Издательство
Каталог
Авторам
Рекламодателям
КонтактыВНИМАНИЕ!
Новый адрес редакций журналов Колодезный пер., 2 А.
ООО «Издательство «Инновационное машиностроение»
- КНИГИ Прайс-лист
- ЖУРНАЛЫ Прайс-лист
Книги и журналы, просмотренные ранее
Статьи автора
К последнему номеру журналаВсе статьи автора в журнале: Шатагин Д.А.
- Модульное проектирование станочного оборудования как киберфизических систем на основе искусственного интеллекта и облачных технологий для цифровых производствModular design of machine-tool equipment as cyber-physical systems based on artificial intelligence and cloud technologies for digital productionsАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Колчин П.В.Kolchin P.V.Мансуров Р.Ш.Mansurov R.Sh.
Модульное проектирование станочного оборудования как киберфизических систем на основе искусственного интеллекта и облачных технологий для цифровых производств
Предложено модульное многоэтапное проектирование станочного оборудования как киберфизических систем с использованием искусственного интеллекта и облачных технологий.
Ключевые слова
станочная система, модульное проектирование, искусственный интеллект, облачная технология, киберфизическая система
Modular design of machine-tool equipment as cyber-physical systems based on artificial intelligence and cloud technologies for digital productions
A modular multi-stage design of machine-tool equipment as cyber-physical systems using artificial intelligence and cloud technologies is proposed.
Keywords
machine tool system, modular design, artificial intelligence, cloud technology, cyber-physical system
- Кибер-физическая система станка с ЧПУ как основа цифрового двойника оборудованияCyber-physical system of a CNC machine as the basis of the digital twin of equipmentАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Аносов М.С.Anosov M.S.Колчин П.В.Kolchin P.V.Кузьмишина А.М.Kuz'mishina A.M.
Кибер-физическая система станка с ЧПУ как основа цифрового двойника оборудования
Рассмотрены нейросетевые модели, используемые при разработке "цифрового двойника" оборудования на основе кибер-физической системы. Даны оценка нейросетевой модели динамической устойчивости процесса резания и спектрограмма, отражающая амплитуду и частоту колебаний упругой системы станка с ЧПУ. Определены фрактальные размерности их аттракторов.
Ключевые слова
кибер-физическая система, нейросетевая модель, объем данных, "цифровой двойник" оборудования
Cyber-physical system of a CNC machine as the basis of the digital twin of equipment
Neural network models used in the development of the "digital twin" of equipment based on a cyber-physical system are considered. The estimation of the neural network model of the dynamic stability of the cutting process and the spectrogram reflecting the amplitude and frequency of oscillations of the elastic system of the CNC machine are given. The fractal dimensions of their attractors are determined.
Keywords
cyber-physical system, neural network model, data volume, "digital twin" of equipment
- Использование цифровой модели режущего инструмента при его выбореUse of a digital model of the cutting tool at its selectionАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Кузьмишина А.М.Kuz'mishina A.M.
Использование цифровой модели режущего инструмента при его выборе
Рассматривается цифровая модель режущего инструмента, полученная нейросетевым моделированием, позволяющая варьированием входных данных оптимизировать состав и структуру износостойкого покрытия и определять режимы обработки, обеспечивающие максимальную износостойкость инструмента.
Ключевые слова
режущий инструмент, нейросетевое моделирование, цифровая модель, состав покрытия, износ инструмента
Use of a digital model of the cutting tool at its selection
A digital model of the cutting tool, obtained by neural network modeling, is considered, which allows by varying the input data to optimize the composition and structure of the wear-resistant coating and determine the processing modes that ensure the maximum tool wear resistance.
Keywords
cutting tool, neural network modeling, digital model, coating composition, tool wear
- Цифровой двойник 3D-печати на станках с ЧПУDigital twin of 3D printing on CNC machine toolsАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Колчин П.В.Kolchin P.V.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Аносов М.С.Anosov M.S.Чурсин А.А.Chursin A.A.
Цифровой двойник 3D-печати на станках с ЧПУ
Разработан аппаратно-программный комплекс для 3D-печати электро-дуговой наплавкой на станке с ЧПУ, к которому можно подключать модули высокопроизводительных вычислений и обучения нейронных сетей с обратной связью для оптимизации режимов наплавки и повышения качества напечатанных деталей. Цифровой двойник расширяет возможности САМ-систем при подготовке управляющих программ и оборудования для станков с ЧПУ.
Ключевые слова
станок с ЧПУ, электродуговая наплавка, 3D-печать, оптимизация, структура, цифровой двойник
Digital twin of 3D printing on CNC machine tools
A hardware-software complex for 3D printing by arc welding on a CNC machine tool is developed, which allows to connect high-performance computing modules and training neural networks with feedback to optimize the welding modes and improve the quality of printed parts. The digital twin expands the capabilities of CAM systems in the preparation of control programs and equipment for CNC machine tools.
Keywords
CNC machine tool, electric arc welding, 3D printing, optimization, structure, digital twin
- Искусственный интеллект и киберфизические механообрабатывающие системы в цифровом производствеArtificial intelligence and cyberphysical machining systems in digital productionАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.uru.40@mail.ruuru.40@mail.ru
Искусственный интеллект и киберфизические механообрабатывающие системы в цифровом производстве
Исследованы возможности и преимущества перехода промышленных предприятий к цифровому производству с глубокой интеграцией физических и вычислительных процессов в единое информационное пространство. Предложена конструкция интеллектуального устройства на основе нейроморфных вычислений для адаптивного управления процессом резания и оценки текущего состояния станка с ЧПУ.
Ключевые слова
цифровое производство, киберфизические системы, гибридные технологии, нейроморфный чип, блокчейн, станки с ЧПУ
Artificial intelligence and cyberphysical machining systems in digital production
The possibilities and advantages of the transition of industrial enterprises to digital production with the deep integration of physical and computational processes into a single information space are studied. A design of an intelligent device based on neuromorphic calculations for adaptive control of the cutting process and assessment of the current state of the CNC machine is proposed.
Keywords
digital production, cyberphysical systems, hybrid technologies, neuromorphic chip, blockchain, CNC machines
- Исследование повреждаемости металлов в условиях низких температурInvestigation of metal damageability at low temperaturesАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Хлыбов А.А.Khlybov A.A.Аносов М.С.Anosov M.S.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Головин А.А.Golovin A.A.uru.40@mail.ruuru.40@mail.ru
Исследование повреждаемости металлов в условиях низких температур
УДК 620.17
DOI: 10.36652/0042-4633-2020-4-79-81
Исследовано изменение механических свойств и характера разрушения разных металлов при низких температурах. Установлено, что источниками зарождения трещин в сталях аустенитного класса являются крупные карбиды, нитриды и карбонитриды. Показано, что время распространения хрупкой трещины в металле зависит от размера зерна, модуля упругости и плотности материала.
Ключевые слова
повреждаемость, металл, механические свойства, низкие температуры, трещина, карбиды, нитриды
Investigation of metal damageability at low temperatures
The change in the mechanical properties and the nature of the failure of various metals at low temperatures is investigated. It is determined, that the sources of crack initiation in austenitic steels are large carbides, nitrides, and carbonitrides. It is shown, that the propagation time of a brittle crack in a metal depends on the grain size, elastic modulus, and material density.
Keywords
damageability, metal, mechanical properties, low temperatures, crack, carbides, nitrides
- Исследование хладостойкости металлов индентированием с регистрацией сигнала акустической эмиссииResearch of the cold resistance of metals by indentation with registration of an acoustic emission signalАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Хлыбов А.А.Khlybov A.A.Аносов М.С.Anosov M.S.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.uru.40@mail.ruuru.40@mail.ru
Исследование хладостойкости металлов индентированием с регистрацией сигнала акустической эмиссии
УДК 620.17
DOI: 10.36652/0042-4633-2020-8-61-64
Рассматривается исследование металлов на ударный изгиб и при индентировании. Разработан стенд для оценки характера разрушения на примере стали 45 в условиях низких температур с использованием классификации импульсов сигнала акустической эмиссии и обученной искусственной нейронной сети. Результаты фрактографических исследований образцов на ударный изгиб хорошо коррелируют с результатами распознавания импульсов в сигнале акустической эмиссии.
Ключевые слова
акустическая эмиссия, классификация, искусственная нейронная сеть, низкая температура, характер разрушения, твердость
Research of the cold resistance of metals by indentation with registration of an acoustic emission signal
The study of metals in impact bending and indentation is considered. A bench is developed for assessing the character of failure on the example of 45 steel at low temperatures using the classification of acoustic emission signal pulses and a trained artificial neural network. The results of fractographic studies of samples on impact bending correlate well with the results of pulse recognition in the acoustic emission signal.
Keywords
acoustic emission, classification, artificial neural network, low temperature, character of failure, hardness
- Цифровой двойник процесса стружкообразованияDigital twin of the chip formation processАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Аносов М.С.Anosov M.S.Кузьмишина А.М.Kuz'mishina A.M.uru.40@mail.ruuru.40@mail.ru
Цифровой двойник процесса стружкообразования
УДК 004.89
DOI: 10.36652/0042-4633-2020-11-81-86
Исследовано образование стружки при обработке разных материалов. Показана связь между видом стружки, типом кристаллической решетки материала и числом систем скольжения. Разработана нейросетевая модель стружкообразования, позволяющая прогнозировать вид стружки. Предложена интеллектуальная система управления процессом стружкообразования при резании.
Ключевые слова
стружкообразование, кристаллическая решетка, нейросетевая модель, вид стружки
Digital twin of the chip formation process
The formation of chips during the processing of various materials was studied. The relationship between the type of chips, the type of crystal lattice of the material and the number of sliding systems is shown. A neural network model of chip formation is developed, which allows predicting the type of chips. An intelligent control system for the process of chip formation during cutting is proposed.
Keywords
chip formation, crystal lattice, neural network model, type of chips
- Диагностика процесса 3D-печати на станке с ЧПУ с использованием подходов машинного обученияDiagnostics of the 3D printing process on a CNC machine using machine learning approachesАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Аносов М.С.Anosov M.S.Колчин П.В.Kolchin P.V.Киселев А.В.Kiselev A.V.uru.40@mail.ruuru.40@mail.ru
Диагностика процесса 3D-печати на станке с ЧПУ с использованием подходов машинного обучения
УДК 620.17
DOI: 10.36652/0042-4633-2021-1-55-59
Рассматриваются диагностика и оптимизация динамики электрической дуги при 3D-печати на станке с ЧПУ. Показано применение методов нелинейной динамики при оценке устойчивости процесса 3D-печати и использование искусственных нейронных сетей при классификации и оптимизации параметров процесса.
Ключевые слова
3D-печать, кибер-физическая система, машинное обучение, гибридная обработка, нейроформный контроллер, диагностика, цифровой двойник
Diagnostics of the 3D printing process on a CNC machine using machine learning approaches
Diagnostics and optimization of the dynamics of an electric arc during 3D printing on a CNC machine are considered. The application of nonlinear dynamics methods in assessing the stability of the 3D printing process and the use of artificial neural networks in the classification and optimization of process parameters are shown.
Keywords
3D printing, cyber physical system, machine learning, hybrid processing, neuroform controller, diagnostics, digital twin
- Оценка хладостойкости металлических образцов, полученных 3D-печатью электродуговой наплавкой из сварочной проволоки Св-08Г2С, на основе механических испытаний и фрактографических исследованийAssessment of cold resistance of metal samples obtained by 3D-printing electric arc surfacing from "Св-08Г2С" welding wire, based on mechanical tests and fractographic studiesАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Аносов М.С.Anosov M.S.Колчин П.В.Kolchin P.V.Киселев А.В.Kiselev A.V.uru.40@mail.ruuru.40@mail.ru
Оценка хладостойкости металлических образцов, полученных 3D-печатью электродуговой наплавкой из сварочной проволоки Св-08Г2С, на основе механических испытаний и фрактографических исследований
УДК 620.17
DOI: 10.36652/0042-4633-2021-2-68-71
свойства образцов, полученных электродуговой наплавкой 3D-печатью на станках с ЧПУ, мало отличаются от свойств образцов из проката, а по пределу прочности и условному пределу текучести превосходят их. Хладостойкость стали 09Г2С, полученной электродуговой наплавкой, ниже хладостойкости стали из листового проката. Полученные результаты показали перспективность электродуговой наплавки для 3D-печати заготовок из хладостойких материалов на станках с ЧПУ.
Ключевые слова
сталь 09Г2С, аддитивная технология, электродуговая наплавка, структура, механические свойства, хладостойкость, вязко-хрупкий переход, пониженные температуры
Assessment of cold resistance of metal samples obtained by 3D-printing electric arc surfacing from "Св-08Г2С" welding wire, based on mechanical tests and fractographic studies
Mechanical properties and cold resistance of 09Г2С steel are investigated. It is determined that the mechanical properties of samples obtained by electric arc surfacing by 3D-printing on CNC machines differ little from the properties of samples from rolled products and surpass them in ultimate strength and conventional yield strength. The cold resistance of 09Г2С steel obtained by electric arc surfacing is lower than the cold resistance of steel from sheet metal. The results obtained have shown the prospectivity of electric arc surfacing for 3D-printing of billets from coldresistant materials on CNC machines.
Keywords
09Г2С steel, additive technology, electric arc surfacing, structure, mechanical properties, cold resistance, ductile-brittle transition, low temperatures
- Синтез новых металлических материалов, включая полученных методами 3D-печати, на основе подходов нелинейной динамики и искусственного интеллектаThe synthesis of new metal materials, including the ones that are obtained by 3D-printing methods, based on nonlinear dynamics and artificial intelligence approachesАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Аносов М.С.Anosov M.S.uru.40@mail.ruuru.40@mail.ru
Синтез новых металлических материалов, включая полученных методами 3D-печати, на основе подходов нелинейной динамики и искусственного интеллекта
УДК 620.18.004.8
DOI: 10.36652/0042-4633-2021-6-67-71
Разработана интеллектуальная система прогнозирования свойств металлических материалов. На основе специально обученной нейронной сети получена модель динамической системы синтеза новых материалов, в том числе методом 3D-печати, способная прогнозировать временные ряды, аналогичные эволюции фрактальных характеристик акустической эмиссии, излучаемой в процессе кристаллизации.
Ключевые слова
материал, нейронная сеть, моделирование, акустическая эмиссия, прогнозирование, временной ряд, фрактальная размерность, синтез
The synthesis of new metal materials, including the ones that are obtained by 3D-printing methods, based on nonlinear dynamics and artificial intelligence approaches
An intelligent system for forecasting the properties of metallic materials is developed. On the basis of a specially trained neural network, a model of a dynamic system for the synthesis of new materials, including by 3D printing, is obtained, which is capable of forecasting time series similar to the evolution of fractal characteristics of acoustic emission emitted during crystallization.
Keywords
material, neural network, modeling, acoustic emission, forecasting, time series, fractal dimension, synthesis
- Оценка хладостойкости и механизмов разрушения металлов, полученных 3D-печатьюAssessment of cold resistance and fracture mechanisms of metals obtained by 3D-printingАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Аносов М.С.Anosov M.S.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Колчин П.В.Kolchin P.V.uru.40@mail.ruuru.40@mail.ru
Оценка хладостойкости и механизмов разрушения металлов, полученных 3D-печатью
УДК 620.17
DOI: 10.36652/0042-4633-2021-8-47-50
Рассматриваются хладостойкость и механизмы разрушения образцов из сталей 08Г2С и 07X25Н13, полученных методом 3D-печати электродуговой наплавкой при низких температурах. Установлено, что с понижением температуры ударная вязкость сталей снижается. Ударная вязкость образцов, вырезанных вдоль направления наплавки выше, чем образцов, вырезанных в поперечном направлении. Показано, что в изломе стали 08Г2С при температуре ниже –40 °С преобладает хрупкая составляющая, а в изломе стали 07Х25Н13 во всем диапазоне температур наблюдается вязкая составляющая. Установлена связь фрактальной размерности поверхности излома с количеством вязкой составляющей.
Ключевые слова
3D-печать, хладостойкость, механизмы разрушения, вязко-хрупкий переход, фрактальная размерность
Assessment of cold resistance and fracture mechanisms of metals obtained by 3D-printing
The cold resistance and fracture mechanisms of specimens made of 08Г2С and 07Х25Н13 steels obtained by 3D printing by electric arc surfacing at low temperatures are considered. It is determined, that with a decrease in temperature, the impact toughness of steels decreases. The impact toughness of specimens cut along the deposition direction is higher than that of specimens cut in the transverse direction. It is shown, that the brittle component prevails in the fracture of 08Г2С steel at temperatures below –40 °C, and the viscous component is observed in the fracture of 07Х25Н13 steel over the entire temperature range. A relationship is established between the fractal dimension of the fracture surface and the amount of the viscous component.
Keywords
3D printing, cold resistance, fracture mechanisms, ductile-brittle transition, fractal dimension
- Прогнозирование усталостной прочности металлов при низких температурах на основе искусственного интеллектаPrediction of the fatigue strength of metals at low temperatures based on artificial intelligenceАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Аносов М.С.Anosov M.S.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Киселев А.В.Kiselev A.V.Колчин П.В.Kolchin P.V.uru.40@mail.ruuru.40@mail.ru
Прогнозирование усталостной прочности металлов при низких температурах на основе искусственного интеллекта
УДК 620.18
DOI: 10.36652/0042-4633-2021-11-11-14
Разработана с использованием специально обученной нейронной сети интеллектуальная система прогнозирования усталостной прочности металлов в широком диапазоне температур. Система позволяет прогнозировать число циклов нагружения детали до разрушения, а также начало образования и скорость роста усталостных трещин для разных условий испытаний, в том числе при низких температурах.
Ключевые слова
нейронная сеть, прогнозирование циклов нагружения, низкие температуры, усталостная прочность
Prediction of the fatigue strength of metals at low temperatures based on artificial intelligence
An intelligent system for predicting the fatigue strength of metals in a wide temperature range is developed using a specially trained neural network. The system makes it possible to predict the number of load cycles of a part to failure, as well as the start of formation and growth rate of fatigue cracks for different test conditions, including at low temperatures.
Keywords
neural network, prediction of loading cycles, low temperatures, fatigue strength
- Оценка механизмов разрушения металлов, полученных аддитивным электродуговым выращиванием, с использованием нейросетевой классификацииEvaluation of failure mechanisms of metals obtained by additive electric arc growth using neural network classificationАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Аносов М.С.Anosov M.S.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Желонкин М.В.Jelonkin M.V.Колчин П.В.Kolchin P.V.Рябов Д.А.Ryabov D.A.uru.40@mail.ruuru.40@mail.ru
Оценка механизмов разрушения металлов, полученных аддитивным электродуговым выращиванием, с использованием нейросетевой классификации
УДК 620.17
DOI: 10.36652/0042-4633-2022-8-77-83
Проведены испытания конструкционных сплавов, полученных аддитивным электродуговым выращиванием. Испытания на ударный изгиб с последующими фрактографическими исследованиями показали, что механизм разрушения стали 09Г2С полностью меняется с вязкого на хрупкий при температурах ниже –60 °С, для стали 07Х25Н13 и сплава АМг5 механизм разрушения не изменяется до температур –150 °С. Для оценки характера разрушения материалов предложено использовать фрактальный анализ и искусственную нейронную сеть.
Ключевые слова
3D-печать, электродуговая наплавка, хладостойкость, ударная вязкость, механизмы разрушения, фрактальный анализ, искусственная нейронная сеть
Evaluation of failure mechanisms of metals obtained by additive electric arc growth using neural network classification
Structural alloys obtained by additive electric arc growth are tested. Impact bending tests followed by fractographic studies showed that the fracture mechanism of 09Г2С steel completely changes from ductile to brittle at temperatures below –60 °C, for 07Х25Н13 steel and АМг5 alloy, the fracture mechanism does not change up to temperatures of –150 °C. To assess the nature of the destruction of the materials, it is proposed to use fractal analysis and an artificial neural network.
Keywords
3D printing, electric arc welding, cold resistance, impact toughness, fracture mechanisms, fractal analysis, artificial neural network
- Получение хладостойких металлов наномодифицированием при 3D-печати электродуговой наплавкой с использованием квантово-механического и нейросетевого моделированияProduction of cold-resistant metals by nanomodification in 3D printing by electric arc welding using quantum mechanical and neural network modelingАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Аносов М.С.Anosov M.S.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Колчин П.В.Kolchin P.V.uru.40@mail.ruuru.40@mail.ru
Получение хладостойких металлов наномодифицированием при 3D-печати электродуговой наплавкой с использованием квантово-механического и нейросетевого моделирования
УДК 004.89, 004.94
DOI: 10.36652/0042-4633-2022-9-75-80
Разработана методология наномодифицирования углеродистых сталей при 3D-печати электродуговой наплавкой для повышения их механических свойств и хладостойкости. Легирующий химический элемент выбирается на основании квантово-механических расчетов и оптимизации содержания вводимых в расплав наночастиц с использованием нейросетевого моделирования.
Ключевые слова
3D-печать, хладостойкость, механические и усталостные показатели, сталь 09Г2С
Production of cold-resistant metals by nanomodification in 3D printing by electric arc welding using quantum mechanical and neural network modeling
A methodology is developed for nanomodification of carbon steels during 3D printing by electric arc welding to improve their mechanical properties and cold resistance. The alloying chemical element is selected on the basis of quantum mechanical calculations and optimization of the content of nanoparticles introduced into the melt using neural network modeling.
Keywords
3D printing, cold resistance, mechanical and fatigue properties, 09Г2С steel
- Повышение механических свойств алюминиевых сплавов, получаемых 3D-печатью электродуговой наплавкойImproving the mechanical properties of aluminum alloys obtained by 3D-printing by electric arc weldingАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Аносов М.С.Anosov M.S.Колчин П.В.Kolchin P.V.Клочкова Н.С.Klochkova N.S.uru.40@mail.ruuru.40@mail.ru
Повышение механических свойств алюминиевых сплавов, получаемых 3D-печатью электродуговой наплавкой
УДК 620.17
DOI: 10.36652/0042-4633-2022-12-52-58
Рассматриваются хладостойкость и механические свойства алюминиевого сплава АМг5, полученного аддитивным электродуговым выращиванием. Установлено, что механические свойства сплава, полученного 3D-печатью электродуговой наплавкой, хуже, чем образцов, полученных прокаткой. Квантово-механические расчеты показали, что оптимальное улучшение механических свойств алюминиевых сплавов обеспечивает легирование наночастицами. Особенно эффективно легирование цирконием и титаном, а также интерметаллидами на основе титана.
Ключевые слова
3D-печать, сплав АМг5, наномодифицирование, квантово-механические расчеты, наночастицы, интерметаллиды
Improving the mechanical properties of aluminum alloys obtained by 3D-printing by electric arc welding
The cold resistance and mechanical properties of the АМг5 aluminum alloy obtained by additive electric arc growth are considered. It is established that the mechanical properties of the alloy obtained by 3D printing by electric arc welding are worse than those obtained by rolling. Quantum-mechanical calculations have shown that the optimal improvement of the mechanical properties of aluminum alloys provides alloying with nanoparticles. Alloying with zirconium and titanium, as well as titanium-based intermetallic compounds, is especially effective.
Keywords
3D printing, АМг5 alloy, nanomodification, quantum mechanical calculations, nanoparticles, intermetallic compounds
- Кинетика разрушения стали 09Г2С, полученной 3D-печатью электродуговой наплавкойFracture kinetics of 09Г2С steel obtained by 3D printing by electric arc surfacingАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Аносов М.С.Anosov M.S.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Желонкин М.В.Jelonkin M.V.uru.40@mail.ruuru.40@mail.ru
Кинетика разрушения стали 09Г2С, полученной 3D-печатью электродуговой наплавкой
УДК 620.17
DOI: 10.36652/0042-4633-2023-102-4-343-348
Рассмотрены особенности структурных изменений стали 09Г2С, полученной 3D-печатью электродуговой наплавкой при усталостном нагружении в широком диапазоне температур и амплитуд напряжений в цикле. Исследована кинетика зарождения и роста трещин в исследуемой стали. Для оценки остаточного ресурса предложена нейросетевая модель, учитывающая эволюцию микроструктуры стали 09Г2С в процессе испытаний и их условия.
Ключевые слова
3D-печать, сплав 09Г2С, электродуговая наплавка, микроструктура, полосы скольжения, остаточный ресурс, нейросетевая модель
Fracture kinetics of 09Г2С steel obtained by 3D printing by electric arc surfacing
The features of structural changes in 09Г2С steel obtained by 3D printing by electric arc surfacing under fatigue loading in a wide range of temperatures and stress amplitudes in a cycle are considered. The kinetics of the initiation and growth of cracks in the steel under study is investigated. To estimate the residual life, a neural network model is proposed that takes into account the change in the microstructure of 09Г2С steel during tests and their conditions.
Keywords
3D printing, 09Г2С alloy, electric arc surfacing, microstructure, slip lines, residual life, neural network model
- Научный подход к повышению механических свойств металла при аддитивном выращивании изделийScientific approach to improving the mechanical properties of metal products during their additive growthАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Аносов М.С.Anosov M.S.Колчин П.В.Kolchin P.V.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.uru.40@mail.ruuru.40@mail.ru
Научный подход к повышению механических свойств металла при аддитивном выращивании изделий
УДК 621.9:620.17:620.19
DOI: 10.36652/0042-4633-2023-102-6-513-516
Исследованы причины низкой работоспособности изделий, изготовленных аддитивным выращиванием, в экстремальных условиях эксплуатации. Установлено образование дефектов кристаллического строения на макроуровне на границе раздела формируемых слоев и возникновение высоких внутренних напряжений, которые следует рассматривать как основной фактор снижения механических свойств металлов, формируемых 3D-печатью. Для повышения механических свойств металлов необходима дополнительная термическая обработка.
Ключевые слова
послойное аддитивное выращивание изделий, внутренние напряжения, термическая обработка, повышение механических свойств металлов
Scientific approach to improving the mechanical properties of metal products during their additive growth
The reasons for the low performance of products made by additive growing under extreme operating conditions are investigated. The formation of defects in the crystalline structure at the macrolevel at the interface between the formed layers and the occurrence of high internal stresses are established, which should be considered as the main factor in reducing the mechanical properties of metals formed by 3D printing. To improve the mechanical properties of metals, additional heat treatment is necessary.
Keywords
layer-by-layer additive growth of products, internal stresses, heat treatment, improvement of the mechanical properties of metals
- Влияние структуры металла на усталостную прочность изделий, полученных аддитивным выращиваниемInfluence of metal structure on the fatigue strength of products obtained by additive growthАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Хлыбов А.А.Khlybov A.A.Аносов М.С.Anosov M.S.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.uru.40@mail.ruuru.40@mail.ru
Влияние структуры металла на усталостную прочность изделий, полученных аддитивным выращиванием
УДК 621.9:620.17:620.19
DOI: 10.36652/0042-4633-2023-102-10-826-831
Приведены результаты экспериментальных исследований усталостной прочности образцов, полученных 3D-печатью из разной металлической проволоки при аддитивном выращивании по технологии WAAM. Установлено, что усталостная прочность образцов из коррозионно-стойкой стали 08Х18Н9 выше, чем образцов из мало-углеродистой стали 08Г2С и алюминиевого сплава АМг5. Показано, что усталостная прочность стали 08Х18Н9 связана с ее высокой пластичностью. Предложены пути повышения пластичности металлов.
Ключевые слова
3D-печать, образцы, проволока, металлы, усталостная прочность, пластичность, разрушение
Influence of metal structure on the fatigue strength of products obtained by additive growth
The results of experimental studies of the fatigue strength of specimens obtained by 3D printing from various metal wires during additive growth using the WAAM technology are presented. It is established that the fatigue strength of specimens made of 08Х18Н9 corrosion-resistant steel is higher than that of specimens made of low-carbon 08Г2С steel and АМг5 aluminum alloy. It is shown that the fatigue strength of 08Х18Н9 steel is related with its high plasticity. Ways of increasing the plasticity of metals are proposed.
Keywords
3D printing, specimens, wire, metals, fatigue strength, plasticity, fracture
- Оценка температуры вязко-хрупкого перехода алюмоматричных композиционных материалов при отрицательных температурах с использованием классификации импульсов сигнала акустической эмиссииEstimation of the temperature of the ductile-brittle transition of aluminum matrix composite materials at negative temperatures using classification of acoustic emission signal pulsesАвторы статьиAuthorsАносов М.С.Anosov M.S.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Романов А.Д.Romanov A.D.Романова Е.А.Romanova E.A.Макаров В.С.Makarov V.S.nil_st@nntu.runil_st@nntu.ru
Оценка температуры вязко-хрупкого перехода алюмоматричных композиционных материалов при отрицательных температурах с использованием классификации импульсов сигнала акустической эмиссии
УДК 621.771
DOI: 10.36652/0042-4633-2024-103-1-67-70
Приведены результаты экспериментов по оценке механических свойств, в частности температуры вязко-хрупкого перехода алюмоматричных композиционных материалов при отрицательных температурах с использованием классификации импульсов сигнала акустической эмиссии. Установлено отсутствие данного перехода при температурах до –100 °С и, следовательно, возможно применение алюмоматричных композиционных материалов для изготовления элементов подвески техники, работающей в условиях Арктики и Антарктики.
Ключевые слова
алюмоматричные композиционные материалы, механические свойства, температура, вязко-хрупкий переход
Estimation of the temperature of the ductile-brittle transition of aluminum matrix composite materials at negative temperatures using classification of acoustic emission signal pulses
The results of experiments on assessing the mechanical properties, in particular the temperature of the ductilebrittle transition of aluminum matrix composite materials at negative temperatures using the classification of acoustic emission signal pulses, are presented. It is established that this transition is absent at temperatures down to –100 °C and, therefore, it is possible to use aluminum matrix composite materials for the manufacture of suspension elements for equipment operating in Arctic and Antarctic conditions.
Keywords
aluminum matrix composite materials, mechanical properties, temperature, ductile-brittle transition
- Моделирование схем подачи смазочно-охлаждающей жидкости для горячей штамповки на прессах с использованием модуля вычислительной гидрогазодинамикиModeling of coolant supply circuits for hot die forging on presses using a computational gas-fluid dynamics moduleАвторы статьиAuthorsКруглов В.В.Kruglov V.V.Желонкин М.В.Jelonkin M.V.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Клочкова Н.С.Klochkova N.S.noreas@mail.runoreas@mail.ru
Моделирование схем подачи смазочно-охлаждающей жидкости для горячей штамповки на прессах с использованием модуля вычислительной гидрогазодинамики
УДК 621.979.08
DOI: 10.36652/0042-4633-2024-103-1-71-78
Рассматривается моделирование схем подачи смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ) для горячей штамповки на прессах в модуле вычислительной гидрогазодинамики. Приведены этапы моделирования для решения задачи оптимизации схем подачи СОЖ с целью анализа равномерного распределения смазки по рабочим поверхностям штампа и анализа их температурных полей. Рассмотрены порядок построения, начальные и граничные условия, цели и результаты расчетов.
Ключевые слова
вычислительная гидродинамика, горячая объемная штамповка, численное моделирование, схема подачи СОЖ, форсунки, температурный режим, смазочные материалы, оптимизация
Modeling of coolant supply circuits for hot die forging on presses using a computational gas-fluid dynamics module
The modeling of cutting fluid (coolant) supply circuits for hot die forging on presses in the computational gasfluid dynamics module is considered. The modeling stages are presented to solve the problem of optimizing coolant supply schemes in order to analyze the uniform distribution of lubricant over the working surfaces of the die and analyze their temperature fields. The order of construction, initial and boundary conditions, goals and calculation results are considered.
Keywords
computational fluid dynamics, hot die forging, numerical modeling, supply circuit, cutting fluid, nozzle, temperature regime, lubricant, optimization
- Повышение механических свойств материалов, полученных аддитивным электродуговым выращиваниемIncreasing the mechanical properties of materials obtained by additive electric arc growingАвторы статьиAuthorsКабалдин Ю.Г.Kabaldin Yu.G.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Аносов М.С.Anosov M.S.Клочкова Н.С.Klochkova N.S.Давыдов А.М.Davyidov A.M.uru.40@mail.ruuru.40@mail.ru
Повышение механических свойств материалов, полученных аддитивным электродуговым выращиванием
УДК 621.9, ;620.17
DOI: 10.36652/0042-4633-2024-103-2-148-153
Исследованы механические свойства материалов, полученных аддитивным электродуговым выращиванием. Установлено, что термическая и вибрационная обработки снижают анизотропию и улучшают свойства материалов, эксплуатируемых при низких температурах. С учетом этого показана целесообразность термической обработки малогабаритных деталей и вибрационной обработки в других случаях.
Ключевые слова
3D-печать, технология WAAM, металл, усталостная прочность, пластичность, разрушение
Increasing the mechanical properties of materials obtained by additive electric arc growing
The mechanical properties of materials obtained by additive electric arc growth are studied. It is established that thermal and vibration treatments reduce anisotropy and improve the properties of materials operated at low temperatures. Taking this into account, the feasibility of the heat treatment of small-sized parts and the vibration treatment in other cases is shown.
Keywords
3D printing, WAAM technology, metal, fatigue strength, plasticity, fracture
- Расширение технологических возможностей и модернизация вертикально-фрезерного станка для гибридной обработкиExpansion of technological capabilities and modernization of a vertical milling machine for hybrid processingАвторы статьиAuthorsШатагин Д.А.Shatagin D.A.Желонкин М.В.Jelonkin M.V.Клочкова Н.С.Klochkova N.S.Давыдов А.М.Davyidov A.M.noreas@mail.runoreas@mail.ru
Расширение технологических возможностей и модернизация вертикально-фрезерного станка для гибридной обработки
УДК 621.914.4
DOI: 10.36652/0042-4633-2024-103-10-829-834
Рассматривается модернизация фрезерного вертикально-консольного станка с ЧПУ ГФ2171 и АСИ для гибридной обработки с заменой электроавтоматики и системы управления. Описан функционал модульной системы 3D-печати металлами для фрезерных станков с ЧПУ с функцией быстросменности и исключением подналадки сварочной проволоки для изготовления заготовок. Обеспечивается механическая обработка на одном оборудовании с возможностью смены наплавляемого материала в автоматическом режиме.
Ключевые слова
металлообрабатывающий станок с ЧПУ, модернизация, гибридная обработка, 3D-печать, электродуговая наплавка, система быстросменности, сварочная проволока, модульная система
Expansion of technological capabilities and modernization of a vertical milling machine for hybrid processing
The paper considers the modernization of the vertical cantilever milling machine with ГФ2171 CNC and automatic tool change for hybrid processing with the replacement of electric automation and control system. The functionality of the modular system of 3D metal printing for CNC milling machines with a quick-change function and the exclusion of the adjustment of the welding wire for the manufacture of blanks is described. Mechanical processing is provided on one equipment with the ability to change the deposited material in automatic mode.
Keywords
CNC metalworking machine, modernization, hybrid processing, 3D printing, electric arc surfacing, quickchange system, welding wire, modular system
- Механические свойства биметалла, полученного электродуговой наплавкой проволок ER-70S-6 и ER316LSIMechanical properties of bimetal obtained by electric arc surfacing of ER-70S-6 and ER316LSI wiresАвторы статьиAuthorsШатагин Д.А.Shatagin D.A.Желонкин М.В.Jelonkin M.V.Клочкова Н.С.Klochkova N.S.Чернигин М.А.CHernigin M.A.Мордовина Ю.С.Mordovina YU.S.noreas@mail.runoreas@mail.ru
Механические свойства биметалла, полученного электродуговой наплавкой проволок ER-70S-6 и ER316LSI
УДК 621.791.92:669.14.018.45
DOI: 10.36652/0042-4633-2025-104-8-692-697
Рассматривается изготовление образцов электродуговой наплавкой проволок ER-70S-6 и ER316LSI и их композитных сочетаний с применением технологии WAAM. Исследуются показатели механических свойств полученных образцов.
Ключевые слова
3D-печать, электродуговая наплавка, технология WAAM, механические свойства, проволока, слоистые композитные образцы
Mechanical properties of bimetal obtained by electric arc surfacing of ER-70S-6 and ER316LSI wires
The production of samples by electric arc surfacing of ER-70S-6 and ER316LSI wires and their composite combinations using WAAM LSI technology is considered. The mechanical properties of the obtained samples are studied.
Keywords
3D-printing, electric arc surfacing, WAAM technology, mechanical properties, wire, layered composite samples
- Концепция цифрового двойника металлообрабатывающего оборудования с применением методов машинного обучения в задаче вибродиагностикиThe concept of a digital twin of metalworking equipment using machine learning methods in the problem of vibration diagnosticsАвторы статьиAuthorsМанцеров С.А.Mantserov S.A.Желонкин М.В.Jelonkin M.V.Шатагин Д.А.Shatagin D.A.Мансуров Р.Ш.Mansurov R.Sh.noreas@mail.runoreas@mail.ru
Концепция цифрового двойника металлообрабатывающего оборудования с применением методов машинного обучения в задаче вибродиагностики
УДК 621.9:620.179:004.852
DOI: 10.36652/0042-4633-2025-104-12-1042-1050
Разработана концепция интеллектуальной системы вибродиагностики технологического оборудования на основании архитектуры цифрового двойника, использующей методы машинного обучения и интегрированной с российскими и международными стандартами. Показаны возможности комплексной оценки технического состояния оборудования на основании мультипараметрических данных и прогноза остаточного ресурса методами машинного обучения и анализа трендов деградации.
Ключевые слова
оборудование, техническое обслуживание, вибродиагностика, безразборная диагностика, адаптивный цифровой двойник, динамический паспорт, искусственные нейронные сети, предиктивная аналитика, интеллектуальный мониторинг, мультипараметрический анализ, алгорит
The concept of a digital twin of metalworking equipment using machine learning methods in the problem of vibration diagnostics
The concept of an intelligent vibration diagnostics system for technological equipment is developed based on a digital twin architecture, employing machine learning methods and integrated with Russian and international standards. The capabilities of a comprehensive assessment of the technical condition of equipment based on multiparametric data and residual service life prediction using machine learning methods and degradation trend analysis are shown.
Keywords
equipment, maintenance, vibration diagnostics, in-place diagnostics, adaptive digital twin, dynamic passport, artificial neural networks, predictive analytics, intelligent monitoring, multiparametric analysis, machine learning algorithms
- Архитектура модульной роботизированной киберфизической системы гибридной обработкиArchitecture of a modular robotic cyber-physical system for hybrid processingАвторы статьиAuthorsШатагин Д.А.Shatagin D.A.Желонкин М.В.Jelonkin M.V.Давыдов А.М.Davyidov A.M.
Архитектура модульной роботизированной киберфизической системы гибридной обработки
УДК 681.518:621.865.8
DOI: 10.36652/0042-4633-2026-105-8-627-638
Предлагается архитектура киберфизической системы гибридной аддитивно-механической обработки, ориентированная на модернизацию действующего станочного парка и снижение непроизводительных потерь станочного времени, связанных с длительной WAAM-наплавкой и межоперационным охлаждением.
Ключевые слова
WAAM, DED, гибридная обработка, киберфизическая система, роботизированная наплавка, нулевое базирование, портальная система перемещения, адаптивное управление
Architecture of a modular robotic cyber-physical system for hybrid processing
A cyber-physical system architecture for hybrid additive-mechanical machining is proposed, aimed at modernization of existing machine tools and reducing machine inefficient losses associated with time-consuming WAAM surfacing and interoperational cooling.
Keywords
WAAM, DED, hybrid machining, cyber-physical system, robotic surfacing, zero-based positioning, gantry system, adaptive control
