Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні - 2025, №3
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/25174
Browse
Recent Submissions
Item Analysis of methods for making holes in metal with a thickness of more than 10 mm(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Shirokobokov, Vitaliy; Obdul, Vasyl; Bajor, Teresa; Shirokobokova, Natalia; Matiukhina, Tetiana; Широкобоков, Виталий Володимировичл; Обдул, Василь Дмитрович; Широкобокова, Наталья Вікторівна; Матюхіна, ТетянаEN: Purpose. The aim of this study is to review and comparatively analyze modern methods for creating holes in metal workpieces with a thickness of over 10 mm, evaluate their efficiency, and investigate the influence of processing parameters on the quality of the resulting holes. Attention is given to conventional methods, such as drilling and punching with specialized tools, as well as non-traditional methods, including waterjet abrasive cutting, laser cutting, and electrical discharge machining (EDM). Research methods. The study employed a literature review and experimental investigations. Experimental methods included step drilling, reaming, milling, hydro-abrasive cutting, laser cutting, EDM drilling, and cold stamping. Hole quality was assessed using geometric measurements, surface roughness analysis, and examination of deformation zones. Experimental setups included variable punch and die designs to study the influence of tool geometry, punch-die clearance, and cutting forces on hole quality. Results. It was determined that each method has distinct advantages and limitations. Punching is most effective for high-speed, mass production with consistent geometry but requires precise tooling and rigid press equipment. Drilling and laser cutting are suitable for single or small-series production, offering high accuracy but slower speed. Hydro-abrasive cutting provides smooth edges and minimal thermal impact, though it is expensive and slower for small holes. EDM ensures exceptional precision for hard or high-alloy materials but has low productivity. Comparative analysis highlighted the influence of process parameters, such as punch-die clearance, cutting force, feed rate, and tool design, on the quality and accuracy of holes. Scientific novelty. The study provides a systematic comparison of multiple hole-making methods for thick metal workpieces, integrating experimental results with process parameter analysis. The novelty lies in identifying optimal parameters and tool designs that minimize edge defects and deformation, offering guidance for high-precision hole formation in thick metals, which has not been comprehensively addressed in previous research. Practical value. The findings can guide the selection of appropriate hole-making technologies in industrial metalworking, optimize productivity, improve surface quality and dimensional accuracy, reduce material waste, and inform the design of tooling and press equipment for mass and small-series production. UK: Мета роботи. Метою цього дослідження є огляд та порівняльний аналіз сучасних методів створення отворів у металевих заготовках товщиною понад 10 мм, оцінка їхньої ефективності та дослідження впливу параметрів обробки на якість отриманих отворів. Увага приділяється традиційним методам, таким як свердління та штампування спеціалізованими інструментами, а також нетрадиційним методам, включаючи гідроабразивне різання, лазерне різання та електроерозійну обробку (EDM). Методи дослідження. У дослідженні використовувався огляд літератури та експериментальні дослідження. Експериментальні методи включали ступінчасте свердління, розсвердлювання, фрезерування, гідроабразивне різання, лазерне різання, електроерозійне свердління та холодне штампування. Якість отворів оцінювалася за допомогою геометричних вимірювань, аналізу шорсткості поверхні та дослідження зон деформації. Експериментальні установки включали змінні конструкції пуансона та штампу для вивчення впливу геометрії інструменту, зазору між пуансоном та штампом, а також сил різання на якість отвору. Отримані результати. Було визначено, що кожен метод має різні переваги та обмеження. Штампування є найефективнішим для високошвидкісного масового виробництва з послідовною геометрією, але вимагає точного оснащення та жорсткого пресового обладнання. Свердління та лазерне різання підходять для одиничного або дрібносерійного виробництва, пропонуючи високу точність, але меншу швидкість. Гідроабразивне різання забезпечує гладкі краї та мінімальний термічний вплив, хоча воно є дорогим та повільнішим для невеликих отворів. Електроерозійне різання забезпечує виняткову точність для твердих або високолегованих матеріалів, але має низьку продуктивність. Порівняльний аналіз підкреслив вплив параметрів процесу, таких як зазор штампа, сила різання, швидкість подачі та конструкція інструменту, на якість та точність отворів. Наукова новизна. Дослідження забезпечує систематичне порівняння кількох методів виготовлення отворів для товстих металевих заготовок, інтегруючи експериментальні результати з аналізом параметрів процесу. Новизна полягає у визначенні оптимальних параметрів та конструкцій інструментів, які мінімізують дефекти крайок та деформацію, пропонуючи рекомендації щодо високоточного формування отворів у товстих металах, що не було всебічно розглянуто в попередніх дослідженнях. Практична цінність. Результати можуть допомогти у виборі відповідних технологій виготовлення отворів у промисловій металообробці, оптимізувати продуктивність, покращити якість поверхні та точність розмірів, зменшити відходи матеріалу та врахувати проектування інструментів та пресового обладнання для масового та дрібносерійного виробництва.Item Taking friction into account in kinetostatic analysis of mechanisms(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Shevchenko, Volodymyr; Skrebtsov, Andrii; Kruzhnova, Svetlana; Оmelchenkо, Olga; Shaleva, Natalia; Шевченко, Володимир Григорович; Скребцов, Андрій Андрійович; Кружнова, Світлана Юріївна; Омельченко, Ольга Станіславівна; Шалева, Наталія ВалеріївнаEN: Purpose. Study the dynamics and characteristics of friction using the example of translational kinematic pairs. Research methods. The theoretical aspects of friction research in translational kinematic pairs are examined in detail. The introduction of friction forces into the equations of kinematics leads to an increase in the number of unknown reaction components in kinematic pairs, while the number of equations remains unchanged. The force calculation of mechanisms taking into account friction comes down to a joint solution of kinematics equations containing friction forces as additional unknowns and relations obtained while considering the corresponding models of kinematic pairs of friction. Results. As a result, analytical dependencies were obtained for determining the speed, acceleration and reaction from the magnitude of the slider displacement, and changes in the power parameters of the piston pump due to wear of the parts of the reciprocating slider-guide pair were analyzed. Scientific novelty. The current level of technological progress requires constant improvement of product quality and productivity to make it competitive. This leads to increased requirements for the performance characteristics of moving joints in mechanisms and machines operating under extreme conditions of friction and wear. Friction forces arise in the kinematic pairs of mechanisms, and in many cases these forces significantly affect the movement of the mechanism links and must be taken into account in force calculations. The energy costs associated with overcoming harmful resistance forces are irreversible, and the reduction of irreversible energy costs is achieved by limiting friction forces. Practical value. The results of the research showed that the wear of the parts of the translational kinematic pair of the slider and the pump guides leads to an insignificant change in both the speed, and acceleration of the slider, at the same time, the maximum reaction in this kinematic pair changes more significantly. UK: Мета роботи. Дослідження динаміки та особливості процесів тертя на прикладі поступальних кінематичних пар. Методи дослідження. Детально розглянуті теоретичні аспекти дослідження тертя в поступальних кінематичних парах. Введення сил тертя в рівняння кінетостатики призводить до збільшення числа невідомих компонент реакцій в кінематичних парах, а кількість рівнянь при цьому залишається незмінною. Силовий розрахунок механізмів з урахуванням тертя зводиться до сумісного рішення рівнянь кінетостатики, що містять сили тертя в якості додаткових невідомих, та співвідношень, отриманих при розгляданні відповідних моделей кінематичних пар із тертям. Отримані результати. Отримані аналітичні залежності для визначення швидкості, пришвидшення і реакції від величини зміщення повзуна, проаналізовано зміни силових параметрів поршневого насоса внаслідок зношування деталей зворотньо-поступальної пари повзун – напрямні. Наукова новизна. Сучасний рівень технічного прогресу потребує постійного вдосконалення продукції за якістю та продуктивністю, роблячи її конкурентною. Це призводить до підвищення вимог щодо експлуатаційних характеристик рухомих з’єднань в механізмах і машинах, які працюють в екстремальних умовах тертя та зношування. В кінематичних парах механізмів виникають сили тертя і в багатьох випадках ці сили істотно впливають на рух ланок механізмів і повинні враховуватись при силових розрахунках. Енерговитрати, пов'язані з подоланням сил шкідливого опору, є незворотними, а зменшення незворотних енергетичних витрат здійснюється завдяки обмеженню сил тертя. Практична цінність. Дослідження показали, що зношування деталей поступальної кінематичної пари повзун – напрямні насоса призводить до несуттєвої зміни як швидкості, так і прискорення повзуна, при цьому величина максимальної реакції в цій кінематичній парі змінюється істотніше.Item Modeling the angle of the direction of the resulting displacement of the cutting edge of the cutter-oscillator(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Tryshyn, Pavlo; Kozlova, Olena; Honchar, Natalia; Levchenko, Andrey; Тришин, Павло Романович; Козлова, Олена Борисівна; Гончар, Наталія Вікторівна; Левченко, АндрійEN: Purpose. Establishing the dependence of the angle of the direction of the resulting displacement of the cutting edge of the cutter-oscillator on the geometric parameters of the holder using various methods and substantiating the feasibility of using cutter-oscillators with single degree of freedom for targeted modeling of the influence of individual factors, such as the regenerative effect or a change in the instantaneous cutting speed. Research methods. The analytical method involved obtaining calculation formulas for determining the angle of the direction of the resulting displacement of the cutter-oscillator. For numerical modeling of the bending of the cutter-oscillator during turning, the SolidWorks and Unigraphics NX programs were used. The research was also conducted by an experimental method, in which oscillograms of the oscillations of the cutting edge were recorded, from which the static bending of the cutter-oscillator was determined. Results. Methods for determining the direction of the resulting displacement of the cutting edge of the cutter-oscillator have been developed based on analytical calculation, computer modeling, and experimental methods. Computer modeling of the bends of the cutters-oscillator has been carried out in the SolidWorks program, which made it possible to determine with high accuracy the angle of the direction of the resulting displacement of the cutting edge at different ratios of the cutter- oscillator holder dimensions. It has been shown that the optimal ratio of the height to the width of the holder (h/b > 3.3 for the oscillator X; h/b < 0.3 for the oscillator Z) provides the direction of movement with a deviation of no more than 5° from the X and Z axes, respectively. The accuracy of the computer modeling method has been experimentally confirmed, which allows it to be used for designing cutters-oscillators with specified dynamic properties. Scientific novelty. The optimal dependence of the angle of the direction of displacement of the cutting edge of the cutter-oscillator on the geometric parameters of the holder has been established, which allows controlling the orientation of oscillations during cutting. Practical value. The results of the work can be used in the design of cutters-oscillators to study the dynamics of the turning process. The developed methodology allows reducing the costs of manufacturing prototypes of cutters-oscillators due to preliminary modeling of their characteristics in the CAD/CAM environment. UK: Мета роботи. Встановлення залежності кута напрямку результуючого переміщення різальної кромки різця-осцилятора від геометричних параметрів державки різними методами та обґрунтування доцільності використання різців з одним ступенем свободи для цілеспрямованого моделювання впливу окремих факторів, таких як регенеративний ефект або зміна миттєвої швидкості різання. Методи дослідження. Аналітичний метод передбачав отримання розрахункових формул для визначення кута напрямку результуючого переміщення різця-осцилятора. Для чисельного моделювання вигинів різця-осцилятора при точінні використовувалися програми SolidWorks та Unigraphics NX. Дослідження також проводили експериментальним методом, при якому записували осцилограми коливань різальної кромки, по яких визначали статичні вигини різця-осцилятора. Отримані результати. Розроблено методики визначення напрямку результуючого переміщення різальної кромки різця-осцилятора на основі аналітичного розрахунку, комп’ютерного моделювання та експериментального методу. Проведено комп’ютерне моделювання вигинів різців-осциляторів у програмі SolidWorks, що дозволило з високою точністю визначити кут напрямку результуючого переміщення різальної кромки при різних співвідношеннях розмірів державки різця. Показано, що оптимальне співвідношення висоти до ширини державки (h/b > 3,3 для осцилятора Х; h/b < 0,3 для осцилятора Z) забезпечує напрямок переміщення з відхиленням не більше 5° від осі Х та Z, відповідно. Експериментально підтверджено точність методу комп’ютерного моделювання, що дозволяє застосовувати його для проєктування різців-осциляторів із заданими динамічними властивостями. Наукова новизна. Встановлено оптимальну залежність кута напрямку переміщення різальної кромки різця-осцилятора від геометричних параметрів державки, що дозволяє керувати орієнтацією коливань під час різання. Практична цінність. Результати роботи можуть бути використані при проєктуванні різців-осциляторів для дослідження динаміки процесу точіння. Розроблена методика дозволяє знизити витрати на виготовлення дослідних зразків різців-осциляторів за рахунок попереднього моделювання їх характеристик у CAD/CAM середовищі.Item Research on the influence of technological factors on the quality of composite materials(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Sokolskyi, Artem; Shyrokobokova, Nataliia; Pleskach, Volodymyr; Petrashov, Oleksandr; Сокольський, Артем; Широкобокова, Наталія Вікторівна; Плескач, Володимир Михайлович; Петрашов, Олександр СергійовичEN: Purpose. The purpose of this study is to analyze the impact of the main stages of manufacturing composite products on the probability of various defects. Special attention is paid to finding and justifying practical ways to eliminate them at the early stages of the production process. The work is aimed at identifying the relationship between technological parameters, such as temperature, pressure and polymerization time, and the final quality, strength and reliability of the finished product. In addition, the goal is to develop methodological recommendations for manufacturers to minimize defects and increase production efficiency. Research methods. The work uses an analytical method and a detailed consideration of factors that directly affect the quality of composite materials. An analysis of scientific and technical literature was conducted, as well as systematization of production practice data. To detect hidden defects and assess their impact on the structure of the material, modern methods of non-destructive testing were used. This allowed obtaining objective data on the condition of the material without its destruction, which is critically important for preserving the integrity of products. Results. Based on literary data and production practice, attention is paid to the production factors that most affect the quality of manufacturing composite materials and parts made from them. Analysis and comparison of existing non-destructive testing methods to preserve the structure of products, as well as the use of various control methods to detect defects in the complex structure of composite materials, which can ensure high quality of the manufactured products. Practical value. The work examines the factors that affect the quality of the product during its operation, as well as technological factors and methods of their control. For the study, practical work was carried out to determine the influence of technological factors on the quality of the product, and methods for eliminating defects in the manufacturing of the part. UK: Мета роботи. Метою даного дослідження є аналіз впливу основних етапів виготовлення композитних виробів на ймовірність виникнення різноманітних дефектів. Особлива увага приділяється пошуку та обґрунтуванню практичних шляхів їх усунення на ранніх стадіях виробничого процесу. Робота спрямована на виявлення взаємозв'язку між технологічними параметрами, такими як температура, тиск та час полімеризації, і кінцевою якістю, міцністю та надійністю готової продукції. Окрім того, метою є розробка методичних рекомендацій для виробників з метою мінімізації браку та підвищення ефективності виробництва. Методи дослідження. У роботі використано аналітичний метод та детальний розгляд факторів, які безпосередньо впливають на якість композитних матеріалів. Проведено аналіз наукової та технічної літератури, а також систематизація даних виробничої практики. Для виявлення прихованих дефектів та оцінки їхнього впливу на структуру матеріалу застосовано сучасні методи неруйнівного контролю. Це дозволило отримати об’єктивні дані про стан матеріалу без його руйнування, що є критично важливим для збереження цілісності виробів. Отримані результати. На підставі літературних даних і виробничої практики приділено увагу факторам виробництва, які найбільше впливають на якість виготовлення композиційних матеріалів та деталей із них. Аналіз та порівняння наявних методів неруйнівного контролю для збереження структури виробів, а також використання різних методів контролю для виявлення дефектів у складній структурі композиційних матеріалів, що може забезпечити високу якість виготовленої продукції. Практична цінність. В роботі розглянуті чинники, які впливають на якість виробу при його експлуатації, а також технологічні фактори і методи їх контролю. Для дослідження було виконано практичну роботу по визначенню впливу технологічних факторів на якість виробу, і методи усунення дефектів при виготовлені деталі.Item Finishing methods for gte blades to increase their service life(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Omelchenko, Yurii; Ulanov, Serhiy; Омельченко, Юрій; Уланов, Сергій ОлександровичEN: Purpose. The purpose of the work is to analyze modern approaches and methods, extend the service life of compressor blades of gas turbine engines through the use of various individual and complex methods of surface treatment of parts. The final result of this analysis is a summary of data on the effectiveness of the individual use of each method separately and the effectiveness of the combined use of two or more methods simultaneously or sequentially. Based on the results of the summary, conclusions were made on the rationality of using complex approaches and directions for new research in the future were identified. Research methods. Literary sources were selected using the Google Scholar and Scopus bibliographic databases. The keywords for the search were «methods for strengthening blades», «complex technologies», «thermal methods», «chemical methods», «nitriding», «total resource», and «GTE compressor» in Ukrainian and English. Results. The main result of the work is a clear and detailed generalization and comparative analysis of the main methods of strengthening the blades of gas turbine engines. This generalization clearly demonstrates the advantages of using integrated approaches. The synergy effect of the simultaneous use of several technologies is considered in detail and confirmed by the results of reports on practical use and laboratory studies published by domestic and foreign scientists. Scientific novelty. A comprehensive systematization and comparative analysis of the effectiveness of individual and combined methods of surface treatment of gas turbine engine (GTE) blades has been performed, taking into account the depth of strengthening, resource increase, technological compatibility, and practical feasibility. A structured approach to assessing the synergistic effect of combinations of different methods (mechanical, chemical-thermal, thermal, ion-plasma) has been proposed, with the most effective technological combinations being identified. It is substantiated that the use of such combinations provides an increase in resource by 400–500% without changing the geometry of the part or base material, which opens up new opportunities for their implementation in serial production and repair of aviation equipment. Practical value. The results of the work can be used by engineers and researchers to familiarize themselves with modern diverse methods of increasing the resource of GTE scrap, the effectiveness of these methods, and the advantages of comprehensive approaches to the use of these methods in GTE production. UK: Мета роботи. Метою роботи є проведення аналізу сучасних підходів та методів, збільшення ресурсу компресорних лопаток ГТД через використання різних індивідуальних і комплексних методів обробки поверхні деталей. Кінцевим результатом цього аналізу є узагальнення даних по ефективності індивідуального використання кожного з методів окремо і ефективності комбінованого використання двох і більше методів одночасно або послідовно. По результатам узагальнення зроблені висновки по раціональності використання комплексних підходів та означені напрямки нових досліджень в майбутньому. Методи дослідження. Підбір літературних джерел здійснювався з використанням бібліографічних баз Google Scholar та Scopus. Ключові слова для пошуку були «методи зміцнення лопаток», «комплексні технології», «термічні методи», «хімічні методи», «азотування»,» загальний ресурс», «компресор ГТД» українською та англійською мовами. Отримані результати. Основним результатом роботи є чітке і детальне узагальнення і порівнювальний аналіз основних методів зміцнюючей обробки лопаток ГТД. Вказане узагальнення обґрунтовано показує перевагу використання комплексних підходів. Детально розглянуо ефект синергії при одночасному використанні декількох технологій і підтверджується це результатами звітів по практичному використанню і лабораторних досліджень, які опубліковані вітчизняними та іноземними науковцями. Наукова новизна. Виконано комплексну систематизацію та порівняльний аналіз ефективності індивідуальних і комбінованих методів поверхневої обробки лопаток газотурбінних двигунів (ГТД) з урахуванням глибини зміцнення, приросту ресурсу, технологічної сумісності та практичної реалізованості. Запропоновано структурований підхід до оцінки синергетичного ефекту від комбінацій різних методів (механічних, хіміко-термічних, термічних, іонно-плазмових) з відокремленням найбільш результативних технологічних поєднань. Обґрунтовано, що використання таких комбінацій забезпечує підвищення ресурсу до 400–500% без зміни геометрії деталі чи матеріалу основи, що відкриває нові можливості для їхнього впровадження у серійне виробництво та ремонт авіаційної техніки. Практична цінність. Результати роботи можуть використовуватись інженерами та науковими співробітниками для ознайомлення із сучасними різноплановими методами підвищення ресурсу ломаток ГТД, ефективністю цих методів та з перевагами комплексних підходів до використання цих методів у виробництві ГТД.Item Research on the influence of ball treatment in the magnetic field of the blades with operational damages on fatigue strength(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Pukhalska, Gulnara; Subbotin, Sergey; Leoshchenko, Serhii; Bezkhlibnyi, Dmytro; Пухальська, Гюльнара Вікторівна; Субботін, Сергій Олександрович; Леощенко, Сергій Дмитрович; Безхлібний, ДмитроEN: Purpose. Research the effect of ball treatment in a magnetic field on the blade tips, which have varying degrees of blade tip damage in operation, on their endurance limit. Research methods. Mechanical method for studying residual stresses, experimental method for determining blade endurance, stepwise regression methods for building regression models. Results. On engine blades that operated under different conditions and had different service life, the greatest wear was observed in the peripheral part of the blade (cross sections A7-A7 and A8-A8). Processing blades from various engines with operational damage with balls in a magnetic field significantly increases the resistance of the blades to fatigue, the endurance limit of the blades increases from 14 to 22 %. Regression models of natural oscillation frequencies and blade life were constructed. The obtained regression models showed that the greatest influence on the natural oscillation frequency of blades is not only the operating conditions and blade geometry, but also the amount of life, the hardness of the initial blade and the ultimate strength of the blades. Operation of helicopter engines in conditions of increased dustiness and abrasive wear requires the application of protective coatings with high erosion resistance to the upper section of the blade back. Additional application of surface hardening methods provides increased reliability, fatigue strength and extended service life of the gas turbine engine. Scientific novelty. A method has been proposed that allows for effective processing of blade back with damage that occurred during operation, which ensures an increase in their durability and reliability. As a result, endurance indicators increase and the service life of parts is extended. Practical value . The obtained experimental data provide grounds to recommend the method of treating blade tips with steel balls in a magnetic field as a technological operation for repairing compressor blades that have undergone operational damage such as potholes on the leading edges. UK: Мета роботи. Дослідження впливу обробки кульками в магнітному полі пера лопаток, які мають різний ступінь ушкодження пера лопаток в експлуатації, на їх границю витривалості. Методи дослідження. Механічний метод для дослідження залишкових напруг, експериментальний метод для визначення витривалості лопаток, методи покрокової регресії для побудови регресійних моделей. Отримані результати. На лопатках двигунів, які працювали в різних умовах та мають різне напрацювання, найбільший знос спостерігається у периферійній частині пера (перетини А7-А7 і А8-А8). Обробка лопаток з різних двигунів, що мають експлуатаційні ушкодження, кульками в магнітному полі суттєво підвищує опір лопаток втомі, границя витривалості лопаток збільшується від 14 до 22 %. Побудовані регресійні моделі частот власних коливань і напрацювання лопаток. Отримані регресійні моделі показали, що найбільший вплив на частоту власних коливань лопаток мають не тільки умови експлуатації та геометрія лопатки, а також величина напрацювання, твердість вихідної лопатки та границя міцності лопаток. Експлуатація гелікоптерних двигунів в умовах підвищеної запиленості та абразивного зношування вимагає нанесення на верхню ділянку пера лопатки захисних покриттів з високою ерозійною стійкістю. Додаткове застосування методів поверхневого зміцнення забезпечує підвищення надійності, втомної міцності та подовження ресурсу роботи газотурбінного двигуна. Наукова новизна. Запропоновано метод, який дозволяє ефективно обробляти перо лопатки із пошкодженнями, що виникли під час роботи, що забезпечує зростання їх довговічності та надійності. В результаті підвищуються показники витривалості та подовжується термін служби деталей. Практична цінність. Отримані експериментальні дані дають підстави рекомендувати метод обробки пера лопаток сталевими кульками в магнітному полі як технологічну операцію для ремонту компресорних лопаток, що зазнали експлуатаційних ушкоджень типу вибоїн на вхідних кромках.Item Investigation of the fabrication of bn-reinforced pure aluminum composites by casting processes(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Likhatskyi, Richard; Voron, Mykhailo; Narivskyi, Anatolii; Tverdokhvalov, Viacheslav; Matviiets, Yevhen; Ліхацький, Річард; Ворон, Михайло; Нарівський, Анатолій; Твердохвалов, В’ячеслав; Матвієць, ЄвгенEN: Purpose. The main objective of this research was to evaluate the feasibility of producing aluminum matrix composites (AMC) based on pure aluminum reinforced with boron nitride using casting technologies, in particular the stir casting method. This approach was chosen due to its technological simplicity, relatively low cost, and potential scalability for industrial applications. Research methods. To analyze the distribution and morphology of the reinforcing particles, microstructural metallographic analysis using optical microscopy was applied. The chemical composition of the composites was determined by X-ray fluorescence analysis and spark optical emission spectrometry. These methods provided reliable data on the content and incorporation of boron nitride particles into the aluminum matrix, as well as the influence of additional alloying elements (Ni, Sn, Zr) on the composite structure. Results. Experimental AMC samples containing 1–3 wt.% BN were produced by stir casting, including variants with fluxes and alloying elements under different melting conditions. The composite structures contained BN particles evenly distributed in the matrix; however, their actual content was only 7–15 % of the amount initially introduced in the charge. It was found that the efficiency of BN incorporation strongly depends on the melt composition (amount of reinforcing particles, presence of fluxes and microalloying elements) and on the melting parameters (superheating temperature, stirring time). The porosity of the obtained composites was also studied: the addition of BN significantly increased porosity, whereas the presence of Sn reduced it due to eutectic formation. Scientific novelty. New data were obtained on the feasibility of producing AMCs based on pure aluminum with BN reinforcement by stir casting with the use of fluxes and microalloying additives, which improve BN incorporation. Practical value. The results complement existing knowledge on AMC fabrication and explain the lack of studies using pure aluminum as the matrix. The findings may also be applied to optimize casting technologies for manufacturing aluminum matrix composites. UK: Мета роботи. Основною метою дослідження було оцінити можливість одержання алюмоматричних композитів (АМК) на основі чистого алюмінію з армуванням нітридом бору за допомогою ливарних технологій, зокрема методу лиття з перемішуванням. Такий підхід обрано завдяки його технологічній простоті, відносно низькій вартості та потенційній масштабованості до промислових умов. Методи дослідження. Для аналізу розподілу та морфології армуючих частинок застосовано мікроструктурний металографічний аналіз за допомогою оптичної мікроскопії. Хімічний склад композитів визначали методами рентгенофлуоресцентного аналізу та іскрової оптично-емісійної спектрометрії. Це дозволило отримати достовірні дані щодо вмісту та засвоєння частинок нітриду бору в алюмінієвій матриці, а також оцінити вплив додаткових легуючих елементів (Ni, Sn, Zr) на структуру композиту. Отримані результати. Експериментальні зразки АМК з вмістом 1–3 % (мас.) BN були отримані методом лиття з перемішуванням, у тому числі із застосуванням флюсів і легуючих елементів за різних умов плавки. У структурах композитів виявлено частинки BN, рівномірно розподілені в матриці, проте їх фактичний вміст становив лише 7-15% від кількості, внесеної у шихту. Встановлено, що ефективність засвоєння BN суттєво залежить від складу розплаву (вмісту армуючих частинок, наявності флюсів і мікролегуючих елементів), а також від технологічних параметрів плавки (температура перегріву, тривалість перемішування). Досліджено пористість отриманих композитів: введення BN значно її збільшує, тоді як наявність Sn знижує пористість завдяки утворенню евтектики. Наукова новизна. Одержано нові дані щодо можливості виплавки алюмоматричних композитів на основі чистого алюмінію з нітридом бору технологією перемішування розплаву з використанням флюсу та мікролегуючих добавок, які підвищують засвоєння нітриду бору. Практична цінність. Результати роботи доповнюють наявні відомості про виплавку алюмоматричних композитів та пояснюють відсутність досліджень саме з чистим алюмінієм як матрицею. Також отримані дані можуть бути використані для оптимізації ливарних технологій виготовлення таких композитів.Item Technology for creating products from sheet composite material using topological analysis of a 3D model(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Tanchenko, Serhiy; Frolov, Mykhaylo; Solokha, Vasyl; Shtankevych, Viktoriia; Танченко, Сергій Віталійович; Фролов, Михайло Володимирович; Солоха, Василь Васильович; Штанкевич, Вікторія СергіївнаEN: Purpose. Using a three-dimensional model of a part, propose an optimal part unfolding using graph modeling and topological analysis methods; develop additional criteria for optimizing flat layouts to reduce the milling labor intensity and assembly accuracy; test the developed criteria on a practical example. Research methods. In the case under study, the research was conducted using graph modeling based on topological analysis of the product model. The research material was a 4 mm thick aluminum composite sheet with a 0.4 mm aluminum layer. Two variants of flat layouts were created based on the developed graphs. The final selection of the optimal flat layout variant was determined according to the developed optimality criteria. Results. The experience of selecting technological parameters for mechanical processing of aluminum composite sheet, which provide high processing productivity and product quality, has been generalized. It has been shown that the use of graph theory based on topological analysis of the model formalizes the process of creating variants of flat layouts. New optimality criteria are proposed, namely the total length of mechanical processing and the minimum number of parallel machining trajectories of bending grooves. Optimization should be carried out according to a priority criterion, using the rest as references for choosing between comparable variants. Scientific novelty. Criteria for optimising the flat layout when machining aluminium composites have been developed, such as: total cutting length to reduce the labour intensity of milling; minimum number of parallel trajectories for machining bending grooves. Practical value. The use of the developed criteria ensures maximum productivity of mechanical processing and maximum accuracy of assembly of products made of aluminium composites. The method of using graph theory based on the analysis of model topology can be the basis for automating the process of creating flat layouts. UK: Мета роботи. На прикладі тривимірної моделі деталі, використовуючи методи графового моделювання та топологічного аналізу запропонувати оптимальну розгортку деталі; розробити додаткові критерії оптимізації розгортки для зменшення трудомісткості фрезерування та точності збірки; перевірити розроблені критерії на практичному прикладі. Методи дослідження. Дослідження, що розглядається, проводилось методом графового моделювання на основі топологічного аналізу моделі виробу. Матеріал дослідження – лист алюмінієвого композиту товщиною 4мм, з шаром алюмінію 0,4мм. Було створено два варіанти розгорток основуючись на розроблених графах. Остаточний вибір оптимального варіанту розгортки було визначено за розробленими критеріями оптимальності. Отримані результати. Узагальнено досвід вибору технологічних показників механічної обробки алюмінієвого композиту, що забезпечують високу продуктивність обробки та якість виробу. Показано, що використання теорії графів на основі топологічного аналізу моделі формалізує процес створення варіантів розгорток. Запропоновані нові критерії оптимальності, а саме сумарна довжина механічної обробки та мінімальна кількість паралельних траєкторій обробки ліній згину. Оптимізація має відбуватися за пріоритетним критерієм з використанням решти як референтних для вибору між співставними варіантами. Наукова новизна. Розроблені критерії оптимізації розгортки при обробці алюмінієвих композитів, такі як: сумарна довжини різу для зменшення трудомісткості фрезерування; мінімальна кількість паралельних траєкторій обробки ліній згину. Практична цінність. Використання розроблених критеріїв забезпечує максимальну продуктивність механічної обробки та максимальну точність збірки виробу з алюмінієвих композитів. Методика використання теорії графів на основі аналізу топології моделей може бути основою для автоматизації процесу створення розгорток.Item Structural and phase formation in a medium-entropy, highalloyed composition of the Al-Mg-Si-V-Cr-Mn-Fe-Ni-Cu system(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Likhatskyi, Ivan; Ліхацький, ІванEN: Purpose. To obtain, in the simplest possible way, an alloy with a relatively low melting temperature for HEAs and MEAs, containing non-deficit components capable of dissolving in aluminum and exhibiting mutual solubility. The concentration of most components did not exceed 2.5–5 at.%, therefore the main was to increasing the mixing entropy was the number of elements included in the alloy composition. Research methods. The melt was prepared using a laboratory resistance furnace. Pure components and concentrated master alloys were used as charge materials, added gradually in small amounts to prevent the formation of refractory intermetallics. Melting was carried out in an alumina crucible at 1000 °C, which ensured dissolution and assimilation of all components. Results. Structural and phase characteristics of the experimental alloy were compared depending on the cristalization rate. When cooled with the furnace at a rate of 0.5 °C/s, a heterogeneous structure formed, represented mainly by three phases: an intermetallic of the Al₆Me type, based on Al₆Mn with dissolved Fe, Ni, Cr, and V; an intermetallic based on the Al₆Cu₂Ni-type phase, which by stoichiometry could be expressed as (Al,Ni)₂Cu; and the Mg₂Si phase. Rapid solidification at 5·10² °C/s resulted in some refinement of the structure and increased its homogeneity, but did not significantly change the phase composition. Notably, in the Al₆Me intermetallic, the higher-temperature compound Al₂₃V₄ became predominant. The formation of an intermetallic in the Al-Ni-Cu system under these conditions could correspond to a compound formation with the formula Al₂(Ni,Cu)₃. The Mg₂Si phase was observed as part of the eutectic (Mg₂Si+Si). Scientific novelty. A new approach to producing medium-entropy multicomponent alloys by resistance furnace melting has been demonstrated. The influence of cooling rate on phase formation in the Al-Mg-Si-V-Cr-Mn-Fe-Ni-Cu alloy has been revealed. Practical value. An approach has been developed for obtaining medium-entropy alloys from non-deficit components with a reduced melting temperature, which simplifies their synthesis. The results can be used for further studies of high-entropy and medium-entropy alloys. UK: Мета роботи. Одержати найбільш простим можливим способом сплав з відносно низькою для високоентропійного сплаву (ВЕС) та середньоентропійного сплаву (СЕС) температурою плавлення, який би містив недефіцитні компоненти, здатні розчинятися в алюмінії та мати взаємну розчинність. Концентрація більшості компонентів не могла перевищувати значення 2,5–5 % ат., тому основним засобом підвищення ентропії змішування слугувала кількість елементів, що входили до складу сплаву. Методи дослідження. Для приготування розплаву було використано лабораторну піч опору. В якості шихтових матеріалів використовували чисті компоненти і концентровані лігатурні добавки, які додавалися почергово і поступово у невеликих кількостях, щоб запобігти утворенню тугоплавких інтерметалідів. Плавлення відбувалось в алундовому тиглі при температурі 1000 ºС, що дало можливість розплавитись і засвоїтись всім компонентам. Отримані результати. Було проведено порівняння структурних та фазових характеристик експериментального сплаву в залежності від швидкості кристалізації. При охолодженні розплаву з піччю зі швидкістю 0,5 ºС/с формується неоднорідна структура, представлена переважно трьома фазами –інтерметалідом типу Al6Me, на основі Al6Mn, в якій розчинені залізо, нікель, хром та ванадій, інтерметалідом на основі фази типу Al6Cu2Ni, яка за стехіометрією могла б бути виражена формулою (Al,Ni)2Cu, та фазою Mg2Si. Швидка кристалізація 5·102 ºС/с сприяла певному подрібненню структури та збільшенню її однорідності, проте не призвела до помітних змін фазового складу. При цьому, варто відзначити, що в інтерметаліді типу Al6Me основою стала виступати більш високотемпературна сполука Al23V4. Формування інтерметаліду системи Al-Ni-Cu за даних умов могло б відповідати утворенню сполуки з формулою Al2(Ni,Cu)3. Фаза Mg2Si для даного зразку виділилась у складі евтектики (Mg2Si+Si). Наукова новизна. Показано підхід до виготовлення середньоентропійних багатокомпонентних сплавів методом плавки в печі опору. Показано вплив швидкості охолодження на фазоутворення в сплаві Al-Mg-Si-V-Cr-Mn-Fe-Ni-Cu. Практична цінність. Розроблено підхід до отримання середньоентропійних сплавів із недефіцитних компонентів та зниженою температурою плавлення, що спрощує їх синтез. Отримані результати можуть бути використані для подальших досліджень високоентропійних та середньоентропійних сплавів.