Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение

Определение эффективной мощности сварочной дуги qi имеет важное значение, так как без этой величины сложно выполнять расчеты значений температуры в свариваемых изделиях. Обычно для определения qi свободной сварочной дуги используют эффективный КПД η. Однако ряд исследований по значениям этого коэффициента для дуги прямой полярности в аргоне с неплавящимся электродом дает диапазон η = 0,21…0,9, что недостаточно при современных требованиях к точности расчета термических циклов шва и зоны термического влияния, определяющих структуры сварных соединений. Для расчета qi свободной сварочной дуги использована формула значений температуры от неподвижного точечного источника тепла на поверхности плоского слоя и опытные значения лицевых диаметров точек после наплавки на пластину их высоколегированной стали толщиной 3,7 мм. Поиск qi по диаметру точки производили путем решения уравнения с помощью компьютерной программы, реализованной на языке программирования С#. Для поиска использовали метод дихотомии. В качестве коэффициентов модели использовали усредненные значения, рекомендуемые в литературе. Экспериментальные значения эффективной мощности определялись с помощью калориметрирования нагретых неподвижной сварочной дугой образцов при токах 80 и 100 А. Сравнение расчетных и экспериментальных удельных эффективных мощностей на 1 А тока дуги показало, что расчетные мощности на 10-12 % меньше опытных значений. Отсюда следует вывод, что расчеты размеров проплавления швов с использованием калориметрической мощности нуждаются в корректировке объемной теплоемкости металла, по сравнению с используемой усредненной объемной теплоемкостью, рекомендованной в литературе. Такой подход позволяет оценить применимость той или иной математической модели процесса для расчета значений температуры в изделии.

Приведены результаты исследования условий деагломерации углеродсодержащих суспензий на основе различных гидрофильных сред. В качестве углеродного сырья использовали многостенные углеродные нанотрубки торговой марки «Таунит» («НаноТехЦентр», г. Тамбов). Ключевая методика представленных экспериментов - жидкофазная эксфолиация углеродных структур под воздействием ультразвука. Исследования проводили методами фотонной корреляционной спектроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния света, атомно-силовой и сканирующей электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа. Установлено, что обработка нанотрубок в ультразвуковой ванне в течение 30 мин не обеспечивает их однородной дисперсии в гидрофильной среде. Образуются агломераты различного типа в зависимости от вида стабилизирующей добавки. Наилучшей диспергационной средой для введения МУНТ в керамические матрицы является водный раствор неионогенного ПАВ Tвин-80. При выдержке суспензии диспергированных МУНТ в течение 7 сут интенсивность характерных для углеродных наноструктур пиков на КР-спектрах возрастает. Суспензия на основе поливинилового спирта может быть использована только в свежеприготовленном состоянии. Количество слоев в МУНТ соответствует исходному материалу. Ультразвуковая обработка в среде окислителя (NH4)2S2O8 в течение 30 мин приводит к образованию тонкой пленки на поверхности, а не равномерно распределенных в дисперсионной среде агломератов. По известным формулам рассчитаны размер кристаллитов, межслоевое расстояние, количество слоев в МУНТ, внутренний диаметр и средний размер нанотрубок после диспергирования в среде окислителя. Выдержка таких суспензий в течение 7 сут приводит к получению более плотной пленки из окисленных нанотрубок на поверхности.

Многослойные пленки Ti1- х Al x N наносились на твердосплавные пластины с использованием электродугового испарения катодов Ti и Al. Катоды охлаждались наиболее часто используемыми промышленными методами: проточной или оборотной водой. Результаты показали, что испарение алюминия при температуре выше температуры плавления и недостаточное охлаждение катода сопровождаются фазовым превращением твердое тело → жидкость, потерей жесткости и увеличением объема катодного пятна, вытеснением расплава из кратеров с образованием микроструй и большого количества дефектных микрокапель на поверхности и в теле пленки, перераспределением фазового и элементного состава по поверхности подложки и катода. Такие явления вызваны снижением теплопроводности Al в катодном пятне в 2,5 раза, его плотности на 15 %, прочности в 30 раз, вязкости в 7 раз, ускорением кристаллографической анизотропии, резким уменьшением модуля сдвига, двойным увеличением энтропии и увеличением коэффициента теплового расширения. Повышение температуры катодного пятна Ti с низкой теплопроводностью ускоряет различную динамику коэффициента теплового расширения и модуля Юнга и приводит к появлению термических и механических напряжений. Создана модель теплофизических и физико-механических свойств катодных материалов для прогнозирования поведения катодов при их испарении.

Посвящена осмыслению экспериментальных результатов, полученных на основе термодинамических расчетных диаграмм состояния Fe-N для выводов и прогностических оценок при изучении взаимодействия азота и чистого железа при различных значениях температуры. Рассмотренная ранее модель равновесия α-γ' плохо работает при значениях температуры ниже 200 оС. Видимо, авторы при выводе уравнений для соответствующего равновесия не смогли достаточно корректно и точно оценить некоторые особенности взаимодействия α-γ'. В данной работе термодинамическую оценку диаграммы железо-азот давали, используя модель двух подрешеток для твердых фаз. Описание твердых растворов внедрения с достаточной точностью возможно с помощью использования мольных частей занятых и незанятых мест в решетке как концентрационных единиц. Свободную энергию рассматривали как сумму свободных энергий гипотетических участков заполненных и незаполненных междоузельных мест. Проведены расчеты равновесия системы α-γ' и определена растворимость азота в a-Fe при значениях температуры 100-600 OC. Полученные данные привели к пересмотру и уточнению модели равновесия a-g'. На основании проведенных вычислений подтверждена тенденция к увеличению растворимости азота в a-Fe при понижении температуры до уровня ниже 190 °C. Выдвинуто предположение о существовании новой фазы, полученной в результате перитектоидной реакции (a-фаза + g'-фаза = b-фаза) при температуре в диапазоне 180-170 °С. Показано, что на диаграмме состояний Fe-N есть зоны, которые не описаны адекватно в существующих термодинамических моделях, и в этом направлении еще предстоит проделать большую работу.

Обеспечение заданной производительности электроэрозионной обработки при минимальном износе электрода-инструмента является актуальной научно-технической задачей, определяющей эффективность технологического процесса. Целью работы является изучение влияния структуры электрода-инструмента на эффективность эрозионной обработки материалов. В основе технологического процесса обработки заготовок электроэрозионными методами лежит физическое воздействие на обрабатываемую поверхность импульсов электрических разрядов. От физико-механических свойств электрода-инструмента и электрода-детали зависят выходные параметры процесса обработки. На основе проведенных литературных исследований установлено, что обеспечение равномерной структуры материала электрода-инструмента позволяет повысить его эксплуатационные характеристики. Более эффективную электроэрозионную обработку металла можно осуществлять при получении электрода-инструмента с заданной, направленной структурой. Одним из основных параметров, влияющих на электроэрозионные свойства инструмента, является электропроводность. Электрические характеристики электроэрозионного процесса обработки материалов влияют на производительность и качество обработки. Микроструктура электрода-инструмента оказывает активное влияние на изменение электрических характеристик. От исходной структуры электрода-инструмента зависит и характер его эрозионного разрушения, и характер эрозионного разрушения обрабатываемого материала, однако у этих процессов существуют принципиальные различия. При повышении энергии единичного импульса скорость эрозионного разрушения электрода носит выраженный немонотонный характер, тогда как монотонно возрастает скорость объемного съема обрабатываемого материала. Для исследования влияния микроструктуры материала электродов на процесс эрозионной обработки было получено три вида литых заготовок из латуни ЛЦ40С, два из которых были получены с применением холодильников. По результатам металлографического анализа можно заключить, что применение холодильников позволило получить микроструктуру с преобладающей столбчатой структурой. Было выполнено по три реза каждым электродом. В результате микроструктура с преобладающей столбчатой структурой, полученная с применением холодильников, позволила получить более высокие показатели по эффективности процесса эрозионной обработки. При использовании электродов, полученных по технологии, обеспечивающей более высокую электропроводность и более высокую микротвердость, технологическое время уменьшается.

Актуальность исследования обусловлена современными тенденциями в области высшего образования и постоянно растущей конкуренцией среди национальных исследовательских университетов России. Вопросы оценки качества высшего образования представлены в положениях государственных программ и требуют постоянной проработки на уровне вузов. В настоящее время не существует единой (рекомендуемой) методики оценки образовательной деятельности вуза по ряду причин. Следовательно, возникает необходимость разработки методики внутренней оценки образовательной деятельности в рамках конкретного университета с учетом особенностей его организационной и процессной структур. Для более тщательной проработки данного вопроса рассмотрено понятие качества с позиций образовательной организации высшего образования. Применялись методы анализа, в том числе контент-анализ сайтов, систематизации, проектирования и моделирования, а также визуального представления данных. Выявлены составляющие качества образовательной деятельности вуза по уровням: технический, технологический, производственный, управленческий, этический и мировой. Проанализированы основные элементы, определяющие качество образовательной услуги в вузе. Определены особенности образовательной услуги с точки зрения потребителей. Разработаны элементы внутренней системы оценки качества образовательной деятельности, характеризующей образовательные услуги университета для потребителей и других заинтересованных сторон. На основе проведенных исследований была смоделирована схема внутренних и внешних факторов и элементов, определяющих качество образовательной услуги в вузе. Предложена система оценки качества образовательных услуг вуза на основе процессного подхода в системе менеджмента качества университета, которая представляет собой совокупность критериальных элементов: система менеджмента качества вуза; результативность процессов, образовательная программа, компетенции обучающихся, показатели кафедры, удовлетворенность потребителей образовательных услуг и заинтересованных сторон, успешность выпускников. Определены объекты и уровни оценивания. Разработана алгоритмическая блок-схема проведения оценки качества образовательных услуг.