izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"10.32446/0368-1025it.2023-6-46-55izmertech-1875Research ArticleЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ИЗМЕРЕНИЯELECTROMAGNETIC MEASUREMENTSИнтеллектуальная информационно-измерительная система для измерений параметров оксидных покрытий в процессе микродугового оксидированияIntelligent information and measurement system for measuring the parameters of oxide coatings in the process of microarc oxidationhttps://orcid.org/0000-0001-5657-9128ПечерскаяЕ. А.PecherskayaE. А.

Екатерина Анатольевна Печерская

Пенза 

Ekaterina A. Pecherskaya

Penza

pea1@list.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4387-3181ГолубковП. Е.GolubkovP. E.

Павел Евгеньевич Голубков

Пенза

Pavel E. Golubkov

Penza

golpavpnz@yandex.ruНовичковМ. Д.NovichkovM. D.

Максим Дмитриевич Новичков

Пенза

Maksim D. Novichkov

Penza

novichkov1998maks@gmail.comГуринС. А.GurinS. A.

Сергей Александрович Гурин

Пенза

Sergey A. Gurin

Penza

teslananoel@rambler.ruМетальниковА. М.Metal'nikovA. M.

Алексей Михайлович Метальников

Пенза

Alexey M. Metal'nikov

Penza

metalnikovam@gmail.comПензенский государственный университетРоссияPenza State UniversityRussian Federation202321072023064655Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/1875

Рассмотрены вопросы повышения эффективности и управляемости процесса нанесения на изделия из лёгких металлов и сплавов (алюминия, магния, титана) защитных микродуговых оксидных покрытий с заданными свойствами. Разработана интеллектуальная информационно-измерительная система для измерений параметров микродуговых оксидных покрытий, которая содержит уникальное аппаратное, программное и информационное обеспечение. Для аппаратного обеспечения системы создан источник технологического тока, задающий технологические режимы – силу и форму тока (возможен синусоидальный или импульсный сигнал), от которых во многом зависят параметры формируемых покрытий. При разработке источника использованы оригинальные схемотехнические решения в области импульсной силовой электроники, а также современная электронная компонентная база. Источник технологического тока имеет высокий коэффициент полезного действия и обеспечивает полный диапазон регулирования параметров энергетического воздействия на исследуемый образец с формирующимся покрытием. Разработанная интеллектуальная информационно-измерительная система предназначена для высокоточных измерений технологических параметров и свойств получаемых покрытий, её можно применять для автоматизированного мониторинга микродугового оксидирования, а также для научных исследований. Интеллектуальное приложение и банк знаний системы обеспечивают интеллектуальный выбор оптимальных технологических параметров микродуговой обработки и автоматизированный управляемый синтез микродуговых оксидных покрытий с заданными свойствами.

The process of creating protective coatings with specified properties on products made of light metals and alloys (aluminum, magnesium, titanium) by microarc oxidation is characterized by an urgent problem of increasing controllability and efficiency. Its solution is associated with an increase in the accuracy of measurements of technological parameters and parameters of oxide coatings, an increase in the speed of the measuring instruments used and automation of measurement procedures. The authors propose the structure of an intelligent information and measurement system for measuring the parameters of microarc oxide coatings, which contains unique hardware, software and information support.

At the same time, the process current source is an integral and one of the most important parts of the hardware, since it sets such technological modes as the strength and shape of the current (sinusoidal or pulse signals are possible), on which the parameters of the formed coatings largely depend. The developed process current source is characterized by an increased efficiency and provides a full range of regulation of the parameters of the energy effect on the test sample on which the coating is formed. This is achieved through the use of original circuit solutions in the field of pulsed power electronics, as well as modern electronic component base. The system allows for high-precision measurements of technological parameters and properties of the resulting coatings, which can be used for automated monitoring of the microarc oxidation process, as well as for scientific research. The presence of an intelligent application and a knowledge bank in the system makes it possible to intelligently select the optimal technological parameters of microarc processing, as well as to carry out automated controlled synthesis of microarc oxide coatings with specified properties.

микродуговое оксидированиеинформационно-измерительная системаисточник технологического токаизмерительные каналыинтеллектуальное приложениеавтоматизированный управляемый синтезmicroarc oxidationinformation and measurement systemprocess current sourcemeasuring channelsintelligent applicationautomated controlled synthesisReferencesShirani A., Joy T., Rogov A., et al. Surface & Coatings Technology, 2020, vol. 397, 126016. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126016Shirani A., Joy T., Rogov A., et al. Surface & Coatings Technology, 2020, vol. 397, 126016. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126016Yang C., Cai H., Cui S., et al. Surface & Coatings Technology, 2022, vol. 433, 128148. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128148Yang C., Cai H., Cui S., et al. Surface & Coatings Technology, 2022, vol. 433, 128148. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128148Fattah-alhosseini A., Chaharmahali R., Babaei K., Nouri M., Keshavarz M. K., Kaseem M. Journal of Magnesium and Alloys, 2022, vol. 10, pp. 2354–2383. https://doi.org/10.1016/j.jma.2022.09.002Fattah-alhosseini A., Chaharmahali R., Babaei K., Nouri M., Keshavarz M. K., Kaseem M. Journal of Magnesium and Alloys, 2022, vol. 10, pp. 2354–2383. https://doi.org/10.1016/j.jma.2022.09.002Fattah-alhosseini A., Molaei M., Nouri M., Babaei K. Journal of Magnesium and Alloys, 2022, vol. 10, pp. 81–96. https://doi.org/10.1016/j.jma.2021.05.020Fattah-alhosseini A., Molaei M., Nouri M., Babaei K. Journal of Magnesium and Alloys, 2022, vol. 10, pp. 81–96. https://doi.org/10.1016/j.jma.2021.05.020Zolotarjovs A., Smits K., Laganovska K., et al. Radiation Measurements, 2019, vol. 124, pp. 29–34. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2019.02.020Zolotarjovs A., Smits K., Laganovska K., et al. Radiation Measurements, 2019, vol. 124, pp. 29–34. https://doi.org/10.1016/j.radmeas.2019.02.020Wu H., Jiang J., Meletis E. I. Applied Surface Science, 2020, vol. 506, 144858. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.144858Wu H., Jiang J., Meletis E. I. Applied Surface Science, 2020, vol. 506, 144858. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2019.144858Kaseem M., Zehra T., Dikici B., Dafali A., Yang H. W., Ko Y. G. Journal of Magnesium and Alloys, 2022, vol. 10, pp. 1311–1325. https://doi.org/10.1016/j.jma.2021.08.028Kaseem M., Zehra T., Dikici B., Dafali A., Yang H. W., Ko Y. G. Journal of Magnesium and Alloys, 2022, vol. 10, pp. 1311–1325. https://doi.org/10.1016/j.jma.2021.08.028Jangde A., Kumar S., Blawert C. Journal of Magnesium and Alloys, 2020, vol. 8, pp. 692–715. https://doi.org/10.1016/j.jma.2020.05.002Jangde A., Kumar S., Blawert C. Journal of Magnesium and Alloys, 2020, vol. 8, pp. 692–715. https://doi.org/10.1016/j.jma.2020.05.002Wang X., Zhang F. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2022, vol. 32, no. 7, pp. 2243–2252. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65944-2Wang X., Zhang F. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2022, vol. 32, no. 7, pp. 2243–2252. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(22)65944-2Печейкина М. А., Раков Д. Л. Cинтез системы управления технологическим процессом микродугового оксидирования // Автоматизированное проектирование в машиностроении. 2018. № 6. С. 120–122.Pechenkina M. A., Rakov D. L. Computer-aided design in mechanical engineering, 2018, no. 6, pp. 120–122 (In Russ.) https://elibrary.ru/ytrqjnКозлов А. В. Повышение износостойкости деталей машин микродуговым оксидированием с последующим модифицированием покрытия: дис. канд. техн. наук (Орловский государственный аграрный университет, Орёл, 2014).A. V. Kozlov, Candidate’s dissertation of Technical Sciences (Orlovskij gosudarstvennyj agrarnyj universitet, Orel, 2014) https://elibrary.ru/svavnbВольхин А. М. Триботехнические характеристики композиционных пористых МДО-покрытий, пропитанных сверхвысокомолекулярным полиэтиленом: дис. канд. техн. наук (Российский государственный университет нефти и газа имени И. М. Губкина, Москва, 2013).A. M. Volkhin, Candidate’s dissertation of Technical Sciences (Rossijskij gosudarstvennyj universitet nefti i gaza imeni I. M. Gubkina, Moscow, 2013) https://elibrary.ru/qxzkzxПономарев И. С. Повышение механических и специальных свойств сварных швов алюминиевых сплавов методом микроплазменного оксидирования: автореф. дис. канд. техн. наук (Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Екатеринбург, 2016).I. S. Ponomarev, Extented abstract of candidate’s dissertation of Technical Sciences (Permskij nacional’nyj issledovatel’skij politekhnicheskij universitet, Yekaterinburg, 2016) https://elibrary.ru/zqbgjrBolshenko A. V., Pavlenko A. V., Puzin V. S., Panenko I. N. Power Supplies for Microarc Oxidation Devices, Life Science Journal, 2014, vol. 11(1s), pp. 263–268. https://www.elibrary.ru/uzqplrBolshenko A. V., Pavlenko A. V., Puzin V. S., Panenko I. N. Power Supplies for Microarc Oxidation Devices, Life Science Journal, 2014, vol. 11(1s), pp. 263–268. https://www.elibrary.ru/uzqplrМамаев А. И., Мамаева В. А., Бориков В. Н., Дорофеева Т. И. Формирование наноструктурных неметаллических неорганических покрытий путем локализации высокоэнергетических потоков на границе раздела фаз. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2010. 360 с.Mamaev A. I., Mamaeva V. A., Borikov V. N., Dorofeeva T. I. Formation of nanostructured nonmetallic inorganic coatings by localization of high-energy flows at the phase interface. Tomsk, Publishing House Tomsk University, 2010, 360 p. (In Russ.)Бориков В. Н. Методы и средства измерений электрических параметров процесса формирования покрытий при импульсном энергетическом воздействии в растворах: автореф. дис. докт. техн. наук (ТПУ, Томск, 2012).V. N. Borikov, Extented abstract of Doctoral dissertation of Technical Sciences (TPU, Tomsk, 2012) https://www.elibrary.ru/qhzjqvПарфенов Е. В., Фаррахов Р. Г., Мукаева В. Р. и др. Автоматизированная технологическая установка для исследования электролитно-плазменных процессов // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2016. Т. 20, № 4(74). С. 23–31.Parfenov E. V., Farrakhov R. G., Mukaeva V. R. et al. Bulletin of the Ufa State Aviation Technical University, 2016, vol. 20, no. 4(74), pp. 23–31 (In Russ.) https://www.elibrary.ru/xhniuxParfenov E. V., Yerokhin A. Methodology of data acquisition and signal processing for frequency response evaluation during plasma electrolytic surface treatments in Process Control: Problems, Techniques and Applications, Nova Science Publishers, Inc., 2012, ch. 3, pp. 63–96.Parfenov E. V., Yerokhin A. Methodology of data acquisition and signal processing for frequency response evaluation during plasma electrolytic surface treatments in Process Control: Problems, Techniques and Applications, Nova Science Publishers, Inc., 2012, ch. 3, pp. 63–96.Фаткуллин А. Р., Парфенов Е. В. Автоматизация технологического процесса плазменно-электролитического оксидирования на основе косвенного контроля толщины покрытия по электрическим характеристикам // Вестник Уфимского государственного авиационного технического университета. 2016. Т. 20, № 4(74). С. 38–44.Fatkullin A. R., Parfenov E. V. Bulletin of the Ufa State Aviation Technical University, 2016, vol. 20, no. 4(74), pp. 38–44 (In Russ.) https://www.elibrary.ru/xhnivrRogov A. B., Huang Y., Shore D., Matthews A., Yerokhin A. Ceramics International, 2021, vol. 47(24), pp. 34137– 34158. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.08.324Rogov A. B., Huang Y., Shore D., Matthews A., Yerokhin A. Ceramics International, 2021, vol. 47(24), pp. 34137– 34158. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.08.324Golubkov P., Pecherskaya E., Karpanin O., Safronov M., Zinchenko T., Artamonov D. 26th Conference of Open Innovations Association (FRUCT), Yaroslavl, Russia, April 23–24, 2020, Helsinki, Finland, IEEE, 2020, pp. 91–101. https://doi.org/10.23919/FRUCT48808.2020.9087360Golubkov P., Pecherskaya E., Karpanin O., Safronov M., Zinchenko T., Artamonov D. 26th Conference of Open Innovations Association (FRUCT), Yaroslavl, Russia, April 23–24, 2020, Helsinki, Finland, IEEE, 2020, pp. 91–101. https://doi.org/10.23919/FRUCT48808.2020.9087360Golubkov P. E., Pecherskaya E. A., Karpanin O. V., Mel’nikov O. A., Pecherskiy A. V., Timokhina O. A. Journal of Physics: Conference Series, 2021, vol. 1889, no. 52041, pp. 1–5. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1889/5/052041Golubkov P. E., Pecherskaya E. A., Karpanin O. V., Mel’nikov O. A., Pecherskiy A. V., Timokhina O. A. Journal of Physics: Conference Series, 2021, vol. 1889, no. 52041, pp. 1–5. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1889/5/052041Голубков П. Е., Мартынов А. В., Печерская Е. А. Методы измерения температуры в процессе микродугового оксидирования // Сборник статей VI Всероссийской межвузовской научно-практической конференции «Информационные технологии в науке и образовании. Проблемы и перспективы» (ВМНПК-2018), Пенза, Россия, 14 марта 2018. Пенза: Изд-во ПГУ, 2018. С. 245–248.Golubkov P. E., Martynov A. V., Pecherskaya E. A. Collection of articles of the VI All-Russian interuniversity scientific and practical conference “Information technologies in science and education. Problems and Prospects” (VMNPK-2018), Penza, Russia, March 14, 2018, Penza, PSU Publishing House, 2018, pp. 245–248 (In Russ.) https://www.elibrary.ru/xvrkeh

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