Введение. Газовые разряды с жидкими электродами рассматриваются как перспективный инструмент для улучшения адгезионных свойств и подготовки поверхностей под нанесение покрытий. В литературе подробно изучены тлеющие и дуговые разряды с электролитическими электродами, однако большинство работ сосредоточено на конфигурациях с неподвижным электролитом. Для систем «струйный электролитический катод — металлический анод» при атмосферном давлении формы горения разряда, границы их устойчивости и энергетические характеристики процесса систематизированы недостаточно. Это препятствует масштабированию технологий локальной обработки алюминия. Цель настоящей работы — экспериментально классифицировать формы горения и области их устойчивости, определить электрические, спектральные и тепловые параметры разряда, а также обосновать практические режимы локальной подготовки алюминиевой поверхности под адгезию и покрытия.

Материалы и методы. Для реализации поставленной цели была создана лабораторная установка: струя 3 %-го NaCl выполняла роль катода, алюминиевая пластина АМЦ-40 — анода; узел «струя-анод» размещён в термостатируемой электролитической ячейке с замкнутой циркуляцией раствора. Типичные условия: U ≈ 600 В, v_k ≈ 0,6–0,7 м/с, d ≈ 2 мм, σ ≈ 0,10–0,12 Ω^–1·см^–1; источник питания до 4 кВ/10 А обеспечивал широкий диапазон настроек. Диагностика включала осциллографические измерения, высокоскоростную видеосъемку (Casio EX-F1, 600–1200 к/с), тепловизионную съёмку (FLIR A6500sc) и ОЭС на спектрометре PLASUS EC 150201 MC с оценкой n_e по штарковскому уширению H_α.

Результаты исследования. Обнаружены две топологии локализации плазмы: контактная зона на тройной линии «газ-жидкость-твёрдое тело» и область распада струи. Ток носит импульсный характер с амплитудой 0,8–1,6 А. В спектрах доминируют дублет Na I (~589 нм), полосы OH(A–X) и линия Hα; по Δλ_L (H_α) ≈ 0,64 нм получена оценка n_e ≈ 6,4 × 10¹⁶ см^–3. Термовизионные карты показали максимум эффективной температуры ~47 °C в точке контакта и вытянутую вдоль струи зону энерговклада длиной ~7 мм (поперечник ~2 мм).

Обсуждение. Импульсный характер тока с амплитудой 0,8–1,6 А при 600 В свидетельствует о периодическом формировании и срыве токового канала, что типично для разрядов с нестационарной геометрией катодной области и ранее отмечалось в работах по разрядам со стекающими струями. Оценка электронной концентрации nₑ ≈ 6,4×10¹⁶ см^–3 по штарковскому уширению Hα попадает в диапазон 10¹⁵–10¹⁷ см^–3, характерный для атмосферных разрядов с жидкими электродами, и указывает на относительно плотную плазму, достаточную для эффективной активации поверхности. Доминирование линий Na I в спектре подтверждает интенсивный перенос компонентов электролита в разрядный промежуток, что согласуется с механизмом аэрозольного распыления в прикатодной области. Компактность температурного пятна на аноде (поперечный размер ~2 мм, максимум 47°C) подтверждает локальный характер энерговклада без глобального перегрева детали, однако истинная температура поверхности может быть выше измеренной из-за неопределённости эмиссивности растущей оксидной пленки.

Заключение. Экспериментально охарактеризован разряд между струйным электролитическим катодом и алюминиевым анодом при атмосферном давлении; показаны две устойчивые топологии горения, импульсная природа тока, спектральные маркеры и тепловая картина энерговклада. Результаты формируют базу для построения режимных карт локальной обработки алюминия и расширения технологических приложений. Полученные данные составляют основу для построения карты режимов обработки алюминиевых изделий и могут быть расширены за счёт варьирования расхода, диаметра сопла, состава электролита и применения более скоростной диагностики. Направления дальнейших работ: стандартизация энергетических метрик, количественная декомпозиция источников излучения и масштабирование методики. 

Введение. Температурное трещинообразование представляет собой серьезную проблему для массивных монолитных конструкций. Главный метод снижения этого риска — контроль общего тепловыделения в процессе гидратации цемента. Опубликованные научные работы посвящены решению прямой задачи оценки температурных напряжений при заданных условиях, включая экзотермию бетонных смесей. Цель исследования — решение обратной задачи, т.е. создание надежной модели машинного обучения, способной прогнозировать максимально допустимое общее тепловыделение к возрасту 28 дней (Q_max). Реализация предложенного подхода позволит контролировать трещиностойкость массивных фундаментных плит.

Материалы и методы. Для построения модели машинного обучения сформировали обучающий датасет из 9375 образцов путем конечноэлементного параметрического моделирования. Модель учитывает шесть входных параметров: толщину фундаментной плиты, коэффициент теплоотдачи верхней поверхности, температуру окружающей среды, класс бетона по прочности на сжатие, начальную температуру и темп твердения бетона. Для повышения точности прогнозирования использовался алгоритм CatBoost¹ с гиперпараметрами, настроенными по байесовской оптимизации. Качество прогнозирования оценивали по средней абсолютной, средней абсолютной процентной, среднеквадратичной ошибке, корню из нее и коэффициенту детерминации. Ценность параметров для прогноза определили методом, основанным на теории Шепли.

Результаты исследования. Обученная модель продемонстрировала высокую точность. Средняя абсолютная процентная ошибка (MAPE)² на обучающем наборе — 0,52 %. Коэффициент детерминации — 0,99 на обучающем наборе данных и 0,98 — на независимом тестовом. Это указывает на хорошее соответствие в пределах рассмотренных диапазонов входных параметров. Анализ Shap³ выявил два главных фактора Q_max: коэффициент теплоотдачи и толщина плиты (значимость 0,57 и 0,48 соответственно). По значимости параметры распределились так: теплоотдача поверхности — 96 %, толщина плиты — 75 %, температура среды — 61 %, темп твердения — 35 %, класс бетона — 17 %, начальная температура смеси — 14 %.

Обсуждение. Корреляция признаков обусловлена особенностями физических процессов и моделирования. Значимый показатель для температуры окружающей среды и начальной температуры смеси (ρ = 0,63) объясняется условием обучения модели. При формировании датасета максимальная начальная температура бетона ограничивалась температурой окружающей среды. Слабая положительная связь класса бетона с Q_max объясняется способностью конструкций из высокопрочного бетона выдерживать более высокие температурные градиенты. Shap-анализ позволил уточнить: быстрое твердение при высокой температуре сокращает Q_max, а медленное при низкой температуре — увеличивает.

Заключение. Разработанная модель машинного обучения как вспомогательный вычислительный инструмент оптимизирует выбор состава бетона при проектировании. Байесовская оптимизация гиперпараметров обеспечила высокое качество работы алгоритма по метрикам: MAE = 0,67; MSE = 1,78; RMSE = 1,33; MAPE = 0,52 %. Три ограничения модели: неучтенные быстронатекающая ползучесть бетона, внешние ограничения деформации и случаи использования плит для трансферных конструкций.

Введение. Разработка покрытий, способных воспроизводить структурно-функциональные свойства зубной эмали, представляет значительный интерес для стоматологического материаловедения и биомиметической инженерии поверхностей. Несмотря на развитие биомиметических кальций-фосфатных систем, наиболее распространённые подходы по-прежнему основаны на многостадийных протоколах, чувствительных к условиям формирования межфазного слоя, и не обеспечивают в полной мере одновременного сокращения времени осаждения, контроля морфологии покрытия и воспроизводимого механического отклика поверхности. Цель данной работы состояла в экспериментальной оценке возможности одностадийного формирования биомиметического гибридного nHAp/PDA-покрытия в электрическом поле с использованием изолированных электродов, а также в установлении влияния режима осаждения на морфологию поверхности и микротвёрдость системы «покрытие–подложка».

Материалы и методы. В качестве модели природной апатитовой подложки использовали сегменты нативной эмали постоянных зубов человека. Сравнивали четыре состояния поверхности: нативную эмаль; слой nHAp/AA, сформированный после кислотного кондиционирования; покрытие PDA/nHAp, полученное в последовательном режиме; гибридное покрытие, сформированное при одновременной электрополевой минерализации и ускоренной полимеризации дофамина. Осаждение выполняли в потенциостатической ячейке с изолированными медными электродами. Морфологию поверхности оценивали методами сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии. Поверхностный механический отклик исследовали по микротвёрдости Виккерса при нагрузке 50 г, AFM-картированию отпечатков и локальной наноиндентации.

Результаты исследования. Установлено, что одностадийный электрополевой режим обеспечивает формирование наиболее плотного и равномерного поверхностного слоя толщиной порядка 1 мкм с минимальной шероховатостью около 20 нм. Для образца D зарегистрированы наибольшие значения поверхностной микротвёрдости — около 310 VHN; для нативной эмали они составили около 280 VHN, для образца B — около 120 VHN, для образца C — около 190 VHN. Однофакторный дисперсионный анализ подтвердил статистически значимое влияние типа образца на микротвёрдость (p < 0,001). AFM-картирование отпечатков подтвердило корректность оптической оценки диагоналей на текстурированной поверхности.

Обсуждение. Повышение поверхностной микротвёрдости образца, сформированного в электрополевом режиме, связано, по-видимому, с более организованным межфазным взаимодействием при участии полидофамина и более плотной упаковкой минеральной составляющей покрытия. При этом микротвёрдость Виккерса и AFM-наноиндентация характеризуют различные масштабные уровни механического отклика и должны интерпретироваться как взаимодополняющие методы.

Заключение. Показано, что одностадийное формирование гибридного nHAp/PDA-покрытия в электрическом поле с использованием изолированных электродов позволяет получить морфологически организованный слой с поверхностным механическим откликом, сопоставимым с интактной эмалью. Предложенный подход представляет интерес для ускоренного формирования функциональных органоминеральных покрытий на апатитсодержащих подложках.

Введение. Обеспечение и повышение доступности веб-ресурсов в сети Интернет представляет собой актуальную задачу для разработчиков информационных систем. Критическую роль в доступности страниц по протоколу Hypertext Transfer Protocol (HTTP) играет версия протокола и его реализация на транспортном уровне. Протокол Quick User Datagram Protocol Internet Connections (QUIC), разработанный компанией Google, позволяет добиться прироста скорости загрузки ресурсов за счёт применения протокола User Datagram Protocol (UDP) в HTTP/3. Однако QUIC имеет статус экспериментального, а в существующих исследованиях основное внимание уделяется теоретическим аспектам или общим показателям в глобальной сети. При этом остаются недостаточно изученными: одновременное сопоставление трёх версий протокола в единых контролируемых условиях, практические сложности конфигурирования и влияние алгоритмов контроля перегрузок на прикладные метрики; трудозатраты на внедрение и настройку; усилия по настройке и количественная оценка выигрыша в контролируемых условиях. Указанные пробелы формируют разрыв между теоретическими ожиданиями и практической реализацией. Поэтому целью данного исследования явилась экспериментальная оценка прикладной эффективности HTTP/3 (QUIC) в контролируемых условиях на едином тестовом стенде, включающая сопоставление HTTP/1.1, HTTP/2, HTTP/3, анализ влияния алгоритмов контроля перегрузок CUBIC и BBR и документирование процедуры конфигурирования HTTP/3-сервера.

Материалы и методы. Для исследования был развёрнут тестовый стенд на основе виртуального сервера под управлением операционной системы (ОС) Linux и веб-сервера nginx с поддержкой HTTP/1.1, HTTP/3 (QUIC), а также алгоритмов контроля перегрузок CUBIC и Bottleneck Bandwidth and Round-trip propagation time (BBR). В качестве клиента использовался браузер Google Chrome в сети 4G. Производительность оценивалась по метрике Time to First Byte (TTFB), скорости загрузки файлов и времени полной загрузки веб-страницы. Замеры выполнялись многократно с использованием Chrome DevTools и клиентских скриптов. В статье подробно описан процесс настройки сервера для работы с HTTP/3.

Результаты исследований. Эксперименты показали, что применение HTTP/3 (QUIC) сокращает время до первого байта на 23,06 % и ускоряет полную загрузку страницы на 9,5 % по сравнению с HTTP/1.1. Теоретическая модель прогнозировала снижение TTFB на 71,43 % за счёт объединённого рукопожатия QUIC и TLS 1.3. Выявленное расхождение обусловлено особенностями обработки UDP-трафика операторами, экспериментальным статусом реализации и нестабильностью мобильного канала. При скачивании крупных файлов алгоритмы CUBIC и BBR обеспечили сопоставимую среднюю скорость (≈13,12 и 12,75 МБ/с соответственно). Однако BBR за первые три секунды передал на 18,2 % больше данных, демонстрируя более быстрый выход на рабочую скорость и стабильный профиль передачи.

Обсуждение. Практические результаты частично расходятся с теоретическими оценками: снижение задержки оказалось меньше прогнозируемого из-за особенностей реализации Transport Layer Security (TLS), обработки UDP-трафика провайдерами и характеристик оборудования. Показано, что преимущества QUIC/HTTP/3 наиболее заметны при множественных коротких запросах и высоких задержках. Преимущество BBR перед CUBIC реализуется не на длительных передачах, а при загрузке множества небольших ресурсов страницы — типичного сценария веб-взаимодействий. Для повышения достоверности оценки производительности планируется расширение экспериментов с различными сетевыми условиями, реализациями протокола и географически распределёнными клиентами.

Заключение. Исследование подтвердило преимущество HTTP/3 (QUIC): TTFB снизился на 23,06 %, время загрузки страницы — на 9,5 %. При этом теоретическая модель прогнозировала более существенное сокращение, что указывает на влияние особенностей реализации и сетевой среды. Сравнение CUBIC и BBR выявило преимущество BBR при передаче файлов малого объёма. Несмотря на сложность конфигурирования HTTP/3, переход оправдан для сервисов со значительным количеством ресурсов. Ограничения эксперимента требуют расширения исследований в различных сетевых сценариях.

Введение. Кожухотрубчатые теплообменники широко применяются на установках подготовки и переработки нефти, а также в системах теплоснабжения, где их надежная работа во многом определяется интенсивностью термического загрязнения поверхности труб. В связи с этим актуальной задачей является своевременное определение момента, когда теплообменному оборудованию требуется техническое обслуживание, поскольку накопление отложений приводит к снижению эффективности теплопередачи и росту эксплуатационных затрат. Анализ литературных источников показывает, что проблема прогнозирования загрязнения теплообменных аппаратов достаточно активно исследуется. Однако существующие подходы, ориентированные на учет режимных параметров и физико-химических свойств теплоносителей, не всегда применимы к специфическим условиям нефтепереработки, где состав сырья, режимы эксплуатации и характер отложений существенно отличаются от типовых промышленных процессов. Таким образом, сохраняется пробел в научных знаниях, связанный с недостаточной разработанностью моделей, позволяющих надежно описывать изменение термического сопротивления загрязнений и коэффициента теплопередачи именно для кожухотрубчатых теплообменников нефтеперерабатывающих установок. Целью настоящего исследования является определение зависимости коэффициентов термического сопротивления загрязнений и теплопередачи от режимных параметров — в частности, от выходных температур теплоносителей и плотности нефти. Для достижения поставленной цели предполагается применение методов машинного обучения, позволяющих построить более адекватные прогностические модели и тем самым повысить обоснованность решений по техническому обслуживанию теплообменного оборудования.

Материалы и методы. В качестве объекта исследования рассмотрен кожухотрубчатый теплообменник установки переработки нефти малой мощности, в котором циркуляционное орошение дизельного топлива (210–235 °С) выступает горячим теплоносителем в межтрубном пространстве, а нефть — холодным теплоносителем в трубном пучке. Для расчета определялись площади сечений трубного и межтрубного пространств, линейные скорости потоков, критерии Рейнольдса, Прандтля и Нуссельта, а также коэффициенты теплоотдачи со стороны горячего и холодного теплоносителей. Коэффициент теплопередачи рассчитывался с учетом термического сопротивления стенки и загрязнений, теплообмен — по уравнениям теплового баланса и теплопередачи. Для оценки термического сопротивления загрязнений и коэффициента теплопередачи использовались методы машинного обучения и символьной регрессии, в том числе PySR, SISSO, FROLS и CatBoostRegressor, на основе данных о плотности нефти и температуре теплоносителей. Поверочный расчет теплообменника выполнен методом последовательных приближений с решением системы нелинейных уравнений в Matlab.

Результаты исследования. Поверочный расчёт кожухотрубчатого теплообменника для нефти трёх месторождений показал, что при росте термического сопротивления загрязнений от 0 до 0,002 (м²·°С)/Вт коэффициент теплопередачи снижается примерно с 93–95 до 81–83 Вт/(м²·°С). Установлено, что изменение выходных температур теплоносителей служит информационной основой для идентификации загрязнений. Методами символьной регрессии SISSO и PySR получены аналитические зависимости термического сопротивления от плотности нефти и выходных температур с RMSE 1,25⋅10⁻⁸ и 2,34⋅10⁻⁸ (м²·°С)/Вт соответственно. Для прогнозирования динамики теплопередачи построены NARX-модели на базе FROLS и CatBoostRegressor, валидированные на промышленных данных. Ошибка постпрогноза для алгоритма CatBoostRegressor RMSE = 0,03573 Вт/(м²∙°С), для алгоритма FROLS RMSE = 0,01296 Вт/(м²∙°С).

Обсуждение. Снижение коэффициента теплопередачи на 13 % при росте термического сопротивления загрязнений до 0,002 (м²·°С)/Вт согласуется с теоретическими моделями и экспериментальными данными других исследователей. Применение методов SISSO и PySR обеспечило существенно более высокую точность по сравнению с нейросетевыми подходами при малых обучающих выборках. Алгоритм FROLS превзошёл CatBoostRegressor по точности постпрогноза динамики коэффициента теплопередачи, что объясняется компактностью полиномиальной модели и гладким характером исследуемого процесса. Установленный порог снижения коэффициента теплопередачи на 25 % соответствует отраслевым нормам и обеспечивает переход к обслуживанию оборудования по фактическому состоянию.

Заключение. Разработана методика определения термического сопротивления загрязнений теплообменника по выходной температуре теплоносителей и плотности нефти. Методами символьной регрессии SISSO и PySR получены аналитические зависимости с RMSE 1,25⋅10⁻⁸ (м²·°С)/Вт и 2,34⋅10⁻⁸ (м²·°С)/Вт. Построены NARX-модели прогнозирования коэффициента теплопередачи (RMSE 0,01296 и 0,03573 Вт/(м²·°С), валидированные на промышленных данных. Снижение коэффициента теплопередачи на 25,2 % принято критерием необходимости очистки аппарата, что обеспечивает переход к обслуживанию по фактическому состоянию и повышение энергоэффективности нефтепереработки.

Введение. Автоматизация высокотемпературных процессов (например, лазерной сварки) требует отказоустойчивых систем управления в реальном времени. Традиционные микропроцессоры имеют критические программные задержки, а перспективные платформы вычислений в памяти (MRAM, RRAM) подвержены термической нестабильности и дрейфу состояний в горячих зонах. Существует научный пробел в знаниях о разработке контроллеров, использующих физику теплопереноса в качестве вычислительной среды, превращая тепловую помеху в логический сигнал. Цель данной работы — компьютерное моделирование тепловых потоков в элементах тепловой памяти (ЭТП) для обоснования аппаратной реализации нечеткого вывода. В исследовании решаются задачи топологического формирования вентилей AND/OR и анализа влияния диэлектрической изоляции на настройку весовых параметров.

Материалы и методы. Исследование тепловых процессов в ячейках памяти (алюминиевая плёнка, 2–5 мкм, на кремниевой подложке) были проведены методом конечных элементов в модуле Transient Thermal платформы ANSYS Workbench. Ячейки изготовлены методом вакуумного электронно-лучевого испарения: алюминиевые дорожки шириной 75 мкм и длиной 4 мм формировались на подложке кремния. Воздействие осуществлялось прямоугольными токовыми импульсами с амплитудой тока (2–2,5) ⋅ 10¹⁰ А/м² и длительностью 1–2 мс, локальный нагрев структур доходил до 30 °C. Для реализации логических вентилей AND и OR менялись межэлементные расстояния — 0,1 и 0,5 мм соответственно — топологическим способом. Для направленного управления тепловыми потоками в конструкцию были введены диэлектрические карманы из SiO₂ глубиной 30 мкм.

Результаты исследования. На основе разработанных компьютерных моделей в среде ANSYS Workbench проведено комплексное исследование нестационарных тепловых полей в структурах ЭТП. Доказано, что внедрение диэлектрической изоляции из SiO₂ позволяет эффективно управлять направлением и мощностью теплового потока, исключая паразитное рассеивание энергии. В ходе моделирования физически обоснована возможность аппаратного формирования базы правил нечеткого вывода непосредственно в топологии кристалла. Установлено, что варьирование межэлементных расстояний является ключевым фактором настройки логики: дистанция в 0,1 мм между входными и выходным элементами обеспечивает реализацию логической операции OR, а дистанция 0,5 мм — операции AND.

Обсуждение. Полученные данные подтверждают, что использование пространственного наложения тепловых полей позволяет реализовать нечеткие операции без программных задержек. Время реакции разработанных моделей логических вентилей (1–2 мс) на порядок превосходит показатели стандартных программируемых логических контроллеров (ПЛК) — 20–50 мс. В отличие от памяти на фазовых переходах предложенный метод демонстрирует устойчивость к внешним температурным помехам за счет алгоритмической коррекции логических порогов. Основным ограничением работы является тепловая инерционность кремниевой подложки, которая обуславливает расхождение между результатами моделирования в ANSYS и натурными экспериментами на уровне 5–7 %.

Заключение. Полученные результаты подтверждают возможность аппаратного задания топологии базы правил нечеткого вывода и реализацию вычислений в памяти (in-memory computing). Это открывает перспективы для внедрения периферийного искусственного интеллекта (Edge AI) непосредственно в горячие зоны промышленного оборудования.

Введение. Достоверное выявление вероятностно-временных особенностей узлов коммутации необходимо для оценки количественных характеристик программно конфигурируемых сетей. Широко используемые методы теории массового обслуживания (ТМО) лишь приближенно определяют и моделируют процессы в коммутаторе OpenFlow и его буферной памяти. Это ведет к получению заниженных, не реалистичных характеристик проектируемых сетевых устройств, перегрузке буферной памяти коммутаторов и потере сетевых пакетов. Проблему может решить иной подход к моделированию. Цель представленной работы — создание и исследование аналитической модели буферной памяти OpenFlow коммутатора программно управляемой сети SDN с использованием усовершенствованных методов ТМО.

Материалы и методы. Задействовали аппарат дискретного преобразования Лапласа-Стилтьеса. Учитывались статистические характеристики потоков пакетов и пропускная способность каналов связи при заданной вероятности потерь пакетов. Модель буферной памяти коммутатора OpenFlow базируется на математическом аппарате ТМО. Его строили в предположении рекуррентности входных потоков данных с групповым поступлением. Исходили из схематически представленных структур коммутатора, набора его записей и графового описания передачи выходящих из коммутатора сетевых пакетов. Приняли как допустимые два ограничения модели:

• произвольное распределение зависимости между объемом потоков данных и временем их обслуживания;
• дискретность распределения структуры информационных потоков.

Результаты исследования. Созданная модель интегрирует вероятность потери потоков пакетов, их статистические характеристики, пропускную способность вычислительных устройств и процедуру многофазного обслуживания. При проверке работоспособности модели приняли, что загрузка коммутатора увеличивается от 0,1 до 0,9, а вероятность потери — от 10^–3 до 10^–6. Для этих показателей выяснили, как от загрузки коммутатора зависят объем буферной памяти и время ожидания. В первом случае минимальное значение (объем памяти) — 0,201, максимальное — 10564. Во втором — 0 и 470 мс соответственно. Для имитационного моделирования минимум по времени — 0 мс, максимум — 2300 мс. Показатели имитационного и аналитического моделирования близки при загрузке менее 50 % и увеличиваются в несколько раз при загрузке более 50 %. Показатели резко возрастают с загрузкой до 70 %, а затем кратно увеличиваются.

Обсуждение. При невысокой сетевой загрузке очереди не переполняются, пакеты не теряются, сохраняются линейные зависимости. При средней и высокой загрузке обработка потоков пакетов описывается нелинейными зависимостями. Результаты аналитического и имитационного моделирования расходятся из-за взрывообразного характера самоподобного сетевого трафика и его приближенного описания распределением Парето. Загруженность коммутатора определяет целесообразность применения предложенного подхода. Модель подойдет при проектировании элементов программно конфигурируемых сетей для анализа их устойчивости при различных информационных воздействиях.

Заключение. Предложенная аналитическая модель SDN определяет значения и дисперсии объема буферной памяти коммутатора, а также объемы памяти для построения таблиц потоков адресации. Работоспособность решения проверили при загрузке коммутатора от 0,1 до 0,9. Планируется создать модель, учитывающую потоки заявок как из внешней сети, так и от сервера.

Введение. Стержневые изделия, например всевозможные иглы, оси, штифты, валы, шпильки, плунжеры и др., широко востребованы в современной промышленности. В технологическом процессе производства мелких длинномерных изделий существует проблема искажения их форм вследствие действия внутренних напряжений, вызванных неравномерным нагревом, охлаждением, деформацией или фазовыми превращениями металла. Известные способы устранения коробления предполагают дополнительную механическую правку (зачастую ручным способом), что увеличивает трудоёмкость производства и себестоимость продукции, при этом снижаются эксплуатационные характеристики изделий. Чтобы избежать этого явления, предлагается использовать особенности технологии термической обработки в магнитном поле (ТОМП), которые обуславливают возможность зарождения мартенсита напряжения в температурном интервале сверхпластичности аустенита и одновременного заневоливания стержневого изделия вдоль магнитного потока. Таким образом, целью настоящей работы является исследование возможности уменьшения коробления продукции стержневой формы с помощью воздействия магнитным полем при термической обработке.

Возможности технологии ТОМП предлагается апробировать на машинных иглах, в качестве критерия коробления которых выступает величина остаточной деформации, а основными показателями свойств являются твёрдость и предел выносливости. Исследование игл проведено в процессе серийной и экспериментальной технологии обработки, в том числе между различными операциями технологического процесса.

Материалы и методы. Изучались машинные иглы из стали У10А диаметром 0,65, 0,75, 1,10 и 1,20 мм. Применялись стандартные режимы обработки и обработка ТОМП на специальной установке. Измерялась величина радиального биения. Исследовалась тонкая структура с помощью ПЭМ и рентгеновской дифрактометрии. Эксплуатационные характеристики оценивались усталостными испытаниями с определением предела выносливости.

Результаты исследования. Получены данные о распределении радиальных биений и углов отклонения острия игл после обычной закалки и низкого отпуска, а также после ТОМП и низкого отпуска. Дана оценка эксплуатационным характеристикам (пределу выносливости) игл с различным короблением после стандартной обработки и после ТОМП. Представлены изменения параметров тонкой структуры мартенсита после закалки в магнитном поле, анализ дисперсности структуры мартенсита (пакетной и двойниковой морфологии) после обычной закалки и ТОМП. Показаны изменения твердости по длине иглы после различных режимов обработки.

Обсуждение. Результаты проведенных экспериментов свидетельствуют о возможности устранения коробления мелких стержневых деталей при использовании упрочняющей технологии ТОМП. Закалка в магнитном поле сопровождается своеобразной внутренней правкой и заневоливанием длинной оси изделия в вертикальном положении вдоль линий магнитного потока.

Заключение. Опытным путем получены свидетельства того, что упрочняющая технология ТОМП, основанная на закалке стали в магнитном поле, позволяет дополнительно устранять радиальные биения изделий стержневой формы. В процессе внутренней рихтовки, которая реализуется особой схемой обработки ТОМП, исключается необходимость обычной мехобработки, снижающей эксплуатационные характеристики изделия.

Введение. Вогнутые параболические поверхности свободной формы играют ключевую роль в высокоэффективных оптических отражателях и прецизионных механических узлах, где жесткие требования к геометрической точности определяют функциональную эффективность изделий. Несмотря на широкое распространение таких поверхностей, обеспечение высокого качества их обработки на 3-осевых фрезерных станках с ЧПУ остается существенной технической проблемой. Данная сложность обусловлена комплексными нелинейными взаимодействиями между геометрией режущего инструмента, параметрами обработки и изменяющейся локальной кривизной поверхности. В то время как традиционные исследования обычно сосредоточены на глобальной оптимизации параметров, существует заметный научный пробел в понимании того, как локальные градиенты кривизны определяют распределение погрешностей в процессе съема материала. Настоящее исследование устраняет этот пробел, предлагая аналитическую основу, учитывающую кривизну и направленную на выявление фундаментальных факторов погрешностей обработки параболических геометрий.

Материалы и методы. Методология исследования сочетает теоретическое моделирование со строгой экспериментальной проверкой. На первом этапе на основе теории главных отклонений была разработана математическая модель, характеризующая геометрические отклонения, свойственные процессу 3-осевой фрезеровки. Данная аналитическая база обеспечила возможность отображения теоретических погрешностей относительно дифференциальной геометрии поверхности. Затем было проведено экспериментальное исследование с применением ортогонального плана Taguchi L9 для систематической оценки влияния трех основных технологических факторов: диаметра инструмента, подачи и поперечного смещения. Были изготовлены образцы вогнутых параболических поверхностей, которые затем подверглись измерениям на высокоточном метрологическом оборудовании. Обработка полученных данных выполнялась методами дисперсионного анализа (ANOVA) и анализа отношения сигнал/шум (S/N) ratio, что позволило количественно оценить индивидуальный и интерактивный статистический вклад каждого из рассматриваемых параметров в суммарную погрешность обработки.

Результаты исследования. Полученные результаты показали, что диаметр инструмента и поперечный шаг являются доминирующими факторами, на долю которых приходится основная часть дисперсии точности обработки, в то время как влияние скорости  подачи в пределах исследуемого диапазона оказалось статистически незначительным. Важно отметить, что погрешности обработки распределены не равномерно, а существенно коррелируют с локальной главной кривизной параболического профиля. Моделирование в MATLAB дополнительно подтвердило эти выводы, показав, что максимальное отклонение происходит в областях с высокой кривизной, где геометрия взаимодействия инструмента с поверхностью наиболее ограничена. Данные результаты обеспечивают количественное отображение того, как взаимодействие геометрии инструмента с параболической вогнутостью приводит к образованию предсказуемых закономерностей распределения погрешностей.

Обсуждение. Настоящее исследование предлагает новую интерпретацию погрешностей механической обработки сквозь призму дифференциальной геометрии поверхности, успешно преодолевая разрыв между теоретическим моделированием поверхности и практическим фрезерованием на станках с ЧПУ. Результаты показывают, что универсальная стратегия построения траектории инструмента («один размер для всех») является принципиально недостаточной для вогнутых свободных поверхностей из-за присущих им локальных геометрических сложностей. Данная работа подтверждает, что применение адаптивной стратегии изменения поперечного шага, динамически подстраиваемого в зависимости от локальных значений кривизны, существенно повышает точность формообразования поверхности. Ключевая научная новизна состоит в предложенной интеграции компенсации, основанной на кривизне, непосредственно на этапе планирования траектории движения инструмента, что позволяет упреждающе минимизировать погрешности вместо того, чтобы исправлять их постфактум.

Заключение. В заключение следует отметить, что предлагаемый подход представляет собой надежное и масштабируемое решение для повышения точности изготовления сложных компонентов произвольной формы в реальных промышленных условиях. Внедрение данной методологии в высокоточные производственные процессы позволит потенциально сократить объем последующей обработки и снизить общие производственные издержки. Несмотря на то, что настоящее исследование сосредоточено на статической и геометрической точности, в будущем предполагается расширить данную модель за счет включения оценки динамических погрешностей обработки. Это расширение создаст более комплексную основу для оптимизации точности при многокоординатной фрезерной обработке сложных поверхностей на станках с ЧПУ.

Введение. Повышение эффективности дуговой наплавки плавящимся электродом является одним из ключевых направлений развития современного производства. Особый интерес представляет наплавка расщеплённым плавящимся электродом в среде защитного газа. Взаиморасположение электродов для данного способа наплавки сказывается на зоне проплавления, а именно на ее форме и кривизне. Форма проплавления влияет на градиент свойств и эксплуатационную надёжность покрытия. Влияние взаиморасположения электродов на кривизну фронта проплавления остаётся количественно не оценённым. Целью настоящего исследования являются определение корреляции кривизны формы проплавления в зависимости от взаиморасположения электродов и ее количественная оценка.

Материалы и методы. Исследование влияния взаиморасположения электродов на форму проплавления проводилось путем наплавки шести слоёв и последующего анализа формы проплавления основного металла. В качестве влияющих факторов были выбраны расстояние между электродами (z) и угол их наклона (α). Процесс наплавки осуществлялся в среде защитного газа Ar/CO₂ в соотношении 98/2 %. Для выявления зоны проплавления поперечные сечения слоев были протравлены. Границы зон проплавления оцифрованы. Для определения функций, описывающих форму проплавления, использовался полином степени 6. Для анализа формы проплавления выполнялось дифференцирование полученных функций. Дифференциал первого порядка использовался для определения количества экстремумов. Для оценки кривизны формы проплавления использовался метод расчета среднего значения модуля второй производной для значений, лежащих в пределах ширины слоя. Установление корреляции выполнялось по методике Пирсона.  

Результаты исследования. В ходе проведённого эксперимента дана количественная оценка кривизны формы проплавления в зависимости от взаиморасположения электродов. Определены функции, описывающие профили проплавления. Вычислены кривизна полученных профилей и количество экстремумов. Установлены коэффициенты корреляции между межэлектродным расстоянием, углом наклона электродов, кривизной проплавления и количеством экстремумов. Сделан вывод о том, что кривизна формы проплавления и количество экстремумов слабо зависят от межэлектродного расстояния. Угол наклона электродов в большей степени определяет кривизну проплавления. Выявлен эффект демпфирования теплового потока электрической дуги объемом сварочной ванны при межэлектродном расстоянии в 15 мм.

Обсуждение. Зона проплавления основного металла для каждого опыта имеет седловатую форму. Увеличение угла развала электродов приводит к формированию более пологой формы проплавления из-за изменения вектора действия электромагнитных сил, влияющих на потоки плазмы и капли расплавленного металла. Возникновение демпфирующего эффекта объясняется тем, что при сближении электродов объём сварочной ванны увеличивается. Между электрической дугой и основным металлом возникает прослойка жидкого металла с высокой теплоемкостью и низкой теплопроводностью, за счет этого происходит демпфирование тепла от электрической дуги.

Заключение. Проведённое исследование позволило количественно оценить влияние взаиморасположения электродов на кривизну формы проплавления, а также определить степень влияния межэлектродного расстояния и угла наклона электродов на кривизну формы проплавления. Установлено слабое влияние межэлектродного расстояния на кривизну формы проплавления и количество экстремумов. Коэффициенты корреляции для данных параметров равны –0,22 и 0,43. Влияние угла наклона электродов на кривизну формы проплавления и количество экстремумов оценивается как существенное. Коэффициенты корреляции для данных параметров равны –0,65 и –0,71. С увеличением угла наклона электродов относительно вертикали кривизна формы проплавления уменьшается.