vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2020-65-4-404-412vestift-627Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, МЕТАЛЛУРГИЯMATERIALS SCIENCES AND ENGINEERING, METALLURGYОптимизация технологических факторов магнитно-электрического упрочненияOptimization of technological factors of magneticelectric strengtheningАкуловичЛ. М.AkulovichL. M.

Акулович Леонид Михайлович – доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технологии металлов

пр. Независимости, 99/2, 220023, Минск

Leonid M. Akulovich – D. Sc. (Engineering), Professor, Professor of the Department Metal Technologies

99/2, Nezavisimosti Ave., 220023, Minsk

leo-akulovich@yandex.ruМирановичА. В.MiranovichA. V.

Миранович Алексей Валерьевич – кандидат технических наук, декан факультета технического сервиса в АПК, доцент

пр. Независимости, 99/2, 220023, Минск

Alexey V. Miranovich – Ph. D. (Engineering), Dean of the Farm Machinery Service Faculty

99/2, Nezavisimosti Ave., 220023, Minsk

dekanatfts@yandex.byДечкоМ. М.DechkoM. M.

Дечко Михаил Михайлович – кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры моделирования и проектирования

пр. Независимости, 99/2, 220023, Минск

Mikhail M. Dechko – Ph. D. (Engineering), Associate Professor, Associate Professor of the Department Simulation and Design

99/2, Nezavisimosti Ave., 220023, Minsk

mdechko@rambler.ruБелорусский государственный аграрный технический университетBelarus State Agrarian Technical University202031122020654404–412Copyright © Акулович Л.М., Миранович А.В., Дечко М.М., 20202020Акулович Л.М., Миранович А.В., Дечко М.М.Akulovich L.M., Miranovich A.V., Dechko M.M.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/627

. С целью определения оптимальных значений технологических факторов магнитно-электрического упрочнения (МЭУ) выполнено экспериментальное исследование процесса нанесения покрытия из ферромагнитного порошка Fe – 2 % V на детали из стали 30ХГС (ГОСТ 4543-71). В качестве параметров оптимизации МЭУ приняты производительность процесса и сплошность покрытия. Методом планирования экспериментов на основе 5-факторного центрального композиционного ротатабельного униформ-плана получены стохастические модели в виде регрессионных уравнений второго порядка. Установлено, что технологическим фактором, наиболее влияющим на оба параметра, является величина магнитной индукции в рабочем зазоре. С ее возрастанием производительность процесса и сплошность покрытия увеличиваются нелинейно до предельного максимального значения, что объяснено механизмом формирования в рабочем зазоре токопроводящих цепочек с различной электрической проводимостью и различным направлением относительно магнитных силовых линий. Для определения оптимального режима МЭУ решены задачи поиска максимумов наибольшей производительности и сплошности покрытия в границах исследованного факторного пространства. Найденные оптимальные по каждому отдельному параметру режимы МЭУ совпадают только по величине магнитной индукции и плотности разрядного тока. Оптимальные значения остальных управляющих факторов лежат в разных областях факторного пространства для разных параметров оптимизации. Для поиска компромиссных по обоим критериям режимов МЭУ решена задача многокритериальной оптимизации. Полученное решение указывает, что наибольшее влияние на производительность процесса и сплошность покрытия в области компромиссных режимов оказывает плотность разрядного тока. При этом высокая сплошность покрытия достигается при одновременном увеличении плотности разрядного тока и окружной скорости обрабатываемой детали, что способствует более равномерному распределению интенсивно наносимой массы ферромагнитного порошка на обрабатываемую поверхность. Определены предпочтительные технологические режимы процесса МЭУ по обобщенному критерию оптимальности.

In order to determine the optimal values of technological factors for electromagnetic hardening process (EMHP), an experimental study of the process of applying ferromagnetic Fe – 2 % V powder coating on 30ХГС (GOST 4543- 71) steel parts was conducted. The process productivity and coating continuity were selected as the target parameters for the EMHP optimization. By applying the experimental design method, based on 5-factor central composite rotatable uniform plan, we have created stochastic models, expressed in regression functions of the second order. It has been determined that the magnetic induction value in the working gap is the most significant technological factor, affecting both target parameters. With the increasing induction magnitude the process productivity and the coating continuity increase non-linearly until the maximum limit value, which was attributed to the forming of current-conductive chains in the working gap, that have varying electrical conductivity and different directions relative to the lines of magnetic field forces. In order to determine the optimal EMHP mode we have solved the problems of finding maximums for greatest productivity and coating continuity within the constraints of the studied factor range. The discovered EMHP-modes, optimal for each separate parameter, coincide only in the value of the magnetic induction and the discharge density. The optimal values for the other control factors belong to different areas of factor range for different optimization parameters. To determine the EMHP modes, balanced against the both parameters, the problem of multicriteria optimization was solved. The obtained solution reveals that the density of discharge currents produces the biggest impact on the process productivity and the coating continuity within the balanced modes. At the same time the high continuity of the coating is achieved by the supplementing increase of peripheral speed of the processed workpiece, which leads to evener distribution of the intensively supplied mass of the ferromagnetic powder on the treated surface. The recommended technological modes of EMHP have been determined, based on the generalized optimality criteria.

магнитная индукцияплотность разрядного токарабочий зазорферромагнитный порошокматематическое моделированиесплошность покрытияmagnetic inductiondischarge densityworking gapferromagnetic powdermathematical modellingcoating continuityReferencesСокоров, И. О. Технология упрочнения тяжелонагруженных деталей газотермическим напылением / И. О. Сокоров, Н. В. Спиридонов, М. В. Нерода. – Барановичи: РИО БарГУ, 2012. – 183 с.Sokorov I. O., Spiridonov N. V., Neroda M. V. Technology of Strengthening of Heavy-Loaded Parts by Gas-Thermal Spraying. Baranovichi, Editorial Publishing Department of Baranovichi State University, 2012. 183 p. (in Russian).Перемитько В. В. Оптимизация режимов дуговой наплавки под флюсом по слою легирующей шихты деталей ходовой части гусеничных машин / В. В. Перемитько, Д. Г. Носов // Автоматическая сварка. – 2015. – № 5–6. – С. 49–52.Peremitko V. V., Nosov D. G. Optimization of flux-core arc welding along the layer of alloying charge of caterpillar machine running gear parts. Avtomaticheskaya svarka= Automatic Welding, 2015, no. 5–6, pp. 49–52 (in Russian).Водин, Д. В. Магнитно-импульсная обработка как перспективный метод повышения износостойкости металлорежущего инструмента / Д. В. Водин // Технические науки: проблемы и перспективы: материалы III Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, июль 2015 г.). – СПб.: Свое издательство, 2015. – С. 67–70.Vodin D. V. Magnetic pulse processing as an innovative method for increasing wear resistance of the metal cutting tool. Tekhnicheskie nauki: problemy i perspektivy: materialy III Mezhdunar. nauch. konf. (g. Sankt-Peterburg, iyul’ 2015 g.) [Technical Sciences: Proceedings of the III International Scientific Conference (St. Petersburg, July 2015)]. St. Petersburg, 2015, pp. 67–70 (in Russian).Акулович, Л. М. Магнитно-электрическое упрочнение поверхностей деталей сельскохозяйственной техники / Л. М. Акулович, А. В. Миранович. – Минск: БГАТУ. – 2016. – 236 с.Akulovich L. M., Miranovich A. V. Magnetic-Electric Strengthening of the Surfaces of Agricultural Machinery Parts. Minsk, Belarus State Agrarian Technical University, 2016. 236 p. (in Russian).Технологические основы обработки изделий в магнитном поле / П. И. Ящерицын [и др.]. – Минск: ФТИ НАН Беларуси, 1997. – 416 с.Yashcheritsyn P. I., Kozhuro L. M., Rakomsin A. P., Sergeev L. E., Sidorenko M. I.Process Fundamentals of Part Processing in Magnetic Field. Minsk, Physical-Technical Institute of the National Academy of Sciences of Belarus, 1997. 416 p. (in Russian).Ракомсин, А. П. Упрочнение и восстановление изделий в электромагнитном поле / А. П. Ракомсин; под общ. ред. П. А. Витязя. – Минск: Парадокс, 2000. – 201 с.Rakomsin A. P. Strengthening and Restoration of Parts in Electromagnetic Field. Minsk, Paradox Publ., 2000. 201 p. (in Russian).Федосенко А. С. Оптимизация условий получения механически легированных композиционных порошковых материалов для напыления износостойких плазменных покрытий / А. С. Федосенко, Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко // Вестн. Белорус.-Рос. ун-та. – 2016. – № 3 (52). – С. 107–120.Fedosenko A. S., Lovshenko G. F., Lovshenko F. G. Optimization of the production of mechanically alloyed composite powder materials for wear-resistant sprayed plasma coatings. Vestnik Belorussko-Rossiiskogo universiteta [Bulletin of the Belarusian-Russian University], 2016, no. 3(52), pp. 107–120 (in Russian).Лавров, В. В. Методы планирования и обработки результатов инженерного эксперимента / В. В. Лавров, Н. А. Спирин. – Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ–УПИ, 2004. – 257 с.Lavrov V. V., Spirin N. A. Methods for Engineering Experiment Design and Evaluation. Ekaterininburg,Ural State Technical University – UPI, 2004. 257 p. (in Russian).Seber, G. A. F. Linear Regression Analysis. / G. A. F. Seber, A. J. Lee. – Hoboken, New Jersey: Wiley, 2012 – 458 p.Seber G. A. F., Lee A. J. Linear Regression Analysis. Hoboken, New Jersey, Wiley, 2012. 458 p.Miller S. H. Experimental design and statistics / S. H. Miller. – London: Routledge, 2015 – 186 p.Miller S. H. Experimental Design and Statistics. London, Routledge, 2015. 186 p.Производительность и качество наплавки при коаксиальной подаче лазерного излучения и газопорошковой смеси (струи) / К. Зангa и [др.] // Электронная обработка материалов. – 2015. – №51 (4). – С. 34–41.Zang K., Yao D., Kovalenko V. S., Anyakin N., I., Kondrashev P. V., Zhuk P.O., Stepura A. N. Efficiency and quality of build-up when using coaxial supply of laser radiation and gas-powder mixture (jets)]. Elektronnaya obrabotka materialov= Surface Engineering and Applied Electrochemistry, 2015, no. 51 (4), pp. 34–41 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.