Рассмотрены вопросы работоспособности впервые внедряемых в РФ тонкостенных штанговых скважинных насосов API. Проанализированы реальные случаи коррозионной усталости штоков насосных при работе в условиях циклического нагружения в агрессивных средах, приводящей к преждевременному разрушению. Высокий комплекс механических свойств, как и удовлетворительное металлургическое качество, не способны предотвратить усталостное разрушение, а лишь отложить его во времени. Усталость и ее частный, еще более опасный вид, коррозионная усталость, весьма избирательно разрушают детали в наиболее опасных местах, являющих концентраторы напряжений, в том числе конструкционные. Даже в простых деталях напряжения в таких концентраторах, как резьба, превышают более чем пятикратный уровень номинальных напряжений, имеющих место в отдалении от опасных зон концентраций напряжения. Величина концентрации напряжений может быть рассчитана как классическим аналитическим методом по модифицированным формулам Инглиса, так и современными способами компьютеризированного расчета методом конечных элементов. Как ясно из графического вида распределения напряжений, максимально нагруженные микрообъемы материала составляют мизерную долю от всего объема детали. Коррозионная усталость со свойственными ей коррозионными проявлениями не имеет безопасного предела выносливости за счет развития коррозионных повреждений в виде развивающихся и множащихся кратеров (питтинговая коррозия). Даже незначительные коррозионные повреждения в концентраторах напряжения существенно повышают и без того высокие напряжения. В рассмотренном примере напряжения после коррозии возросли на 29 % за счет образования коррозионного полусферического кратера на впадине резьбы. В реальности коррозионные повреждения не имеют правильной формы и по всей видимости повышают напряжения еще больше. Приведены рекомендации по предупреждению коррозионной усталости в виде мероприятий различного уровня сложности: от практически не нуждающихся в дополнительных затратах до требующих систематического организационного освоения и последующего поддержания.

Изучены однокомпонентные покрытия TiN и TiAlN, полученные PVD-методом. Микроструктурный анализ покрытий проведен с использованием микроскопа Ultra 55, структурный анализ осуществлен на дифрактометре «ДРОН-4», функциональные свойства изучены на приборе Micro-combi tester и трибологической установке AE-5 по схеме «палец - диск». Ионное травление и микроструктурный анализ многослойного покрытия TiAlN-TiN-TiAlN проведены на установке Hitachi IM4000. Определены физико-механические и трибологические свойства однокомпонентных покрытий в зависимости от их фазового состава и структурных характеристик. Выявлен оптимальный фазовый состав слоя TiAlN и слоя TiN, при котором формируется высокая микротвердость, стойкость покрытия к деформациям, низкий коэффициент трения. Так, для слоя TiAlN оптимальным составом является достижение максимальной объемной доли фазы h-Ti3Al2N2, а для слоя TiN оптимальным составом является достижение наибольшей объемной доли фазы с-TiN. Установленные зависимости функциональных свойств покрытий TiN и TiAlN от их фазового состава, параметров микроструктуры послужили основой для проектирования многослойного покрытия TiAlN-TiN-TiAlN. Чередующиеся слои TiAlN и TiN обладают оптимальными фазовыми и структурными характеристиками и комплексом высоких эксплуатационных характеристик. Проведены промышленные испытания штоков запорной арматуры, упрочненных многослойными покрытиями TiAlN-TiN-TiAlN в условиях контактной нагрузки, температуры и воздействии реагентов рабочей среды. Результаты испытаний показали увеличение ресурса службы штоков, упрочненных многослойным покрытием TiAlN-TiN-TiAlN, в сравнении с неупрочненными в 3…3,5 раза.

На основании анализа результатов экспериментальных исследований зависимости температуры резания и поперечной усадки стружки от скорости резания приводится методика назначения скорости резания при черновом точении и растачивании крупногабаритных деталей ракетной техники из титанового сплава ВТ6 с учетом обеспечения безопасных условий обработки на основании регулирования величины усадки стружки. В отличие от большинства конструкционных материалов, усадка стружки у титановых сплавов может быть «отрицательной». То есть может происходить утонение стружки. Это в некоторых случаях может быть опасным, так как образование тонкой стружки и тем более пыли в процессе стружкообразования приводит к ее воспламенению с интенсивным горением. Одним из главных факторов, влияющих на производительность механической обработки, является скорость резания, чем выше скорость, тем выше производительность. Однако при обработке крупногабаритных деталей ракетной техники на предприятии в настоящее время используются металлорежущее оборудование, не имеющее системы охлаждения. Таким образом, во избежание образования «отрицательной» стружки и ее воспламенения необходимо тщательно подбирать режимы резания. В результате исследований установлено, что в зависимости от назначаемой скорости резания необходимо выбирать подачу режущего инструмента таким образом, чтобы толщина получаемой стружки с учетом величины усадки стружки была бы больше 0,07 мм. Для достижения требуемой величины шероховатости обрабатываемой поверхности, в случае увеличения подачи режущего инструмента, необходимо геометрическим образом выбирать величину радиуса скругления при вершине резца.

Исследуется анизотропное одномодовое оптическое волокно типа Panda с диаметром по кварцу 80 мкм, покрытое двухслойным полимерным защитно-упрочняющим покрытием (ЗУП) диаметром 167 мкм, которое используется для изготовления чувствительного контура оптоволоконного гироскопа. Моделируется промежуточное испытание волновода после изготовления: волокно с силой натяжения 0,2 Н наматывается в один ряд на алюминиевую катушку и подвергается термоциклированию по заданному закону в диапазоне эксплуатационных температур °C. В рамках работы рассмотрено 7 вариантов соотношений внутреннего и внешнего ЗУП при сохранении общего диаметра волокна с учетом гетерогенных свойств конструктивных элементов, вязкоупругих свойств материалов ЗУП и контактного взаимодействия волокна с катушкой без учета трения по сопрягаемым поверхностям. В рассматриваемый диапазон температур частично попадают релаксационные переходы в обоих слоях ЗУП, что приводит к появлению деформации ползучести и изменению многих физико-механических характеристик материала. Поведение материалов ЗУП описывается теорией линейной вязкоупругости средствами модели Prony, для учета влияния температуры на свойства материалов ЗУП используется температурно-временная аналогия, описываемая уравнением Вильямса - Ланделла - Ферри. В результате численных экспериментов получены зависимости, описывающие эволюции напряженно-деформированного состояния в волокне, максимального контактного давления на границе и изменение показателя преломления в светопроводящей жиле. Изменение температуры во время термоцикла оказывает влияние на напряженно-деформированное состояние (НДС) всего волокна и светопроводящей жилы при всех рассматриваемых соотношениях ЗУП. При увеличении процентного соотношения внутреннего слоя наблюдается более нелинейный характер деформационного поведения. Релаксационные переходы в материалах оказывают влияние не только на НДС системы, но и на контактное давление, что связано с непрерывным изменением площади контактного взаимодействия под воздействием температуры. Установлено, что оптимальной является толщина внутреннего ЗУП в диапазоне от 30 до 70 % от общей толщины ЗУП. Требуется дополнительное исследование влияния толщины на волновод вблизи стандартного соотношения толщин ЗУП.

Представлены результаты исследования основных закономерностей формирования структуры и свойств жаропрочного титанового сплава ВТ-20 системы Ti-Al-V-Mo-Zr в ремонтных технологиях аргонодуговой и лазерной порошковой наплавок. Существенным недостатком технологий восстановительной наплавки являются некоторые структурные особенности формирования наплавленного материала, в частности, вероятность появления несплавлений как по границе с основным металлом, так и между наплавленными слоями, неблагоприятная структура, анизотропия и, как следствие, снижение механических свойств. Лазерная порошковая наплавка производилась на установке MLS FL 040 на базе волоконно-оптического диодного лазера. Аргонодуговая наплавка осуществлялась на типовом оборудовании. Были проведены структурные исследования наплавленного материала, зон сплавления между слоями с применением световой микроскопии, проведены количественный металлографический анализ и испытания прочностных свойств. Микроструктура наплавленного металла состоит из пластинчатой α-фазы, что типично для псевдо-α-сплавов с очень невысоким коэффициентов β-стабилизации, к которым относится сплав ВТ-20. Исследован уровень дефектности наплавленного материала, морфология структуры наплавленных слоев. Установлено, что структура наплавленного лазерной технологией материала имеет существенно более низкий уровень дефектности наплавок: пор и трещин не выявлено, участки несплавлений незначительны по протяженности. Показано, что лазерная порошковая наплавка способствует измельчению структуры наплавленного титанового сплава, повышению дисперсности пластин α-фазы, что сопровождается ростом микротвердости до среднего уровня 250 HV. В качестве основной ремонтной технологии для выбранных изделий из титановых сплавов предложена технология лазерной порошковой наплавки.