avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2026-10-2-86-95XPSBUZavroen-174Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВMATERIAL SCIENCE AND PROCESSING TECHNOLOGYИсследование термомеханических процессов в поверхностном слое стальных деталей после упрочняющей электромеханической обработкиResearch of thermomechanical processes in the surface layer of steel parts after strengthening electromechanical processinghttps://orcid.org/0000-0001-5504-448XЭдигаровВ. Р.EdigarovV. R.

Эдигаров Вячеслав Робертович - доктор технических наук, доцент, начальник кафедры «Двигатели».

644098, Омск, ул. 14-й Военный городок, 119

AuthorID (РИНЦ) 722161, AuthorID (SCOPUS) 57214824180

Vyacheslav R. Edigarov - Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Head of the Engine Department, Omsk Tank-Automotive Engineering Institute.

14th Voyennyy gorodok St., 119, Omsk, 644098

AuthorID (RSCI) 722161, AuthorID (SCOPUS) 57214824180

edigarovs@mail.ruАлимбаеваБ. Ш.AlimbaevaB. Sh.

Алимбаева Ботагоз Шайдуловна - кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Военная архитектура, автоматизированные системы проектирования, естественнонаучные дисциплины» Военного института (инженерно-технического).

191123, Санкт-Петербург, ул. Захарьевская, 22

AuthorID (РИНЦ) 766754

Botagoz Sh. Alimbaeva - Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Head of the Department of Military Architecture, Computer-Aided Design Systems, Natural Sciences, Military Institute (Engineering and Technical), Military Educational Institution of Logistics named after General of the Army A.V. Кhrulyov.

Zakharyevskaya St., 22, Saint Petersburg, 191123

AuthorID (RSCI) 766754

botagoz.alimbaeva@mail.ruОмский автобронетанковый инженерный институтРоссияOmsk Tank-Automotive Engineering InstituteRussian FederationВоенная академия материально-технического обеспечения имени генерала армии А.В. ХрулеваРоссияMilitary Educational Institution of Logistics named after General of the Army A.V. КhrulyovRussian Federation2026120720261028695Copyright © Эдигаров В.Р., Алимбаева Б.Ш., 20262026Эдигаров В.Р., Алимбаева Б.Ш.Edigarov V.R., Alimbaeva B.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/174

В статье представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований поверхностных слоев деталей, изготовленных из конструкционных сталей после электромеханического упрочнения.

Установлено, что для электромеханического упрочнения характерно одновременное наличие разнородных структур, неоднородно распределенных в поверхностном слое детали, образованных различной интенсивностью термомеханического воздействия. Чрезвычайно малое время теплового воздействия на поверхностный слой при электромеханическом упрочнении не способствует полному растворению цементита и получению однородного γ-раствора, что может приводить к неполной закалке с включениями цементита. При электромеханическом упрочнении вследствие высокоскоростного нагрева и охлаждения в тонком поверхностном слое формируется мелкозернистая мартенситная структура, а также тончайшая не травящаяся (обычными способами) светлая зона глубиной до 0,1 мм. Светлая зона и основной металл имеют четкую границу, что указывает на существенное различие природы этих структур.

Следовательно, после поверхностной электромеханической обработки наблюдаются значительно меньшие внутренние остаточные напряжения в обрабатываемом поверхностном слое, что подтверждается экспериментально (в данном случае в работе рассматривались напряжения I рода). При этом отдельные микрообъемы поверхностного слоя локальных треков могут подвергаться отпуску, что способствует получению в обработанном слое неоднородной структуры.

This article presents the results of theoretical and experimental studies of the surface layers of parts made of structural steels after electromechanical hardening.

The authors show that electromechanical hardening is characterized by the simultaneous presence of heterogeneous structures, non-uniformly distributed in the surface layer of the part, formed by varying intensities of thermomechanical action. The extremely short thermal exposure time of the surface layer during electromechanical hardening does not facilitate complete dissolution of cementite and the formation of a homogeneous γ-solution, which can lead to incomplete hardening with cementite inclusions. During electromechanical hardening, due to high-speed heating and cooling, a fine-grained martensitic structure is formed in a thin surface layer, as well as the thinnest non-etchable (by conventional methods) light zone with a depth of up to 0.1 mm. The light zone and the base metal have a distinct boundary, indicating a significant difference in the nature of these structures.

Therefore, the research proves that significantly lower internal residual stresses present in the treated surface layer after surface electromechanical processing, which is confirmed experimentally. In this case, stresses of the first kind were considered in the study. Moreover, individual micro-volumes of the surface layer of local tracks can be tempered and contribute to obtain a heterogeneous structure in the treated layer.

электромеханическое упрочнениеповерхностный слойтермомеханическое воздействиевысокотемпературное полеструктурно-фазовые превращениятеплопроводностьостаточные напряженияelectromechanical hardeningsurface layerthermomechanical actionhigh-temperature fieldstructural-phase transformationsthermal conductivityresidual stressesReferencesАльгин В. Б., Блюменштейн В. Ю., Васильев А. С. [и др.]. Технологические и эксплуатационные методы обеспечения качества машин: монография. Минск: Белорусская наука, 2010. 109 c. ISBN 978-985-08-1238-4. EDN: RBAYTX.Al’gin V. B., Blyumenshteyn V. Yu., Vasil’yev A. S. [et al.]. Tekhnologicheskiye i ekspluatatsionnyye metody obespecheniya kachestva mashin. Minsk, 2010. 109 p. ISBN 978-985-08-1238-4. EDN: RBAYTX. (In Russ.).Киричек А. В. Повышение эффективности упрочняющих технологий // Справочник. Инженерный журнал. 2004. № 3 (84). С. 15–20. EDN: SGEFGP.Kirichek A. V. Povysheniye effektivnosti uprochnyayushchikh tekhnologiy. Spravochnik. Inzhenernyy zhurnal. 2004;3(84):15–20. EDN: SGEFGP. (In Russ.).Мышкин Н. К., Петроковец М. И. Трение, смазка, износ. Физические основы и технические приложения трибологии: монография. Москва: Физматлит, 2007. 368 с. EDN: RXGTLN.Myshkin N. K., Petrokovets M. I. Treniye, smazka, iznos. Fizicheskiye osnovy i tekhnicheskiye prilozheniya tribologii. Moscow, 2007. 368 p. EDN: RXGTLN. (In Russ.).Суслов А. Г., Шалыгин М. Г. Технологическое уменьшение времени приработки поверхностей трения // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2024. № 3 (153). С. 42–48. EDN: GGOTXO.Suslov A., Shalygin M. Echnological running-in time reduce for friction surfaces. Science Intensive Technologies in Mechanical Engineering. 2024;3(153):42–48. EDN: GGOTXO. (In Russ.).Сафонов С. В., Смоленцев В. П., Портных А. И. Повышение эксплуатационных характеристик деталей путем модификации поверхностного слоя. Прогрессивные машиностроительные технологии, оборудование и инструменты: монография в 5 т. Москва: Спектр, 2014. Т. 3. С. 365–405. EDN: MAKWRF.Safonov S. V., Smolentsev V. P., Portnykh A. I. Povysheniye ekspluatatsionnykh kharakteristik detaley putem modifikatsii poverkhnostnogo sloya. Progressivnyye mashinostroitel’nyye tekhnologii, oborudovaniye i instrument. In 5 vols. Vol. 3. Moscow, 2014. P. 365–405. EDN: MAKWRF. (In Russ.).Памфилов Е. А., Пилюшина Е. А., Пыриков П. Г., Тяпин С. В. Обеспечение работоспособности соединений гидросистем технологических машин // Системы. Методы. Технологии. 2012. №1 (13). С. 33–38. EDN: PBDLTP.Pamfilov E. A., Pilyushina G. A., Pyrikov P. G., Tyapin S. V. Operability assurance of the joints of production machines hydraulic systems. Systems. Methods. Technologies. 2012;1(13):33–38. EDN: PBDLTP. (In Russ.).Айзикович С. М., Александров В. М., Аргатов И. И. [и др.]. Механика контактных взаимодействий: монография. Москва: Физматлит, 2001. 670 с. ISBN 5-9221-0154-4. EDN: RIVBHQ.Ayzikovich S. M., Aleksandrov V. M., Argatov I. I. [et al.]. Mekhanika kontaktnykh vzaimodeystviy. Moscow, 2001. 670 p. ISBN 5-9221-0154-4. EDN: RIVBHQ. (In Russ.).Федоров В. П., Суслов А. Г., Нагоркин М. Н. Технологическое обеспечение физико-механических свойств поверхностного слоя деталей финишной электромеханической обработкой // Наукоемкие технологии в машиностроении. 2020. № 12 (114). С. 22–30. https://doi.org/10.30987/2223-4608-2020-12-22-30. EDN: GNREPK.Fedorov V., Suslov A., Nagorkin M. Technological support of physical-mechanical properties surface layer in parts at electromechanical finishing. Science Intensive Technologies in Mechanical Engineering. 2020;12(114):22–30. https://doi.org/10.30987/2223-4608-2020-12-22-30. EDN: GNREPK. (In Russ.).Федорова Л. В., Федоров С. К., Иванова Ю. С., Ломпас А. М. Технологические основы повышения износостойкости деталей электромеханической поверхностной закалкой // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2017. № 9 (690). С. 85–92. https://doi.org/10.18698/0536-1044-2017-9-85-92. EDN: ZEVWNT.Fedorova L. V., Fedorov S. K., Ivanova Y. S., Lompas A. M. Technological principles of increasing wear resistance of parts by electromechanical surface hardening. BMSTU Journal of Mechanical Engineering. 2017;9(690):85–92. https:// doi.org/10.18698/0536-1044-2017-9-85-92. EDN: ZEVWNT. (In Russ.).Аскинази Б. М. Упрочнение и восстановление деталей машин электромеханической обработкой. Москва: Машиностроение, 1989. 140 с.Askinazi B. M. Uprochneniye i vosstanovleniye detaley mashin elektromekhanicheskoy obrabotkoy. Moscow, 1989. 140 p. (In Russ.).Багмутов В. П., Паршев С. Н., Дудкина Н. Г., Захаров И. Н. Электромеханическая обработка: технологические и физические основы, свойства, реализация: монография. Новосибирск: Наука, 2003. 318 с. ISBN 5-02-031735-7. EDN: SCBBFH.Bagmutov V. P., Parshev S. N., Dudkina N. G., Zakharov I. N. Elektromekhanicheskaya obrabotka: tekhnologicheskiye i fizicheskiye osnovy, svoystva, realizatsiya. Novosibirsk, 2003. 318 p. ISBN 5-02-031735-7. EDN: SCBBFH. (In Russ.).Эдигаров В. Р. Поверхностная фрикционно-электрическая обработка алюминиевых сплавов // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2020. № 10 (727). С. 47–53. https://doi.org/10.18698/0536-1044-2020-10-47-53. EDN: NSUCHY.Edigarov V. R. Surface friction-electric treatment of aluminum alloys. BMSTU Journal of Mechanical Engineering. 2020;10(727):47–53. https://doi.org/10.18698/0536-1044-2020-10-47-53. EDN: NSUCHY. (In Russ.).Эдигаров В. Р., Литау Е. В. Финишная антифрикционная электромеханическая обработка деталей // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2015. № 3 (68). С. 6–15. https://doi.org/10.17212/1994-6309-2015-3-6-15. EDN: UHTHKV.Edigarov V. R., Litau E. V. Parts finishing antifriction electromechanical machining. Obrabotka Metallov / Metal Working and Material Science. 2015;3(68):6–15. https://doi.org/10.17212/1994-6309-2015-3-6-15. EDN: UHTHKV. (In Russ.).Яковлев С. А., Жиганов В. И. Комбинированная обработка стальных и чугунных поверхностей изделий // Вестник Ульяновской государственной сельскохозяйственной академии. 2002. № 7. C. 71–73. EDN: SNDDED.Yakovlev S. A., Zhiganov V. I. Combined processing of steel and cast iron surfaces of products. Bulletin of the Ulyanovsk State Agricultural Academy. 2002;7:71–73. EDN: SNDDED. (In Russ.).Эдигаров В. Р., Алимбаева Б. Ш., Анохин С. Ю. Повышение износостойкости поверхностного слоя деталей комбинированной электромеханической обработкой с отпуском // Омский научный вестник. 2020. № 2 (170). С. 10–14. https://doi.org/10.25206/1813-8225-2020-170-10-14. EDN: VOTLCR.Edigarov V. R., Alimbaeva B. Sh., Anokhin S. Yu. Improving wear resistance of surface layer of parts combined with electromechanical processing with tempering. Omsk Scientific Bulletin. 2020;2(170):10–14. https://doi.org/10.25206/1813-8225-2020-170-10-14. EDN: VOTLCR. (In Russ.).Яковлев С. А., Жиганов В. И. Электромеханическая обработка на токарно-винторезных станках // СТИН. 2000. № 6. C. 11–16. EDN: JCEBBX.Yakovlev S. A., Zhiganov V. I. Elektromekhanicheskaya obrabotka na tokarno-vintoreznykh stankakh. STIN. 2000;6:11–16. EDN: JCEBBX. (In Russ.).Надольский В. О., Яковлев С. А., Павлов А. В. Высокопроизводительная трехфазная электромеханическая обработка деталей // Техника в сельском хозяйстве. 2007. № 5. С. 38–40. EDN: IBOTGL.Nadolsky V. O., Yakovlev S. A., Pavlov A. V. High-performance three-phase electromechanical processing of parts. Tekhnika v Sel’skom Khozyaystve. 2007;5:38–40. EDN: IBOTGL. (In Russ.).Федоров С. К., Власов М. В., Гаврилов Д. В. Увеличение ресурса оборудования электромеханической поверхностной закалкой // Главный механик. 2021. № 1. С. 10–14. https://doi.org/10.33920/pro-2-2101-01. EDN: WOBBWF.Fedorov S. K., Vlasov M. V., Gavrilov D. V. Increasing the service life of the equipment by electromechanical surface quenching. Chief Mechanical Engineer. 2021;1:10–14. https://doi.org/10.33920/pro-2-2101-01. EDN: WOBBWF. (In Russ.).Морозов А. В. Повышение износостойкости тонкостенных втулок при объемном электромеханическом дорновании // Вестник Алтайского государственного аграрного университета. 2012. № 2 (88). С. 87–90. EDN: OPVFBN.Morozov A. V. Povysheniye iznosostoykosti tonkostennykh vtulok pri ob”yemnom elektromekhanicheskom dornovanii. Bulletin of Altai State Agricultural University. 2012;2(88):87–90. EDN: OPVFBN. (In Russ.).Багмутов В. П., Дудкина Н. Г., Захаров И. Н. [и др.]. Влияние структуры и свойств поверхностного слоя на усталостную прочность закаленных сталей, упрочненных комбинированной электромеханической обработкой // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2019. Т. 62, № 6. С. 438–445. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-6-438-445. EDN: JTGVHC.Bagmutov V. P., Dudkina N. G., Zakharov I. N. [et al.]. Influence of structure and properties of surface layer on fatigue durability of hardened steels strengthened by combined electromechanical treatment. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2019;62(6):438–450. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2019-6-438-445. EDN: JTGVHC. (In Russ.).

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