коррозия г/кв.м х час

2,6

3,2

2,0

Избирательная коррозия мкм/час

отсутствует

11,4

отсутствует

Струевая коррозия г/кв.м х час

4,1

7,1

3,2

Исследование триботехнических свойств поверхностного слоя с квазинанокристаллической структурой Износостойкость материалов с поверхностным КНКслоем приведена в таблице 4. Видно, что материалы с КНКструктурой обладают повышенной износостойкостью. Так, зафиксировано, что при трении твердосплавного ролика по бронзе с легированным слоем Zr она обладает износостойкостью в 3,4 раза выше, чем исходная бронза, и в 3 раза выше, чем после лазерной термической обработки. Структура износа материала после лазерной обработки без применения присадок представлена на рис. 6. Видно, что в поверхностном слое наблюдается перекристаллизация поверхностного слоя бронзы, связанная,

ÌÈÊÐÎ ÌÀÐÊÈÐÎÂÊÀ ÐÅÇÊÀ ÑÂÀÐÊÀ ÏÎÄÃÎÍÊÀ Таблица 4. Износостойкость КНК-слоёв на БрАЖНМц9–4-4–1 Время износа, мин. Состояние поверхностного слоя

ИЗНОС, мкм Закалка и отпуск

Модифицирование с использованием присадок

Лазерная закалка из расплава

157

247

123

322

157

375

245

427

125

289

вероятно, с локальным нагревом поверхности при трении. В случае присутствия циркония подобной перекристаллизации не обнаруживалось, с чем и связано различное поведение материала при трении. КНК-слой на бронзе оказался в 15 раз более износостойким, чем исходная бронза. Испытания в натурных условиях показало работоспособность однородных пар трения в условиях сухого трения (таблица 5).

Микротвердость, Нм50

Толщина, мкм

Нагрузка трения, МПа

Путь трения, км

УМД ЛМ

1200/1200

300

5 км

40х-БрОФ 6,5-0,15

ТВЧ (40х)

150/780

3000

Износ

Вид упрочнения

40х

Коэффициент трения

Материал пар

Таблица 5. Характеристики работоспособности в эксплуатационных условиях сухого трения (пищевая промышленность)

0,160,34

2,8 мкм

Серийное производство и поставка под ключ систем и технологий для обработки материалов на основе различных типов лазеров и прецизионных высокоскоростных координатных систем с линейными двигателями собственного производства.

МИКРООБРАБОТКА – МЛП1 Ñòàíêè äëÿ ìèêðîìàðêèðîâêè, ñêðàéáèðîâàíèÿ, ïîäãîíêè ðåçèñòîðîâ, ïðåöèçèîííîé ðàçìåðíîé îáðàáîòêè òóãîïëàâêèõ è òðóäíîîáðàáàòûâàåìûõ ìåòàëëîâ, êðèñòàëëîâ, êåðàìèêè ñ ìèíèìàëüíîé çîíîé òåðìè÷åñêîãî âîçäåéñòâèÿ, áåç äåôåêòîâ è çàóñåíöåâ. Òî÷íîñòü äî 1 ìêì.

неработоспособен

Такое поведение материала объясняется с помощью ранее представленной модели трения [7], где величина устанавливаемой микронеровности соответствует размеру структурной неоднородности. Чем меньше эта структурная неоднородность, тем меньше напряжения в поверхностном слое, больше надежность работы. На практике метод был использован при упрочнении деталей арматуры ответственного назначения с давлением Рис. 6. Структура до 40 МПа. Результатом внедрения стаповерхностного ло производство детали направляющих слоя, полученного при трении в условиях ограниченной смазки и део твердосплавный тали роторной машины, работающей ролик в течение в условиях сухого трения, а лазерная 7 мин. испытаний закалка из расплава уплотнительного поля диска клинкетной задвижки обеспечила повышение работоспособности узла затвора в 2 раза. д. т.н. С. Ю. Кондратьев к. т.н. А. Е. Вайнерман В. О. Попов Литература 1. Григорьянц А. Г., Сафонов А. Н. Основы поверхностной лазерной обработки. М. Высшая школа, 1987, 192 с. 2. Григорьянц А. Г., Сафонов А. Н. Лазерная техника и технология. Методы поверхностной лазерной обработки. М. Машиностроение, 1985 г. 23.с. 3. Григорьянц А. Г., Сафонов А. Н., Басков А. Ф. Получение металлокерамических и аморфных структур на поверхности массивных образцов с помощю непрепывного СО2 лазера МиТОМ 1985, № 11, с. 17–20 4. Cui Chengyun. Formation of nano-crystal and amorfous phases of stainless steel by Nd: YAG pulsed laser irradation//J. Apple Surface Sci.2008. Vol 254, № 21, p. 5779–6782 5. The prevention of IGSCC in in sentied steel by laser surface melting/ J. Steward D. B. Weels P. M. Scott A. Bransden//Corrosion 1990. Vol. 46, N 8, 618–620. 6. Bergman H. W., Mordoke B. L. Laser and electon beam melted amorfous layers//Mater. Science 1981. V.16, N4, p. 863–865. 7. Попов В. О., Живушкин А. А., Попова И. П. Модель и напряженное состояние приповерхностного слоя при трении. Вопросы материаловедения 2001, No2 (26), стр. 174–177.

МАРКИРОВКА – МЛП2

Ñòàíêè äëÿ ïðåöèçèîííîé ìàðêèðîâêè, ãëóáîêîé ãðàâèðîâêè. 3d-îáðàáîòêà ïîâåðõíîñòåé ñëîæíîãî ïðîôèëÿ. Ïîëå îáðàáîòêè îò 110*110 ìì äî 600*600 ìì.

СВАРКА – МЛ4 Ìíîãîôóíêöèîíàëüíûå ñòàíêè äëÿ àâòîìàòè÷åñêîé è ðó÷íîé øîâíîé è òî÷å÷íîé ñâàðêè è ðàçìåðíîé îáðàáîòêè ðàçëè÷íûõ ìåòàëëîâ è ñïëàâîâ. Ãëóáèíà ïðîâàðà äî 2 ìì.

РЕЗКА И РАСКРОЙ – МЛ35

Ñòàíêè äëÿ ðåçêè è ñëîæíîêîíòóðíîãî ðàñêðîÿ ñòàëè òîëùèíîé äî 20 ìì, àëþìèíèÿ, ëàòóíè, ìåäè, àêðèëà, îðãñòåêëà, äðåâåñèíû ñ ðàçìåðàìè ëèñòà äî 1500*3000 ìì. Òî÷íîñòü ïîçèöèîíèðîâàíèÿ 30 ìêì, ðàáî÷èå ñêîðîñòè äî 19 ì/ìèí, õîëîñòîé õîä – äî 50 ì/ìèí.

Тел./факс +7(499) 731-20-19, +7(905) 774-00-71 sales@laserapr.ru, www.laserapr.ru

ООО «Компания «Корд» является одним из ведущих российских производителей газоэлектросварочного инновационного оборудования и аксессуаров серии «КОРД». Вся продукция защищена патентами и имеет улучшенные характеристики по сравнению с аналогами. Компания выпускает: • Сварочные инверторные аппараты на токи до 200А; 250А; 315А; 450А с возможностью использования сварочных кабелей до 400 мм. • Зарядные устройства для тяговых аккумуляторов на токи от 35А; 70А до 400А. • Электрододержатели 16 типов на токи от 160 А до 600 А. • Клеммы заземления типа: клещи, струбцины, магнитные, на токи от 120 до 600 А. • Клеммы заземления-центраторы на трубы от 20 до 140 мм. • Соединители кабельные разъемные и неразъемные; соединители панельные разъемные и неразъемные на токи 250 А, 315 А, 500А. • Сертифицированная продукция для газопламенной обработки металлов с использованием ацетилена, пропана, природного газа, газа МАФ: – резаки машинные с сопловым смешиванием газов; – универсальные резаки повышенной надежности рычажные и вентильные длинной от 30 до 1500 мм; – горелки однопламенные для сварки, пайки, подогрева. • Защитные колпаки из металла для газовых баллонов по ГОСТ 949. • Литье цветное.

Крупнейший производитель всех типов (!!!) газо - сварочного оборудования

www.ruar.ru роар.рф

ВЕСЬ МОДЕЛЬНЫЙ РЯД РЕЗАКОВ, ГОРЕЛОК (РС, РСТ, ГС, ГВ, ГВ-Р) и З/Ч к ним, РЕЗАКИ «ВЕКТОР», «НОРД», РЕДУКТОРЫ (Новинка), АТТЕСТАЦИОННЫЕ СТЕНДЫ (Новинка), БАЛЛОНЫ, РУКАВА ДЛЯ ВСЕХ ГАЗОВ, РАМПЫ (Новинка), КОМПЛЕКТЫ ГАЗОСВАРОЧНЫЕ, КГС и ПГУ (5, 10, 40 л), СВАРОЧНЫЕ ИНВЕРТОРЫ 120...500А, ЭЛЕКТРОДЫ И АКСЕССУАРЫ ДЛЯ Э/СВАРКИ Комплектные поставки по РФ и СНГ Инженерные решения по сварке/резке/газообеспечению Цены от производителя Система скидок (495) 228 - 17 - 44 (многоканальный) (499) 261 - 41- 44 (66/88) (901) 564 - 34 - 49, (905) 716 - 34 - 43 sales@ruar.ru, fax@ruar.ru Склады: г. Москва, ул. Ботаническая, д. 14 (м. Владыкино); г. Ногинск, ул. 1-ая Ревсобраний, д. 7

СЕНТЯБРЬ 2013

ЛИНЕЙНАЯ СВАРКА ТРЕНИЕМ РАЗНОФАЗНЫХ ТИТАНОВЫХ СПЛАВОВ The creation of modern high-strength lightweight structures of gas-turbine aircraft engines requires the use of innovative technology. This paper shows the results of the introduction of new linear friction welding technology for connecting the two-phase titanium alloys with different chemical composition.

ВВЕДЕНИЕ Развитие приоритетных направлений науки и техники требует реализации полного цикла «наука — новая технология — инновационное производство» в области высоких технологий. Один из успешных примеров — выполнение проекта «Технологическое опережение: cоздание технологий и промышленного производства узлов и лопаток газотурбинных двигателей с облегченными высокопрочными конструкциями для авиационных двигателей новых поколений», который реализуется совместными усилиями УГАТУ, Уфимского моторостроительного производственного объединения (УМПО) и их партнерами — НПП «Мотор» и ИНТ НП «Технопарк авиационных технологий» («Технопарк АТ»). Проект УГАТУ-УМПО запущен в рамках выполнения постановления правительства РФ № 218 «Развитие кооперации российских вузов и производственных предприятий», нацеленного на восстановление тесного взаимодействия образования, науки и производства. Проект «Технологическое опережение» включает одно из важнейших направлений в области критических технологий — разработку и внедрение промышленных комплексов, в частности, для линейной сварки трением с целью получения облегченных неразъемных высокопрочных конструкций, таких как моноколеса (блиски) ГТД. Вместе с тем, реализация проекта позволяет на основе тесного взаимодействия вуза и предприятия создать современную инновационную систему подготовки и переподготовки специалистов. Тем самым формируется сумма научно-технических компетенций, необходимых для создания современного производства авиационных двигателей новых поколений. Применение моноколес в конструкциях компрессоров газотурбинных двигателей обеспечивает существенное снижение массы узла. Ряд зарубежных производителей авиационных двигателей (General Electric, Pratt & Whithney, Rolls-Royce и др.) освоили технологию соединения отдельно изготовленных лопаток и диска с применением процесса

названного Linear friction welding (LFW) — линейной сварки трением (ЛСТ), что дает возможность изготовления лопаток и диска из сплавов разных марок. ЛСТ — разновидность сварки трением, при которой детали совершают возвратно-поступательное движение друг относительно друга. В связи с тем, что это относительно новый способ сварки, опубликованные работы по исследованию свойств сварных соединений [1,2,3] не содержат сведений о свариваемости двухфазных титановых сплавов различного химического состава. Имеющийся опыт применения ротационной сварки трением свидетельствует о том, что при сварке на жестких режимах нагрева удается получать соединения разнородных материалов с высокими характеристиками [4]. Режимы ЛСТ вполне можно отнести к жестким — при давлении осадки порядка 100 МПа соединение сечением нескольких квадратных сантиметров можно получить менее чем за одну секунду. В представленной работе исследовалась свариваемость двухфазных титановых сплавов ВТ6 и ВТ8-1 между собой. УСЛОВИЯ ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА Для исследования свариваемости были использованы образцы в форме параллелепипедов высотой 35 мм и сечением 13×26 мм, изготовленные из сплавов ВТ6 по ОСТ 1 90006 и ВТ8-1 по ОСТ 1 90197. Химический состав образцов, определенный с помощью оптико-эмиссионного спектрометра TASMAN Q4 200, приведен в табл. 1. Микроструктура материалов приведена на рис. 1, механические свойства применяемых материалов соответствовали требованиям приведенных выше отраслевых стандартов.

20um

а Рис. 1. Микроструктура основного металла: а – сплав ВТ8-1; б – сплав ВТ6

Основными параметрами ЛСТ являются частота f и амплитуда a возвратно-поступательного движения, сварочное pСВ и ковочное pК давление, а также величина осадки h, при достижении которой прекращается возвратно-поступатель-

Инновационное научно-технологическое некоммерческое партнерство «Технопарк Авиационных Технологий» Разработка перспективных методов производства, усовершенствования, реновации узлов и деталей авиационного двигателестроения и трансферт этих технологий в другие отрасли промышленности. Опытно-промышленная база включает десятки единиц современного оборудования и учебный центр. Имеется опыт создания и работы инжиниринговых целевых команд. 450027, Башкортостан, г. Уфа, ул. Трамвайная, д. 5, к.1 Тел.: (347) 284-09-32, 246-04-16, tehnopark-at@yandex.ru, www.technopark-at.ru

СЕНТЯБРЬ 2013

35 Таблица 1. Химический состав исследуемых сплавов ВТ6

0,15

0,032

2,051

0,011

0,0020

0,7

0,014

0,010

0,023

0,111

0,0092

0,0098

0,301

0,024

4,721

0,035

0,089

0,0086

2,434

6,086

0,0029

0,00054

0,055

0,241

0,0003

0,011

0,021

5,049

0,0001

<0,0001

0,051

<0,00010

89,61

88,34

ное движение. На рис. 2. приведены графики изменения усилий осадки и осцилляции, а также перемещения привода машины для ЛСТ в цикле сварки. Весь период нагрева (период действия возвратно-поступательных движений) можно разделить на стадию разогрева и осадки с нагревом. На начальной стадии процесса ЛСТ осуществляется разогрев металла в стыке до пластического состояния, при котором начинается его выдавливание в грат. Время разогрева, обозначенное на рис. 2 как t1, соответствует периоду с начала нагрева до появления заметной осадки. Вторая стадия соответствует формированию грата в условиях, когда амплитудные значения усилия привода осцилляции Fа стабилизируются, а скорость осадки tg α остается постоянной до окончания нагрева. Поскольку существенным фактором, затрудняющим сварку деталей различного химического состава, является разное сопротивление пластическому деформированию деталей в нагретом состоянии, нами была предпринята попытка оценить различия в условиях формирования соединения при сварке сплавов ВТ6 и ВТ8-1. Оценка производилась путем сравнения значений t1, FA, и tg α, полученных при сварке ВТ6 + ВТ6 и ВТ8-1 + ВТ8-1 на одинаковом сочетании параметров режима.

Ni Mo

2FА

ВТ8-1

h, мм

ВТ6

F, кН

ВТ8-1

-5 t, мс

-50

8x103 8.5x103 Усилие осцилляции, кН Усилие осадки, кН Перемещение по оси колебаний, мм Осадка, мм Рис. 2. Пример циклограммы процесса ЛСТ Таблица 2. Параметры режима, применявшиеся для ЛСТ сплавов pСВ, МПа

pК, МПа

a, мм

f, Гц

h, мм

100

Для сварки образцов были приняты значения параметров режима, приведенные в табл. 2 и опробованные ранее при сварке сплава ВТ6. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ АНАЛИЗ Сравнение значений t1, FA, и tg α, усредненных по результатам трех опытов на образцах ВТ6 + ВТ6 и трех опытов на образцах ВТ8-1 + ВТ8-1 (см. табл. 3), показало, что

СЕНТЯБРЬ 2013

36 условия формирования соединения сплавов ВТ6 + ВТ6 и ВТ8-1 + ВТ8-1 различаются незначительно, а приведенные в табл. 2 параметры режима ЛСТ, скорее всего, применимы для сварки сплавов ВТ8-1 и ВТ6 между собой. Таблица 3. Характеристики, описывающие процесс формирования соединения при ЛСТ Материалы

t1, мс

tg α, мм/с

Fa, кН

ВТ6 + ВТ6

702

5,18

38,6

ВТ8-1 + ВТ8-1

761

5,38

37,4

отклонение 8,4%

3,9%

-3,1%

Свариваемость образцов оценивалась визуально — по наличию и форме Рис. 3. Фотография выдавленного грата, путем металлогра- деталей из ВТ6 и фических исследований на оптическом ВТ8-1, сваренных микроскопе OLYMPUS GX51 с увеличе- между собой нием до ×1000, а также по результатам испытания сварных соединений на растяжение с применением разрывной машины ISTRON 5982. Визуальный осмотр соединений показал удовлетворительное формирование шва. Как видно из рис. 3, выдавливание грата происходит по всему периметру стыка. Форма грата идентична форме грата в соединениях ВТ6 + ВТ6 и ВТ8-1 + ВТ8-1. Обмер сваренных образцов показал, что укорочение претерпели обе детали, однако осадка происходила неравномерно — в среднем на деталь из сплава ВТ6 приходится 64 % от общего укорочения при сварке. Среди рассмотренных на циклограмме характеристик процесса сварки в наибольшей степени различаются значения t1, что, возможно, свидетельствует о более низкой температуре начала формирование грата при сварке ВТ6, и что, скорее всего, является причиной большей осадки детали из этого сплава. В ходе металлографического анализа были исследованы макро- и микрошлифы сварных соединений. На макрошлифе сварного соединения отчетливо видно линию стыка и границы сварного шва (рис. 4). Фотографии микроструктуры различных зон сварного соединения, показанные на рис. 5, демонстрируют измельчение зерен и формирование текРис. 4. Макроскопическое стуры по направлению взастроение соединения имного перемещения деталей при сварке. Видимые на макрошлифе линии, ограничивающие сварной шов, представляют собой зону

Рис. 5. Фотографии различных зон сварного соединения: а — зона стыка; б — ЗТМВ со стороны ВТ6; в — ЗТМВ со стороны ВТ8-1

СЕНТЯБРЬ 2013

термомеханического влияния (ЗТМВ). Размер ЗТМВ не превышает 200 мкм со стороны ВТ8-1 и еще меньше со стороны ВТ6. Рост зерна в пределах ЗТМВ не наблюдается с обеих сторон от стыка. При изучении линии стыка с увеличением ×1000 (рис. 5, а) не обнаружено пор и окисных пленок. Наблюдаемая на макрошлифе четкая линия стыка представляет собой набор межзеренных границ, по одну сторону от которой располагаются зерна с химическим составом, соответствующим ВТ6, а по другую сторону — с химическим составом, соответствующим ВТ8-1. Испытания сварных соединений на растяжение проводились в соответствии с методикой, изложенной в ГОСТ 6996. Размеры и форма образцов соответствовали типу XXIV указанного стандарта, эскиз которого показан на рис. 6. В дополнение к испытаниям сварных соединений были испытаны образцы, изготовленные из основного металла — сплава ВТ8-1, по форме идентичные сварным. 13

2 R6±0,1 6

Рис. 6. Эскиз образца типа XXIV по ГОСТ 6996 и фотография излома

Несмотря на то, что минимальное сечение образца располагалось в плоскости стыка, все образцы разрушились по ЗТМВ со стороны ВТ8-1 (рис. 4 б), со средним значением предела прочности 1194 МПа, что оказалось несколько выше, чем у основного металла (1150 МПа). Повышение предела прочности сварных соединений по сравнению с основным металлом может объясняться не только структурными изменениями при сварке, но и тем, что разрушение при испытании сварных соединений и основного металла происходило в сечениях, имеющих разную площадь. ВЫВОДЫ Свариваемость сплавов ВТ6 и ВТ8-1 между собой хорошая. Сварные соединения обладают высокой статической прочностью. На линии стыка в сварном соединении не обнаружено дефектов типа окисных пленок и пор. Рост зерна в пределах ЗТМВ при ЛСТ с обеих сторон сварного стыка не наблюдается. Размер ЗТМВ не превышает 200 мкм со стороны ВТ8-1 и еще меньше со стороны ВТ6. А. Ю. Медведев, В. М. Бычков, А. С. Селиванов, С. П. Павлинич, С. Х. Даутов, А. В. Супов Литература 1. Designing experiments to study welding processes: using the Taguchi method A. Vairis, M. Petousis. Journal of Engineering Science and Technology Review 2 (1) (2009) 99–103. 2. Process optimization for linear friction welding of Ti6Al4V. P. Wanjara, C. Booth-Morrison, E. Hsu, M. Jahazi / Proceedings of the 7th International conference on trends in welding research, may 16–20, 2005, Callaway Gardens resort, Pine Moentain, Georgia, USA. P 885– 860. 3. Linear Friction Welding of Ti-6Al-4V: Processing, Microstructure, and Me-chanical-Property Inter-Relationship. P. Wanjara, M. Jahazi / Metallurgikal and materials transactions A, Volume 36A, august 2005, 2149–2164. 4. Вилль В. И. Сварка металлов трением. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Машиностроение, 1970–175 с.

« «

« »

» » «

» «

»«

» «

»«

» «

УСПЕШНОЕ ВНЕДРЕНИЕ СВАРОЧНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И РОБОТИЗИРОВАННЫХ РЕШЕНИЙ ФИРМЫ CARL CLOOS SCHWEISSTECHNIK GMBH В СЕЛЬХОЗМАШИНОСТРОЕНИИ Немецкая фирма «Карл Клоос Швайсстехник ГмбХ», основанная в 1919 году, является одним из мировых лидеров в области разработки и производства сварочных источников, сварочных роботов и комплексных роботизированных решений. За свою почти 100-летнюю историю компания разработала несколько поколений сварочных источников и роботов для дуговой сварки. На заводе в немецком городе Хайгер производятся сварочные полуавтоматы, сварочные роботы, позиционеры и периферийное оборудование. Кроме того, «Карл Клоос Швайсстехник ГмбХ» разрабатывает программное обеспечение для систем управления. Таким образом фирма реализует один из своих основных принципов – «Всё из одних рук!». Более подробную информацию вы можете найти на сайте www.cloos.ru и в журнале «РИТМ» № 4 (82), май 2013 г.

Начиная цикл статей о наиболее значимых внедренных решениях фирмы «Клоос», мы хотим поделиться огромным опытом и знаниями в применении инновационных сварочных технологий и роботизированных решений сварки практически во всех секторах промышленности в ближнем и дальнем зарубежье, и конечно, на предприятиях Российской Федерации. Компания «АГРОСТРОЙ Пелгржимов» (AGROSTROJ Pelhrimov) является крупнейшим производителем сельскохозяйственной техники в Чешской Республике и поставщиком известных фирм, производящих ..сельхозмашины (CLAAS, JOHN DEERE, FENDT, KRONE, POTTINGER), грузовики и подъемно-транспортное оборудование (DAF, JUNGHEINRICH, LINDE, STILL, VOLVO). На площади 110 тыс. кв. м смонтировано самое современное технологическое оборудование: обрабатывающие ^

СЕНТЯБРЬ 2013

центры с ЧПУ, установки лазерного раскроя, листогибочные прессы, линии окраски, а также роботизированные сварочные установки. При выборе сварочного оборудования и робототехники образцовое чешское предприятие полностью сделало ставку на продукцию немецкой фирмы «Карл Клоос Швайсстехник ГмбХ».

РОБОТИЗИРОВАННЫЕ КОМПЛЕКСЫ ДЛЯ ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННОЙ СВАРКИ «Необходимую надежность мы получаем только благодаря высочайшему качеству продукции», – говорит г-н Милош Кренек, технический директор «Агростроя». Чтобы добиться требуемого качества, чешское предприятие уже многие годы сотрудничает с немецким производителем сварочного оборудования – фирмой «КЛООС» в Хайгере и ее дочерней структурой в Праге, обеспечивающей надежный сервис. Компания «КЛООС» хорошо известна успешным внедрением своих технологий также и у заказчиков «Агростроя». Неудивительно, что на «Агрострое» сейчас насчитывается уже 600 сварочных аппаратов и 70 роботов с маркой «КЛООС». «На оборудовании CLOOS мы изготавливаем до 85 % сварных узлов», – подсчитал технический директор предприятия. В защитном газе производится дуговая сварка листов толщиной от 1 до 60 мм, при этом расходуется около 40 тонн сварочной проволоки ежемесячно. Детали навесных систем погрузчиков Trac-Lift с неизменно стабильным качеством свариваются роботами в двухосевых позиционерах в оптимальном пространственном положении. Многоосевой робот подвешен на Г-образной колонне, что дает ему наилучший доступ к местам сварки. Такая концепция позволяет расположить в зоне действия робота два поста сварки: пока робот производит сварку на одном рабочем месте, второе, отделенное защитной перегородкой, свободно для загрузки и выгрузки деталей. Это обеспечивает нужную производительность. Источники сварочного тока «КЛООС» типа GLC 553 MC3R поддерживают требуемые параметры процесса в зависимости от геометрии соединения и свойств материала. В памяти аппаратов записано множество рабочих программ, которые запускаются простым нажатием кнопки. Эти источники позволяют вести сварку током до 550 А со скоростью подачи проволоки до 30 м в минуту. Система управления роботизированных комплексов «КЛООС» размещается в кондиционируемом шкафу. Для программирования всех движений и процессов используется переносной пульт с ярким дисплеем и большой удобной мембранной клавиатурой. «"Агрострой" уже приобрел новейшие разработки фирмы «КЛООС», например, роботы с 7-й осью. В 2013 г. мы довели число роботизированных сварочных комплексов «КЛООС» до 70 единиц», – говорит владелец и управляющий

39 чешским предприятием г-н Любомир Стокласек. Он уверен, что развитие «Агростроя» будет продолжаться в тесном сотрудничестве с фирмой «Карл Клоос Швайсстехник ГмбХ». На территории Российской Федерации уже много лет работает дочерняя фирма немецкого производителя – ООО «КЛООС ВОСТОК». Благодаря штату квалифицированных специалистов ООО «КЛООС ВОСТОК» обеспечивает весь спектр услуг по продаже, поставке и запуску оборудования в эксплуатацию, снабжению запасными и расходными частями, технической поддержке, гарантийному и послегарантийному обслуживанию, обучению персонала заказчиков. Надежные региональные дилеры осуществляют продажи и техническую поддержку на местах. На базе демонстрационно-технологического центра «КЛООС ВОСТОК» в Москве проводятся семинары, демонстрируется оборудование «КЛООС», отрабатываются технические задания и выполняются опытные сварки. Мы приглашаем всех посетить наш технический центр в Москве! Будем рады предоставить больше информации об оборудовании и технологиях «КЛООС», предложить решение ваших задач. OOO «КЛООС ВОСТОК» Валдайский пр-д ,16, стр. 6, 125445, Москва Тел/факс +7 499 767 24 70 E-mail: info@cloos.ru www.cloos.ru www.cloos-shop.ru Дополнительная информация: CLOOS Schweisstechnik GmbH Industriestrasse, 35708 Haiger Тел. +49 2773 85 0 Mail: info@cloos.de Web: www.cloos.de *в статье использованы материалы специального корреспондента ресурса werdewelt.info в Хайгере, дипломированного инженера Вальтера Луца.

ЦЕНТР ИНЖЕНЕРНО-ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ тм ООО "ВЕКТ". Россия, 107497, Москва, Щелковское шоссе, д. 77/79 Тел. +7 495 228-88-98 (многоканальный) Факс + 7 495 228-88-98 доб. 105 www.etsc.ru  tubes@etsc.ru Richardson Electronics Ltd. Electron Device Group Division Via Colleoni, 5 Palazzo Taurus 3 Agrate Brianza, Milano, 20041 Italy Phone +39 039653145 ext. 215 Fax +39 039653835 www.rell.com  edg@rell.com ООО «АВАНТИ» Россия, 197198 С-Петербург, ул. Зверинская, д.7/9 тел. /факс +7(812) 327-12-70 www.avantispb.com  import@avantispb.com

СЕНТЯБРЬ 2013

МИКРОФРЕЗЫ В приборостроении и инструментальном производстве достаточно часто возникает необходимость обработки миниатюрных элементов. Однако далеко не все производители инструмента могут предложить микроинструмент высокого качества, интегрированный для обработки различных материалов и различных глубин фрезерования. Компания «Best Carbide» (США) предлагает специальные серии твердосплавного микроинструмента как для обработки алюминия и других мягких материалов (серии 338, 339 и 340), так и для стальных сплавов твердостью до 70HRC (серии 342 и 343). Серия 338 включает концевые микрофрезы с прямым торцом диаметром от 0,2 до 1,2 мм, хвостовиком диаметром 4 мм и длиной от 45 до 63 мм, с градацией через 0,1 мм и различной длиной режущей части. Серия 339 включает такие же микрофрезы, но с различными размерами углового радиуса режущей части от 0,2 до 1,2 мм, что значительно увеличивает стойкость инструмента. Серия 340 включает микрофрезы тех же размеров, но с радиусным торцом, что позволяет обрабатывать поверхности сложной формы. Для обработки стальных сплавов твердостью до 70 HRC фирма «Best Carbide» производит твердосплавные микрофрезы серии 342 (с прямым торцом) и 343 (с радиусным торцом) диаметром режущей части от 0,2 до 6,0 мм, с различной длиной режущей части и с диаметром хвостовика от 4,0 до 6,0 мм. По специальным заказам компания производит специальные микрофрезы по чертежам заказчика с диаметром от 0,1 мм. Компания «HITACHI TOOL» (Япония) производит большое количество серий микрофрез как из твердого сплава с нанопокрытием, так и из кубического нитрида бора с различными длинами вылета для работы на большой глубине. Серия EPDS для фрез с прямым торцом и угловым радиусом от 0,05 до 0,5 мм и EPDB для микрофрез с радиусным торцом изготавливаются из ультра мелкозернистого твердого сплава с диаметром от 0,1 до 6,0 мм, хвостовиком от 4 до 6 мм с возможностью работать на глубине от 4D до 20D.

Серии радиусных микрофрез HPBC с диаметрами от 1 до 6 мм, HYPB с диаметрами от 0,2 до 6 мм, HPBLN с диаметрами от 0,2 до 6 мм, EPBPN с диаметрами от 1 до 6 мм и увеличенной длиной конуса для глубокого фрезерования, а также серия радиусных микрофрез HGOB-PN с новым покрытием PN и диаметром от 0,3 до 12 мм позволяют правильно подобрать инструмент для обработки глубоких и мелких элементов. Для таких же целей может быть применена четырехперая серия ETRP с диаметрами от 1 до 6 мм и угловыми радиусами от 0,2 до 0,8 мм и различными длинами конуса. Серия CBN-EPSR для микрофрез с угловым радиусом и серия CBN-EPSB для микрофрез с радиусным торцом производится из кубического нитрида бора диаметром от 0,2 до 2 мм с различной длиной режущей части. Микрофрезы серии EMM диаметром от 0,03 до 0,5 мм и хвостовиком 4 мм позволяют заменить электрообработку на более дешевое фрезерование и вести обработку графитовых электродов. Инструментальная компания «KYOCERA MICRO TOOLS» (США) уже давно специализируется исключительно на производстве микроинструмента высокого качества. Производимые компанией серии микрофрез 1610, 1620, 1810, 1820, 1625 и 1635 диаметром от 0,1 до 6,0 мм с прямым и радиусным торцом, двух- и четырехперые дают возможность подобрать инструмент для обработки миниатюрных элементов деталей из различных материалов. Микрофрезы серий 1640,1645, 1840 и 1845 выпускаются диаметром от 0,4 до 3 мм двух- и четырехперые, дополняют большие возможности в подборе инструмента, а серии 16HMS, 16HMR, 16RB и 16RB дают возможность обработки глубоких пазов и карманов. Особо нужно отметить несколько серий микроинструмента для обработки печатных плат. Серии сверл диаметром от 0,05 мм до 8,7 мм (сери 100, 480, 492, 493 и 494), фрез от 0,3 мм до 3,17 мм (серии 1300, 2300, 2350, 2390 и 4100) и роутеров от 0,8 мм до 3,17 мм (1300, 2300, 2390 и 4100), которые отличаются высоким качеством и весьма умеренными ценами. Все компании дают предварительные рекомендации по режимам резания для различных материалов, также необходимо понимать, что все микрофрезы требуют достаточно высоких оборотов шпинделя станка и высокого качества всех элементов крепления инструмента. Б. Е. Есельсон, директор ООО «Ветки»

По вопросам приобретения инструмента обращаться в ООО «Ветки» по адресу 195276, Санкт-Петербург, ул. Ушинского, д.4, корп. 3, лит. А, пом. 27 Н Тел. (812) 320-18-24, 299-19-55. E-mail: info@vetki.ru. Сайт: www.vetki.ru

СЕНТЯБРЬ 2013

ВЫСОКОИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИКА This article describes the latest developments of the “Moog” firm in the field of electro-hydraulic systems and their components for a variety spheres of industrial applications. Инновационные разработки высокоинтеллектуальных электрогидравлических систем и комплектующих элементов, выполненные фирмой Moog (США) для различных отраслей промышленности, отражают перспективы развития в данной области и интересны для специалистов.

НАСОСЫ Производство радиально-поршневых насосов RKP сравнительно недавно было приобретено у фирмы Bosch. Модернизированный вариант RKP-D (рис. 1) со встроенной цифровой электроникой на основе интеллектуального дросселирующего гидрораспределителя имеет исполнения с рабочими объемами V0 = 19; 32; 45; 63; 80; 100 и 140 см 3 и диапазоном давлений до 35 МПа (28 МПа для V0 = 45; 100 и 140 см 3). Использование «скользящего» статора позволило существенно увеличить срок службы насоса, а оптимизация геометрии каналов и расположения 9-ти поршней — снизить шум. Насосы могут работать на различных рабочих жидкостях (РЖ), в том числе на эмульсиях HFC и HFD, а также иметь тандемные связки из нескольких машин с монтажными поверхностями SAE-A, -B или -С. Наличие датчиков эксцентриситета статора (расхода Q) и давления р позвоРис. 1. ляет встроенной системе электронного управления выполнять функции регуляторов давления, подачи или мощности. При этом обеспечиваются высокая гибкость управления, удобный пользовательский интерфейс и реализация дистанционного управления на основе интернет-технологий. Предусматривается также возможность аналогового управления от стандартных промышленных сетей; обеспечивается Plug&Play-принцип — замена насоса без специальной настройки программного обеспечения.

ГИДРОАППАРАТУРА Новейшей разработкой является обширная гамма сервозолотников (в российской терминологии — дросселирующих гидрораспределителей — ДГР) со встроенными цифровой электроникой и интерфейсом. Типичные предстаразъем полевой шины Х4

Постоянные магниты

разъем полевой шины Х3 аналоговый вход, питание

вители — аппараты D636/D638 прямого управления (рис. 2), оснащенные линейными силовыми двигателями. Наличие встроенных датчиков перемещения золотника и давления (только для D638) дает возможность управления расходом и/или давлением. В первом случае положение золотника, контролируемое датчиком LVDT, пропорционально сигналу управления, причем программное обеспечение позволяет корректировать линейность расходной характеристики, форму сигнала, зону нечувствительности и амплитуду. При управлении по давлению информация поступает от датчика, установленного в линии А, а программное обеспечение корректирует параметры контура управления (линейность, форма сигнала, PID-регулирование). В варианте p/Q-регулирования управление перемещением золотника происходит до тех пор, пока сигнал от датчика давления не превысит установленное значение, а затем аппарат переходит в режим управления давлением. Предусмотрены встроенный интерфейс на базе полевых шин CANopen, Profibus DP V1 или EtherCAT, а также по два аналоговых входа и выхода, причем параметры регулирования можно изменять в режиме on-line. В аварийной ситуации или при остановке рабочего органа плоская пружина линейного двигателя возвращает золотник в безопасную позицию. Аппарат с условным проходом Dу = 6 мм имеет массу 2,5 кг и способен пропускать номинальные расходы Qном = 5; 10; 20; или 40 л/мин (при перепаде давлений Δр = 7 МПа); Qmax = 75 л/мин. Золотник выполняется с нулевым или положительным (3 или 10%) перекрытием по рабочим кромкам. Рабочее давление 35 МПа ( 5 МПа в линии Т без внешнего дренажа); гистерезис  0,05%; частота при 90° сдвиге по фазе 70 Гц (90% от полного входного сигнала); температура окружающей среды от –20 до +60 °С; степень защиты IP65; требуемый класс чистоты РЖ по ISO 4406–18/15/12. ДГР прямого управления типа D637 с Dу = 10 мм рассчитан на номинальные расходы 60 или 100 л/мин; Qmax = 180 л/мин; имеет массу 7,9 кг и время перестановки на полную величину хода 14 мс. Аналогичные принципы регулирования заложены в многокаскадных ДГР, в которых в качестве задающих устройств применяется аппарат прямого действия с линейным двигателем или управляющая ступень «струйная трубка», которая малочувствительна к засорению. Для модификаций D671 (Qном = 180 л/мин) и D672 (Qном = 240 л/мин) предусмотрена возможность получения индивидуальных расходных характеристик по заказу путем соответствующего профилирования дросселирующих прорезей в гильзе. Специальный сервисный разъем позволяет подключать ДГР к ПК или ноутбуку с целью изменения параметров, диагностики и возможного устранения отказов. С помощью встроенного архиватора можно просматривать и анализировать данные об изменении параметров в процессе длительной работы, а также сохранять их или копировать.

Центрируемые пружины

Управляющая ступень "струйная трубка" Аналоговый вход, питание Х1 Клапан безопасности Сервисный разъем Х10

сервисный разъем

Цифровая электроника

Fieldbus Х3 Подшипник Катушка Якорь

выпуск воздуха индикатор состояния

золотник

датчик положения (LVDT)

датчик давления (только для D638)

гильза

Заглушка

Fieldbus Х4

линейный силовой двигатель

гидролинии Х

Позиционный датчик LVDT

Рис. 2.

Рис. 3. СЕНТЯБРЬ 2013

Гидролинии

44 Гамма двух- и трехкаскадных ДГР типов D671-D675 с Dу = 10 …50 мм (рис. 3) рассчитана на номинальные расходы 80 …1500 л/мин (Δр = 7 МПа). Интересная особенность этих аппаратов — наличие клапана безопасности, который при отключении электромагнита объединяет торцовые камеры основного золотника, позволяя пружинам устанавливать его в нейтральную (безопасную) позицию. «Гидравлические» фирмы поставляют оригинальную комплектующую электронику и специальное программное обеспечение, адаптированное под специфику гидроприводов, Рис. 4. а также предлагают услуги по поставке своих изделий «под ключ». На рис. 4 в качестве примера показан цифровой контроллер MSC с программным обеспечением MACS.

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ Новейшая система частотного регулирования насосов (SCP System) для машин литья под давлением включает в себя радиально-поршневой насос RKP, высокодинамичный бесколлекторный электрический сервомотор и модульный многоосевой программируемый сервопривод Motion Control (MSD). В результате производственных испытаний системы установлено, что при средней нагрузке энергоэффективность повышается на 20…30%, а при холостом ходе потребление энергии может быть сокращено на 90%. Компактная система с модульной интегрированной конструкцией легко вписывается в оборудование и позволяет снизить уровень шума на 9 дБА в условиях частичной нагрузки. «Умный» сервопривод MSD с уникальными алгоритмами управления оптимизирует значения частоты вращения насоса и крутящего момента в различных переходах цикла работы литьевой машины и способен взаимодействовать с внешними системами по шине. При необходимости может устанавливаться сдвоенный насос, секции которого переключаются с целью повышения эффективности работы двигателя и энергосбережения. В этом случае в периоде цикла с высоким давлением и малым расходом экономия энергии может достигать 90%. Разработаны опции с погружным насосным агрегатом, расположенным под уровнем РЖ в баке, что позволяет улучшить теплорассеяние и уменьшить размеры электродвигателя. По мнению специалистов система SCP имеет существенные преимущества по сравнению как с гидравлическими, так и с чисто электрическими системами управления движением, в том числе с точки зрения сокращения затрат на техобслуживание. В настоящее время ведутся работы над внедрением в общее машиностроение комплектных электрогидростатических приводов (или автономных приводов с объемным регулированием — ЕНА), разработанных ранее для Рис. 5. авиации (рис. 5). Приводные механизмы концепции ЕНА соединяются с энергетической установкой и системой управления только электрическими проводами. Это обеспечивается путем замены редукторов и шариковинтовых передач, применяемых в чисто электрических версиях, гидроцилиндрами, насосами и компактными масляными баками, которые часто оформляются в виде аккумуляторов. В результате появляется возможность существенного увеличения развиваемых приводом усилий, энергосбережения, повышения надежности, безопасности (в том числе экологической) и компактности привода, облегчения техобслуживания и оптимального сочетания электрических и гидравлических компонентов. СЕНТЯБРЬ 2013

На выставке в Нюрнберге (ноябрь 2011 г.) впервые демонстрировался прототип общепромышленной версии привода (рис. 6), содержащий объединенные в едином агрегате сервоцилиндр, насос, гидроблок с аппаратурой, аккумулятор, контроллер и программное обеспечение. ЕНА получает электроэнергию по проводам и преобразует входной сигнал в движение, причем приводной электродвигатель вращается в том или ином направлении только в процессе выполнения заданной команды и через гидравлическую трансмиссию перемещает шток цилиндра в требуемую сторону. Отсутствие шариковинтовых передач, редукторов и соединительных трубопроводов позволяет снизить на 40% вес, уменьшить стоимость и износ, повысить надежность, обеспечить комплектную поставку и полностью исключить заРис. 6. грязнение окружающей среды. Это перспективное направление поддерживается уже многими мировыми лидерами гидравлики [1], причем существуют варианты со встроенными позиционными датчиками и ДГР, осуществляющими реверс движения гидроцилиндра и его высокоточное и жесткое позиционирование. В целях сокращения потерь мощности в процессе движения на повышенных скоростях золотник ДГР открывает достаточно большие проходные сечения, а скорость гидроцилиндра регулируется путем изменения частоты вращения приводного электродвигателя (частотное регулирование). Таким образом обеспечивается плавный переход от дроссельного метода регулирования к объемному, т. е. достигается высокая точность позиционирования при минимуме энергетических потерь.

ПРИМЕРЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРИМЕНЕНИЯ На электростанциях с паровыми турбинами мощностью до 1500 МВт, использующих ископаемое топливо, геотермальное тепло или атомную энергию, остро стоит проблема высокоточной стабилизации частоты вращения генератора, вырабатывающего переменный ток 50 или 60 Гц в условиях суточного колебания энергопотребления. Кроме того, от систем, регулирующих подачу пара в турбину, требуется высочайшая надежность, поскольку при появлении неисправности турбина может пойти в разнос. Современные гидросистемы привода клапана подачи пара содержат подпружиненный цилиндр с позиционной обратной связью и пропорциональный гидрораспределитель с внешней аналоговой электроникой, причем в случае аварийной ситуации пружина способна закрыть клапан. Такое решение затрудняет ввод в эксплуатацию (необходима тщательная настройка 6–7 датчиков), плохо контролируется, требует участия при пусконаладке опытного персонала. В модернизированной системе для турбины фирмы Alstom взамен старого ДГР типа D072 (показан на рис. 7 справа) использован ДГР типа Axis Control Valve (ACV) с интегрированной цифровой электроникой и двумя контурами управления: внутренним и внешним для управления всем приводом. Такое решение позволяет: — исключить необходимость Рис. 7. трудоемкой настройки при замене ACV, т. к. цифровые параметры легко перезагружаются в новый аппарат; в случае замены позици-

46 онного датчика в ACV предусмотрена полуавтоматическая процедура его калибровки; — обеспечить мониторинг (в том числе дистанционный) состояния привода при эксплуатации; — исключить внешнюю систему управления приводом; — ввести дополнительную диагностику системы с помощью встроенного в ACV датчика давления; — легко встроить ACV в существующие системы, в том числе аналоговые. Вновь разработанные системы уже успешно эксплуатируются на электростанциях в Германии, Дании, Испании, Австралии и Швейцарии. Электрогидравлические приводы применяются для разворота лопастей ветрогенераторов, в подшипниках скольжения и в ряде случаев — для гидростатических передач. В результате эксплуатации более 30 тыс. ветроустановок во всем мире накоплен богатейший опыт в области управления ветроэнергетическими системами. Высокодинамичные электрогидравлические платформы-гексаподы (рис. 8) грузоподъемностью до 680 кг способны отрабатывать частоту управляющего воздействия до 100 Гц и находят применение Рис. 8. в тренажерах, испытательных стендах, аттракционах и других случаях. На рис. 9 показано использование аналогичного устройства в стенде для прочностных статических и динамических испытаний кузова легкового автомобиля в отделе исследований Рис. 9. и развития центра Kempflo

(г. Нанкин, Китай). Платформы-гексаподы широко применяются также для испытаний болидов «Формулы-1». Весьма оригинальный пример применения электрогидравлического гексапода — стабилизатор положения платформы компании Ampelmann, выполняющей шельфовые работы по обслуживанию ветряных двигателей. Здесь для компенсации волнения моря до ± 3 м на палубе обслуживающего судна установлена платформа-гексапод (рис. 10), управляемая в режиме on-line от гироскопического датчика, контролирующего перемещения по трем осям и через систему управления воздействующего на силовые гидроцилиндры таким образом, чтобы верхняя часть платформы сохраняла стационарное положение независимо от перемещений палубы (кстати, — идеальное решение для Рис. 10. людей, страдающих морской болезнью). Установленная на верхней части платформы телескопическая направляющая может поворачиваться и раздвигаться на достаточную длину для выполнения ремонтно-профилактических работ. Возможно применение аналогичных технологий, например, для повышения сейсмоустойчивости зданий и сооружений, снижения вибраций станков и механизмов. В заключение можно отметить, что благодаря подобной инновационной деятельности высокоинтеллектуальная электрогидравлическая техника продолжает интенсивно развиваться. В. К. Свешников, к. т.н., ЭНИМС, Потапов С. Н., инж. Нижегородского филиала фирмы Moog Литература 1.

Свешников В. К. Гидроприводы — итоги 2012 года//РИТМ. 2013. № 4. С. 156–164.

СПРАВОЧНИК ГИДРАВЛИКА Правильный выбор насосов и гидродвигателей — определяющий фактор качества любой гидросистемы. Решению этой проблемы посвящено новое существенно переработанное издание первой книги международного справочника «Гидрооборудование» (автор В.К. Свешников, ЭНИМС), объемом 552 с. формата А4. Книга содержит таблицы аналогов отечественного и импортного производства 1998...2010 гг. выпуска, основные параметры, полные расшифровки кодовых обозначений, габаритные и присоединительные размеры 345 типов (3156 типоразмеров) насосов и гидродвигателей для стационарной и мобильной техники. В приложениях приведены алфавитный перечень, реквизиты изготовителей и поставщиков, специальные резьбы для гидрооборудования, основополагающие международные стандарты, рабочие жидкости ведущих мировых производителей. Использование справочника по сравнению с поиском в Интернете имеет определенные преимущества: – материал систематизирован по типоразмерам гидрокомпонентов, что существенно облегчает поиск аналогов; – совместно с первым изданием, содержащим изделия 1970...1998 гг., открываются уникальные возможности для механиков, заменяющих отработавшее ресурс оборудование новым; – материал квалифицированно переведен на русский язык со строгим соблюдением отечественной терминологии; – содержание каталогов отечественных производителей и инофирм, наиболее авторитетных на российском рынке, единообразно адаптировано для лучшего понимания. Востребованность справочника у специалистов-гидравликов подтверждается успехом предыдущих изданий. В полный комплект поставки могут входить книги 2 («Гидроаппаратура») и 3 («Вспомогательные элементы гидропривода»). Телефон заказа 8(495)361-08-41

СЕНТЯБРЬ 2013

Е-mail: tehinform_buh1@rambler.ru

Конференция СДЕЛАНО У НАС: СТАНКИ, ИНСТРУМЕНТ 17 октября 10.30 – 13.30, Крокус-Экспо В рамках выставки «СТАНКОСТРОЕНИЕ-2013»

Конференция ИНЖИНИРИНГ В МАШИНОСТРОЕНИИ – ЧТО СДЕЛАНО У НАС 30 октября 10.30 – 13.30, Крокус-Экспо В рамках выставки MASHEX-2013 Заявки на участие +7 (499) 55-9999-8 или ritm@gardesmash.com

СЕНТЯБРЬ 2013

51 С 29 ОКТЯБРЯ ПО 1 НОЯБРЯ В КРОКУС-ЭКСПО ПРОЙДЕТ ВЫСТАВКА MASHEX 2013. О ТОМ, ЧТО ЖДЕТ ЭКСПОНЕНТОВ И ПОСЕТИТЕЛЕЙ ЭТОГО МЕРОПРИЯТИЯ РАССКАЗЫВАЕТ РУКОВОДИТЕЛЬ ДИРЕКЦИИ ПРОМЫШЛЕННЫХ ВЫСТАВОК НАТАЛЬЯ МЕДВЕДЕВА. Анализируя результаты проведения предыдущей выставки, какие выводы сделаны и учтены при подготовке очередной? Мы провели анкетирование посетителей выставки Mashex прошлого года и в этом году постарались учесть их пожелания. Сроки выставки стали более удобные, они разнесены по времени с выставками схожей тематики. Mashex 2013 начнется со вторника. По нашему опыту — вторник — это оптимальное время начала B2B выставок. Также мы привлекли к участию больше российских компаний. Среди них производственное предприятие машиностроительной отрасли «Солтек», «ПроТехнологии» и многие другие. Выросло и количество участников. В Mashex 2013 свою продукцию покажут более 130 компаний из 12 стран мира. В прошлом году выставка Mashex превзошла все ожидания по количеству посетителей. Буквально «яблоку негде было упасть». Многие из участников прошлого года уже в списке 2013? Одним из главных признаков продуктивно проведенной выставки является успешное раннее бронирование. По итогам Mashex 2012 мы получили заявки на участие со стендом в следующем году от 80% участников. Что скажете о «новичках»? В этом году состав участников пополнился такими предприятиями, как: «Барус» — пробивной и гибочный инструмент, «Сурфокс» — технологии отчистки, Purelogic R&D — станки и комплектующие, «ПроТехнологии» — лидер среди предприятий станкостроения Северо-Западного региона, Waltcher и многими другими.

Как вообще Вы оцениваете ход подготовки к выставке? Мы всегда придерживаемся высоких стандартов работы, принятых в ITE. Группа компаний ITE является самой высокотехнологичной выставочной компанией в России. В 27 офисах Группы компаний ITE в России и по всему миру работают около 900 человек, которые вместе с коллегами из российских офисов работают на привлечение клиентов и посетителей выставки Mashex. Благодаря активным продажам, сильному маркетинговому отделу и безупречной репутации, подтвержденной годами успешной работы в выставочном секторе, подготовка к Mashex идет по намеченному плану. В последние годы Mashex больше притягивает участников — дилеров зарубежного оборудования.

Что делается для привлечения отечественного производителя? Мы поддерживаем связь с ключевыми отечественными производителями: регулярно проводим встречи, предлагаем различные варианты взаимодействия. Но, к сожалению, в этом году Ассоциация «Станкоинструмент» по политическим причинам не поддерживает выставку Mashex, а отечественные предприятия зависят от Ассоциации. На данный момент среди участников выставки Mashex крупнейшие российские дилеры: «Станкомашстрой», «ДЕГ-РУС», «CFиндустрия», «Вебер Комеханикс», «Prima Power», «Интервесп», «Финвал-энерго».

Зачастую, в отношениях организаторов и экспонентов основная ошибка последних заключается в том, что они не в полной мере используют свои возможности. Какие рекомендации вы могли бы дать компаниямучастницам по выставочной деятельности? В первую очередь, экспоненту необходимо определить свои маркетинговые цели и задачи выставки и провести предвыставочную подготовку в соответствии с ними. Например, соответствующим образом подготовить персонал, который будет находиться на стенде и организовать пространство стенда так, чтобы работа сотрудников была наиболее эффективной. Также необходимо помнить, что грамотно выстроенная рекламная кампания может окупить затраты на участие в выставке за счет новых клиентских контрактов. Выставка Mashex — проходит в условиях довольно жесткой конкуренции. Что можете сказать, обращаясь к посетителям и участникам проекта? В прошлом году выставку Mashex посетили 5 756 человек, из которых почти 90% — специалисты. С каждым годом динамика роста составляет около 30%. И это доказывает, что принятый нами инновационный подход к работе (широкое использование интернета и новейших выставочных технологий), высокое качество выставочных услуг ITE и как результат — высокие показатели эффективности выставки как для участников, так и для посетителей, год от года подтверждают статус Mashex как ведущего отраслевого события. Мы также благодарим наших партнеров среди средств массовой информации, а журнал РИТМ еще и за организацию деловой программы. Желаем всем участникам максимально использовать возможности Mashex! Руководитель дирекции промышленных выставок Наталья Медведева

СЕНТЯБРЬ 2013