omnaОмский научный вестникOmsk Scientific Bulletin1813-82252541-7541Омский государственный технический университет10.25206/1813-8225-2025-193-38-49YJFNSIomna-128Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGПоиск оптимальных значений параметров режима проволочной электроэрозионной обработки деталей из циркониевого сплава Э110Search for optimal parameters of wire electrical discharge machining of parts made from E110 zirconium alloyhttps://orcid.org/0000-0002-5831-282XБобковН. В.BobkovN. V.

БОБКОВ Николай Владимирович, старший преподаватель кафедры «Технология  машиностроения»

AuthorID (РИНЦ): 819427

AuthorID (SCOPUS): 57194829384

ResearcherID: S-1503-2016

г. Омск

BOBKOV Nikolay Vladimirovich, Senior Lecturer of the  Mechanical Engineering Technology Department

AuthorID (RSCI): 819427

AuthorID (SCOPUS): 57194829384

ResearcherID: S-1503-2016

Omsk

https://orcid.org/0000-0002-6681-087XФедоровА. А.FedorovA. A.

ФЕДОРОВ Алексей Аркадьевич, кандидат технических  наук, доцент кафедры «Технология  машиностроения»

AuthorID (РИНЦ): 610896

AuthorID (SCOPUS): 57193509299

ResearcherID: A-7188-2014

г. Омск

FEDOROV Aleksey Arkadyevich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Mechanical  Engineering Technology Department

AuthorID (RSCI): 610896

AuthorID (SCOPUS): 57193509299

ResearcherID: A-7188-2014

Omsk

https://orcid.org/0000-0001-5600-835XПетроченкоС. В.PetrochenkoS. V.

ПЕТРОЧЕНКО Сергей Валерьевич, кандидат  технических наук, доцент (Россия), директор по  научным исследованиям и разработкам

AuthorID (РИНЦ): 648136

AuthorID (SCOPUS): 57983962200

ResearcherID: A-8009-2014

г. Нинбо

PETROCHENKO Sergei Valeryevich, Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, R&D Director

AuthorID (RSCI): 648136

AuthorID (SCOPUS): 57983962200

ResearcherID: A-8009-2014

Ningbo

АртеменкоН. С.ArtemenkoN. S.

АРТЕМЕНКО Никита Сергеевич, аспирант кафедры  «Металлорежущие станки и инструменты», инженер  учебного научно-производственного центра  «Современные технологии машиностроения»

г. Омск

ARTEMENKO Nikita Sergeyevich, Graduate Student of  the Metal Cutting Machines and Tools Department, Engineer at the «Modern Manufacturing Technologies» Research and Production Center

Omsk

dickydick89@mail.ruЧулковР. В.ChulkovR. V.

ЧУЛКОВ Роман Васильевич, студент гр. КТО-231 Машиностроительного института

г. Омск

CHULKOV Roman Vasilyevich, Student at gr. KTO-231 of the Mechanical Engineering Institute

Omsk

Омский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian FederationНаучно-исследовательский институт интеллектуального станкостроения города Нинбо, ООО Китайская академия машиностроенияКитайNingbo Intelligent Machine Tool Research Institute Co.,  Ltd. of China National Machinery Industry Institute GroupChina202530032025013849Copyright © Бобков Н.В., Федоров А.А., Петроченко С.В., Артеменко Н.С., Чулков Р.В., 20252025Бобков Н.В., Федоров А.А., Петроченко С.В., Артеменко Н.С., Чулков Р.В.Bobkov N.V., Fedorov A.A., Petrochenko S.V., Artemenko N.S., Chulkov R.V.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://onv.omgtu.ru/jour/article/view/128

В статье предложен метод расчета оптимальных параметров режима проволочно-электроэрозионной обработки циркониевого сплава Э110 с использованием ротатабельного центрального композиционного плана второго порядка. Рассмотрено влияние ключевых факторов обработки, таких как время импульса, пауза между импульсами и напряжение межискрового зазора, на толщину дефектного слоя и время обработки. Показана возможность использования регрессионных моделей для прогнозирования параметров обработки и оптимизации их значений. Полученные результаты применимы для повышения производительности и качества обработки сложных деталей. Получен диапазон оптимальных параметров: ON — от 4,554 мкс до 4,932 мкс, OFF — от 8,842 мкс до 11 мкс и SV — 50 В.

The article proposes a method for calculating rational parameters of wire electrical discharge machining of zirconium alloy E110 using a rotatable central composite design of the second order. The influence of key processing factors such as pulse duration, inter-pulse pause, and spark gap voltage on the thickness of the recast layer and machining time is examined. The feasibility of using regression models for predicting processing parameters and optimizing their values is demonstrated. The obtained results are applicable for enhancing the productivity and quality of machining complex parts in medical, aviation, and other industrial sectors.

электроэрозионная обработкапланирование экспериментациркониевый сплавпараметррежимыоптимизациямоделированиеelectrical discharge machiningexperiment planningzirconium alloyparametermodesoptimisationmodellingReferencesСултанов А. А., Первов Ю. Ю., Яценко А. К. Физико-химические свойства имплантатов и их взаимодействие с окружающими тканями и средами полости рта (обзор литературы) // Вятский медицинский вестник. 2019. № 2 (62). С. 80–86. EDN: WRSCOO.Sultanov A. A., Pervov Yu. Yu., Yatsenko A. K. Fizikokhimicheskiye svoystva implantatov i ikh vzaimodeystviye s okruzhayushchimi tkanyami i sredami polosti rta (obzorliteratury) [Physical and chemical properties of implants, their interaction with surrounding tissues and environments of the oral cavity (literature review)]. Vyatskiy meditsinskiy vestnik. Medical Newsletter of Vyatka. 2019. No. 2 (62). P. 80–86. EDN: WRSCOO. (In Russ.).Котенева М. В., Никулин С. А., Рожнов А. Б. Влияние условий окисления на структуру и разрушение оксидных пленок циркониевых сплавов // Прочность неоднородных структур – ПРОСТ 2018: сб. тр. IХ Евразийской науч.-практ. конф. 2018. С. 182–182. EDN: XNETRB.Koteneva M. V., Nikulin S. A., Rozhnov A. B. Vliyaniye usloviy okisleniya na strukturu i razrusheniye oksidnykh plenok tsirkoniyevykh splavov [Influence of oxidation conditions on the structure and degradation of oxide films on zirconium alloys]. Prochnost’ neodnorodnykh struktur–PROST 2018. Strength of Heterogeneous Structures–PROST 2018. 2018. P. 182–182. EDN: XNETRB. (In Russ.).Куляшова К. С. Закономерности формирования микродуговых кальций-фосфатных биопокрытий на поверхности циркония и их свойства: дис. … канд. техн. наук. Томск, 2011. 162 с.Kulyashova K. S. Zakonomernosti formirovaniya mikrodugovykh kal’tsiy-fosfatnykh biopokrytiy na poverkhnosti tsirkoniya i ikh svoystva [Regularities in the formation of micro arc calcium phosphate bio coatings on zirconium surface and their properties]. Tomsk, 2011. 162 p. (In Russ.).Попов И. С., Борисенко К. Г. Электроэрозионная обработка как один из перспективнейших методов обработки металла // Юность и Знания – Гарантия Успеха-2018: cб. науч. тр. 5-й Междунар. молодеж. науч. конф. В 2 т. 2018. С. 259–267. Т. 2. EDN: YNESIP.Popov I. S., Borisenko K. G. Elektroerozionnaya obrabotka kak odin iz perspektivneyshikh metodov obrabotki metalla [Electrical discharge machining as one of the most promising methods for metal processing]. Yunost’ i Znaniya — Garantiya Uspekha-2018. Youth and Knowledge — Guarantee of Success-2018. In 2 vols. 2018. Vol. 2. P. 259–267. EDN: YNESIP. (In Russ.).Siddiqui M. M. U. Z., Iqbal S. A., Zulqarnainet A. [et al.]. An investigative study on the parameters optimization of the electric discharge machining of Ti6Al4V // Clean Technologies and Recycling. 2024. Vol. 4, Issue 1. P. 43–60. DOI: 10.3934/ctr.2024003.Siddiqui M. M. U. Z., Iqbal S. A., Zulqarnainet A. [et al.]. An investigative study on the parameters optimization of the electric discharge machining of Ti6Al4V. Clean Technologies and Recycling. 2024. Vol. 4, Issue 1. P. 43–60. DOI: 10.3934/ctr.2024003. (In Engl.).Mohanraj T., Thenarasu M., Ragaventhra B. S. [et al.]. Parameter optimization in wire electrical discharge machining using bio–inspired algorithms and response surface methodology // International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM). 2024. P. 1–28. DOI: 10.1007/s12008-024-01936-6.Mohanraj T., Thenarasu M., Ragaventhra B. S. [et al.]. Parameter optimization in wire electrical discharge machining using bio–inspired algorithms and response surface methodology. International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM). 2024. P. 1–28. DOI: 10.1007/s12008-024-01936-6. (In Engl.).Бобков Н. В., Федоров А. А., Полонянкин Д. А. [и др.]. Исследование влияния режимов проволочно-вырезной электроэрозионной обработки на морфологию, шероховатость и трещинообразование поверхности тугоплавких металлов // Динамика систем, механизмов и машин. 2018. Т. 6, № 1. С. 148–154. DOI: 10.25206/2310-9793-2018-6-1-148-154. EDN: VLXWHK.Bobkov N. V., Fedorov A. A., Polonyankin D. A. [et al.]. Issledovaniye vliyaniya rezhimov provolochno-vyreznoy elektroerozionnoy obrabotki na morfologiyu, sherokhovatost’ i treshchinoobrazovaniye poverkhnosti tugoplavkikh metallov [Investigation of the influence wedm on morphology, roughness and cracking of surfaces refractory metals]. Dinamika sistem, mekhanizmov i mashin. Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines. 2018. Vol. 6, no. 1. P. 148–154. DOI: 10.25206/2310-9793-2018-6-1-148-154. EDN: VLXWHK. (In Russ.).Anwar H., Shather S. K., Khudhir W. S. WEDM Process Parameters Analysis and Optimization: A Review // Salud, Ciencia y Tecnología – Serie de Conferencias. 2024. №3. 860. DOI:10.56294/sctconf2024860.Anwar H., Shather S. K., Khudhir W. S. WEDM Process Parameters Analysis and Optimization: A Review. Salud, Ciencia y Tecnología — Serie de Conferencias. 2024. No. 3. 860. DOI: 10.56294/sctsonf2024860. (In Engl.).Бобков Н. В., Федоров А. А., Бредгауэр Ю. О. [и др.]. Исследование распространения поля температур в глубь циркониевой заготовки при проволочно-вырезной электроэрозионной обработке // Россия молодая: Передовые технологии — в промышленность. 2023. С. 25–30. DOI: 10.25206/2310-4597-2023-1-25-30. EDN: AIQHLM.Bobkov N. V., Fedorov A. A., Bredgauer Yu. O. [etal.]. Issledovaniye rasprostraneniya polya temperature vglub’ tsirkoniyevoy zagotovki pri provolochno-vyreznoy elektroerozionnoy obrabotke [Study of temperature field propagation into zirconium billet during wire-cut EDM]. Rossiya Molodaya: Peredovyye Tekhnologii — v Promyshlennost’. 2023. P. 25–30. DOI: 10.25206/2310-4597-2023-1-25-30. EDN: AIQHLM. (In Russ.).Asoo H. R., Alakali J. S., Ikya J. K. [et al.]. Historical background of RSM // Response Surface Methods — Theory, Applications and Optimization Techniques. IntechOpen, 2024. DOI: 10.5772/intechopen.1005302.Asoo H. R., Alakali J. S., Ikya J. K. [et al.]. Historical background of RSM // Response Surface Methods–Theory, Applications and Optimization Techniques. IntechOpen, 2024. DOI: 10.5772/intechopen.1005302. (In Engl.).Ерунова И. Б., Ушаков И. Е. Математические аспекты формирования критериев оптимальности при планировании экспериментов // Современное образование: содержание, технологии, качество. 2019. Т. 1. С. 131–133. EDN: WCNOTH.Erunova I. B., Ushakov I. E. Matematicheskiye aspekty formirovaniya kriteriyev optimal’nosti pri planirovanii eksperimentov [Mathematical aspects of the formation of optimality criteria in the planning of experiments]. Sovremennoye obrazovaniye: soderzhaniye, tekhnologii, kachestvo. Modern Education: Content, Technologies, Quality. 2019. Vol. 1. P. 131–133. EDN: WCNOTH. (In Russ.).Гущин А. В. Методы планирования эксперимента и выбор групп с линейными характеристиками взаимодействия // Вестник СамГУПС. 2021. № 1(51). С. 97–103. EDN: GAXAXP.Gushchin A. V. Metody planirovaniya eksperimenta i vybor grupp s lineynymi kharakteristikami vzaimodeystviya [Methods of experiment planning and selection of groups with linear interaction characteristics]. Vestnik SamGUPS. 2021. No. 1(51). P. 97–103. EDN: GAXAXP. (In Russ.).Цициашвили Г. Ш., Осипова М. А., Гудименко А. И. Планирование эксперимента для оценки параметров дифференциальных уравнений по неточным наблюдениям // Вест ник Воронежского государственного университета. Серия: Системный анализ и информационные технологии. 2024. № 1. С. 28–35. DOI: 10.17308/sait/1995-5499/2024/1/28-35. EDN: KUSYWC.Tsitsiashvili G. Sh., Osipova M. A., Gudimenko A. I. Planirovaniye eksperimenta dlya otsenki parametrov differentsial’nykh uravneniy po netochnym nablyudeniyam [Planning an experiment to estimate the parameters of differential equations based on inaccurate observations]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Sistemnyy analiz i informatsionnyye tekhnologii. Proceedings of Voronezh State University. Series: Systems Analysis and Information Technologies. 2024. No. 1. P. 28–35. DOI: 10.17308/sait/1995-5499/2024/1/28-35. EDN: KUSYWC. (In Russ.).Giorleo L., Previtali B., Semeraro Q. Modelling of back tempering in laser hardening // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2011. Vol. 54 (9). P. 969–977. DOI:10.1007/s00170-010-3008-5.Giorleo L., Previtali B., Semeraro Q. Modelling of back tempering in laser hardening // The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 2011. Vol. 54 (9). P. 969–977. DOI: 10.1007/s00170-010-3008-5. (In Engl.).

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