Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні - 2024, №3
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/25170
Browse
Recent Submissions
Item Method for increasing the resolving power of an optical microscope(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Mokhnach, R.; Tatarchuk, T.; Мохнач, Ричард Едуардович; Татарчук, Тетяна ВасилівнаEN: Purpose. Increasing the resolution and magnification of the optical microscope to expand the possibilities of observation and research in various fields of science and technology. Research methods. Theoretical, experimental. Results. A comparative analysis of the human eye as an optical system and the optical system of a microscope was carried out. It was found that these systems have a similar nature, namely, a separate image of two closely located objects. If we consider the human eye as a light-sensitive matrix, then to determine the resolution of the eye, it is necessary to use the ratio of the average value of the number of light-sensitive elements (rods and cones) that fall on the retina to the area of the retina itself (for the human eye, it is 0.1...0.2 mm). For an optical microscope, it is necessary to separate the concepts of “resolution” and “magnification”. We also mentioned the physical basis of the resolution of optical microscopes. It was shown that for a dry lens the resolution limit for λ = 555 nm is 0.3 μm. One of the ways to increase the resolution is the use of immersion fluids. However, in certain studies its use is inappropriate or impossible. If instead of conventional illuminators (maximum intensity at λ = 555 nm) you use ultraviolet ones (λ = 380…410 nm), then the resolution can be increased several times, and the increase is up to 2000. The disadvantage of using UV illuminators is that it is necessary to use a light filter with direct observation or a monitor with an indirect method to avoid negative effects on the observer’s vision. Scientific novelty. The increased resolution and magnification of the optical microscope when using coherent light sources instead of immersion fluids provides more detailed scientific information and facilitates its processing. Practical value. Using the results of our research allows you to get a more informative image when using coherent light sources. UK: Method for increasing the resolving power of an optical microscope Мета роботи. Збільшення роздільної здатності та збільшення оптичного мікроскопа для розширення можливостей спостереження та дослідження в різних галузях науки та технологій. Методи дослідження. Теоретичний, експериментальний Отримані результати. Проведено порівняльний аналіз ока людини як оптичної системи та оптичної системи мікроскопа. З’ясували, що ці системи мають подібну природу, а саме роздільне зображення двох близько розташованих об’єктів. Якщо розглядати око людини як світлочутливу матрицю, то для визначення роздільної здатності ока необхідно використати відношення усередненого значення кількості світлочутливих елементів (палички та колбочки), які припадають на сітківку, до площі самої сітківки (для ока людини це 0,1…0,2 мм). Для оптичного мікроскопа необхідно розділяти поняття «роздільна здатність» та «збільшення». Також ми згадали фізичні основи роздільної здатності оптичних мікроскопів. Показали, що для сухого об’єктива межа роздільної здатності для λ = 555 нм складає 0,3 мкм. Одним із способів підвищення роздільної здатності є використання імерсійних рідин. Однак, у певних дослідженнях її використання є недоречним або неможливим. Якщо замість звичайних освітлювачів (максимум інтенсивності при λ = 555 нм) використовувати ультрафіолетові (λ = 380…410 нм), то роздільну здатність можна збільшити у декілька разів, а збільшення – до 2000. Недоліком використання УФ освітлювачив є те, що необхідно використовувати світлофільтр при прямому спостереженні або монітор при опосередкованому методі, щоб уникнути негативного впливу на зір спостерігача. Наукова новизна. Збільшення роздільної здатності та збільшення оптичного мікроскопа при використанні когерентних джерел світла замість імерсійних рідин дає більш деталізовану наукову інформацію та полегшує її обробку. Практична цінність. Використання результатів нашого дослідження дозволяє отримати більш інформативне зображення при використанні когерентних джерел світла.Item Main stages of designing resource-saving technologies for ingot deformation on hydraulic presses(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Matіukhin, A.; Knapiński, Marcin; Ben, A.; Матюхін, Антон Юрійович; Кнапінські, Марчин; Бень, Анна МиколаївнаEN: Objective. To study the technological process of forging large ingots on hydraulic presses in order to identify and reduce resource consumption. Research methods. A finite element method that makes it possible to assess the stress-strain state of a workpiece, the possibility of levelling it, and homogenising it by controlling the factors that form the optimal forging method for a given workpiece. Results. A resource-saving technological process based on the optimal forging method has been developed, which allows to bring the quality of the designed products to a new level and leads to an increase in technical and economic indicators of production. By controlling the stress-strain state of the metal, high quality forged products can be achieved and resource-saving technologies for forging forgings of high-alloy steel grades and alloys can be created. Scientific novelty. The factors that form the rational resource-saving technological process of plastic deformation and the method of forging large forgings from alloyed, stainless steels and alloys on hydraulic presses, as well as the directions of their optimisation, have been formed. The finite element method allows us to predict the distribution fields of the workpiece’s stress-strain parameters, metal microstructure, and grain size. Practical value. Practically grounded recommendations for optimal modes of forging ingots from tool steel grades were developed. This will reduce energy consumption, save time in the production of forged products and generally intensify the process of plastic deformation. The proposed recommendations can be applied not only in the processes of forging tool steel grades but also in other types of hot plastic deformation of metals of a wide range. UK: Методи дослідження. Метод скінченних елементів, що дає можливість оцінки напружено-деформованого стану заготовки, можливості його вирівнювання, гомогенізації за рахунок керування факторами, що формують оптимальний спосіб кування для даної заготовки. Отримані результати. Розроблено ресурсозберігаючий технологічний процес, заснований на оптимальному способі кування, що дозволяє вивести на новий рівень якість проектованої продукції і призводить до підвищення техніко-економічних показників виробництва. Шляхом керування напружено-деформованого стану металу можна досягти високої якості кованих виробів та створити ресурсозберігаючі технології процесу кування поковок високолегованих марок сталей та сплавів. Метод скінченних елементів дозволяє спрогнозувати поля розподілу параметрів напружено-деформованого стану заготовки, мікроструктуру металу, розмір зерна. Наукова новизна. Сформовано фактори, що формують раціональний ресурсозберігаючий технологічний процес пластичної формозміни і спосіб кування великих поковок з легованих, нержавіючих сталей і сплавів на гідропресах, і напрямки їх оптимізації. Практичне застосування. Розроблені практично обґрунтовані рекомендації щодо оптимальних режимів кування злитків з інструментальних марок сталей. Це дозволить зменшити витрати енергоносіїв, заощадити час виробництва кованої продукції та в цілому інтенсифікувати процес пластичної формозміни. Запропоговані рекомендації можуть бути застосовані не лише в процесах кування інструментальних марок сталей але й при інших видах гарячої пластичної деформації металів широкої номенклатури.Item Діагностика дефектів підшипників кочення на основі вейвлет-аналізу(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Дубровін, Валерій Іванович; Дейнега, Лариса Юріївна; Павленко, К. Є.; Тарасова, Юлія В.; Федорончак Тетяна Василівна; Dubrovin, V.; Deineha, L.; Pavlenko, K.; Tarasova, Yu.; Fedoronchak T.UK: Мета роботи. Розробка та вдосконалення методу аналізу вібросигналів підшипників кочення на основі вейвлет-аналізу з метою виявлення та ідентифікації дефектів обладнання. Методи дослідження. Застосовувався вейвлет-аналіз для обробки вібросигналів підшипників кочення. Застосовано порогову вейвлет-фільтрацію для виділення слабких імпульсних компонент у сигналах, а також використано вейвлет-Морле для забезпечення ефективності фільтрації. Отримані результати. Запропонований метод з використанням вейвлет-фільтрації покращує швидкість та надійність діагностики вібраційних сигналів підшипників, що дозволяє ефективно виділяти характеристичні частоти, пов’язані з різними типами дефектів підшипників кочення. У порівнянні з іншими методиками аналізу сигналів, використання розробленого методу на основі неперервного вейвлет-аналізу виявилося особливо ефективним для виділення характерних діагностичних частот. Цей метод дозволяє не лише ідентифікувати конкретні типи дефектів у підшипниках кочення, а й забезпечує універсальність, що дозволяє успішно застосовувати його для аналізу інших типів нестаціонарних сигналів. Експериментальні дослідження підтвердили високу ефективність розробленого методу, особливо в ранніх стадіях розвитку дефекту. Використання цього методу виявляється не лише у здатності ефективно виділяти характеристичні частоти підшипників, але і у здатності проводити аналіз сигналів для ідентифікації дефектів обладнання взагалі. Це робить запропонований метод перспективним і універсальним інструментом для діагностики та моніторингу стану технічних систем. Наукова новизна. Використання запропонованого метод обробки вібросигналів підшипників кочення на основі вейвлет-аналізу у контексті підвищення ефективності виявлення та ідентифікації дефектів обладнання. Практична цінність. Розроблений метод може бути використаний в промисловому секторі для аналізу та діагностики підшипників кочення обладнання. Він дозволяє вчасно виявляти дефекти, зменшувати ризик відмов обладнання, та знижувати витрати на експлуатаційне обслуговування. Таким чином, цей метод має практичну цінність у підвищенні надійності та продуктивності промислового обладнання. EN: Purpose. Development and improvement of a method for analyzing vibration signals from rolling bearings based on wavelet analysis for the detection and identification of equipment defects. Research methods. Wavelet analysis was employed for processing vibration signals from rolling bearings. Threshold wavelet filtering was applied to highlight weak impulse components in the signals, and Morlet wavelet was used to ensure effective filtration. Results. The research results indicate that the proposed method, utilizing wavelet filtering, enhances the speed and reliability of vibration diagnostics for bearings. This allows for the efficient extraction of characteristic frequencies associated with various types of rolling bearing defects. In comparison with other signal analysis methods, the use of the developed method based on continuous wavelet analysis has proven to be particularly effective in extracting characteristic diagnostic frequencies. This method not only allows for the identification of specific types of defects in rolling bearings but also ensures universality, enabling its successful application for analyzing other types of non-stationary signals. Experimental studies have confirmed the high efficiency of the developed method, especially in the early stages of defect development. The application of this method is evident not only in its ability to effectively highlight the characteristic frequencies of bearings but also in its capacity to conduct signal analysis for the identification of equipment defects as a whole. This makes the proposed method a promising and versatile tool for the diagnosis and monitoring of the condition of technical systems. Scientific novelty. Application of the proposed method for processing vibration signals from rolling bearings based on wavelet analysis to improve the effectiveness of defect detection and identification in equipment. Practical value. The developed method can be applied in the industrial sector for the analysis and diagnostics of rolling bearings in equipment. It enables the timely detection of defects, reduces the risk of equipment failure, and lowers operational maintenance costs. Thus, this method has practical value in enhancing the reliability and productivity of industrial equipment.Item Раціональні зміщення твірного контуру коліс циліндричної прямозубої передачі для зменшення зношування зубів(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Попович, Олексій Геннадійович; Шевченко, Володимир Григорович; Popovych, A.; Shevchenko, V.UK: Мета роботи. Створити методику визначення таких коефіцієнтів зміщення твірного контуру для ведучого та веденого коліс циліндричної прямозубої передачі, за яких на найбільш підданих до зношування ділянках евольвентних поверхонь зубів буде мінімальною швидкість зношування поверхневого шару з часом роботи цієї передачі. Методи дослідження базуються на комплексному застосуванні теорії евольвентної зубчастої передачі та закономірностей трибології; для мінімізації функції було застосовано метод золотого перерізу. Отримані результати. Отримано безрозмірну величину, яка є функцією від коефіцієнтів зміщення твірного контуру для ведучого та веденого коліс циліндричної прямозубої передачі. Значення цієї функції пропорційні найбільшій серед швидкостей зношування в околі характерних точок на евольвентних профілях зубів цих коліс. Створено методику визначення раціональних коефіцієнтів зміщення твірного контуру, які мінімізують отриману безрозмірну функцію, та за яких буде максимальною тривалість роботи прямозубої передачі до того, коли найбільша товщина зношеного шару на активних поверхнях зубів досягне гранично допустимої величини. Наукова новизна. Обґрунтовано, що збільшення товщини зношеного шару з часом роботи прямозубої передачі буде відбуватись найшвидше в околі певних характерних точок на евольвентних профілях зубів коліс. Розроблено розрахункову модель для визначення товщин зношеного шару в околі крайніх активних точок профілів зубів пари циліндричних прямозубих коліс та в околі нижніх і верхніх граничних точок однопарного зачеплення. У цій моделі враховано вплив питомих ковзань і чисел зубів коліс та твердостей їхнього поверхневого шару на швидкості зношування у характерних точках на профілях зубів. Крім того, враховано розподіл повної сили взаємодії цих коліс між двома парами зубів при двопарному зачепленні, а також зміну сили, яку передає одна пара зубів, при її вході або виході з однопарного зачеплення. Практична цінність. Створену методику визначення коефіцієнтів зміщення твірного контуру доцільно застосовувати при проектуванні циліндричних прямозубих передач для машин і обладнання, що функціонують в умовах, за яких можливе потрапляння абразивних часток у зону зачеплення зубів. Наведено приклад застосування цієї методики у проектувальному розрахунку циліндричної прямозубої передачі. EN: Purpose. It is to create a method for determination of such shift coefficients of the basic rack’s profile for driving and driven wheels of a cylindrical spur gear pair, that during gear pair operation time the wear rate of a surface layer on the most wearing sections of the teeth’ involute surfaces will be minimal. Research methods are based on integrated application of the involute gear pair theory and tribological laws. The golden section method is used to minimize the function. Results. We have obtained a dimensionless quantity, which is a function of shift coefficients of the basic rack’s profile for driving and driven wheels of a cylindrical spur gear pair. Values of this function are proportional to the greatest wear rate in the neighborhood of characteristic points on teeth’ involute profiles of these wheels. The method is created for determination of rational shift coefficients of the basic rack’s profile, which minimize the obtained dimensionless function, and which maximize the service life of the spur gear pair until the greatest worn-layer thickness on the teeth’ active surfaces reaches limiting permissible value. Scientific novelty. It is proved, that increasing of the worn-layer thickness during spur gear pair operation time will be occurring most rapidly in the neighborhood of certain characteristic points on teeth’ involute profiles of the wheels. Calculation model is elaborated for determination of the worn-layer thicknesses in the neighborhood of extreme active points on teeth’ profiles of the cylindrical spur gear pair and in the neighborhood of the lowest and the highest bounding points of single-pair contact. This model takes into account the influence of specific slides and numbers of wheels’ teeth as well as hardness values of teeth’ surface layer on the wear rates at characteristic points of teeth’ profiles. In addition, the model takes into account sharing of total force of the wheels interaction between two teeth pairs in double-pair contact and also a change of force transmitted by single pair of teeth when it comes into or go out of engagement. Practical value. Application of the created method for determination of shift coefficients of the basic rack’s profile is expedient in design of cylindrical spur gear pairs for machines and equipment, which operate in conditions when ingress of abrasive particles in the teeth engagement region is possible. An example of application of this method in design calculation of the cylindrical spur gear pair is given.Item Забезпечення якості деталей з NYLON отриманих моделюванням методом наплавлення(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Тумарченко, Лариса Олександрівна; Вишнепольський, Євген Валерійович; Tumarchenko, L.; Vyshnepolskyi, Y.Item Optimization of heat treatment regime for a new biodegradable Mg-Zr-Nd alloy with enhanced mechanical properties(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Aikin, M.; Shalomeev, V.; Айкін, Микита Дмитрович; Шаломєєв, Вадим АнатолійовичEN: Purpose. To develop a rational heat treatment regime for a new biodegradable magnesium alloy of the Mg-Zr-Nd system, to ensure enhanced mechanical properties throughout the entire treatment period. Research methods. Differential thermal analysis (DTA) was used to determine phase transformation temperatures. Microstructure analysis was conducted using optical microscopy (“Neophot 32” and “OLYMPUS IX 70”) and scanning electron microscopy with energy-dispersive X-ray spectroscopy (SELMI RЕМ-106I). Mechanical properties were determined using an INSTRON 2801 testing machine. The influence of cooling rate on microstructure and properties was studied using ProCAST simulation software. Heat treatment was carried out in a Bellevue type shaft furnace and a PAP-4M furnace. X-ray analysis was used to detect internal defects in samples. Results. A new heat treatment regime was developed for the biodegradable Mg-3.15Nd-1.25Zr-0.6Zn (wt%) alloy. Using differential thermal analysis and microstructure studies at various quenching temperatures, the optimal quenching temperature was established at 560 °C. Empirical relationships describing the influence of heat treatment parameters on the alloy’s microstructure were calculated. The new heat treatment regime (quenching from 560 °C for 8 hours, air cooling + aging at 200 °C for 16 hours) resulted in improved mechanical properties (UTS = 276–282 MPa, δ = 5.2–5.8%) compared to the standard T6 regime. Scientific novelty. For the first time, a comprehensive study of the influence of heat treatment parameters on the structure and properties of a new Mg-3.15Nd-1.25Zr-0.6Zn (wt%) alloy with increased content of alloying elements was conducted. New dependencies describing the influence of quenching temperature on the alloy's grain size were established. Practical value. A new heat treatment regime for the biodegradable magnesium alloy was developed, which ensures complete dissolution of the pseudoeutectic phase and formation of strengthening phases, resulting in improved mechanical properties compared to the standard alloy Mg-2.5Nd-0.4Zn-0.5Zr (wt%) and the standard T6 regime. UK: Методи дослідження. Диференціально-термічний аналіз (ДТА) використовувався для визначення температур фазових перетворень. Аналіз мікроструктури проводився за допомогою оптичної мікроскопії («Neophot 32» та «OLYMPUS IX 70») та скануючої електронної мікроскопії з енергодисперсійною рентгенівською спектроскопією (SELMI РЕМ-106I). Механічні властивості визначалися на випробувальній машині INSTRON 2801. Вплив швидкості охолодження на мікроструктуру та властивості вивчався за допомогою програмного забезпечення ProCAST. Термічна обробка проводилася в шахтній печі типу Bellevue та печі ПAП-4M. Рентгенівський аналіз використовувався для виявлення внутрішніх дефектів у зразках. Результати. Розроблено новий режим термічної обробки для біодеградуючого сплаву Mg-3,15Nd-1,25Zr-0,6Zn (мас. %). За допомогою диференціально-термічного аналізу та дослідження мікроструктури при різних температурах гартування встановлено оптимальну температуру гартування 560 °C. Розраховано емпіричні залежності, що описують вплив параметрів термічної обробки на мікроструктуру сплаву. Новий режим термічної обробки (гартування від 560 °C протягом 8 годин, охолодження на повітрі + старіння при 200 °C протягом 16 годин) призвів до покращення механічних властивостей (σB = 276–282 МПа, δ = 5,2–5,8 %) порівняно зі стандартним режимом T6. Наукова новизна. Вперше проведено комплексне дослідження впливу параметрів термічної обробки на структуру та властивості нового сплаву Mg-3,15Nd-1,25Zr-0,6Zn (мас.%) з підвищеним вмістом легуючих елементів. Встановлено нові залежності, що описують вплив температури гартування на розмір зерна сплаву. Практична цінність. Розроблено новий режим термічної обробки біодеградуючого магнієвого сплаву, який забезпечує повне розчинення псевдоевтектичної фази та формування зміцнюючих фаз, що призводить до покращення механічних властивостей порівняно зі стандартним сплавом Mg-2,5Nd-0,4Zn-0,5Zr (мас. %) та стандартним режимом T6.Item Визначення оптимальних умов для герметичного зварювання тонких фольг при використанні в конструкціях мембранного типу(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Балушок, К. Б.; Петрик, І. А.; Чигілейчик, С. Л.; Марченко, Ю. А.; Сахно, С. С.UK: Мета роботи. Розробка оптимальної технології зварювання тонкостінних оболонок зі сталі 12Х18Н10Т (δ = 0,15 мм), що працюють при знакозмінних навантаженнях. Методи дослідження. Для автоматичного аргонно-дугового зварювання (ААДЗ) використовувалось устаткування для орбітального зварювання, до складу якого входить джерело струму MW 2600 (фірми FRONIUS) із блоком програмного керування й зварювальна голівка закритого типу MW40. Дослідні роботи показали, що при даному виді зварювання для настільки малих товщин не вистачає концентрації зварювальної дуги, що не дозволяє стабільно формувати ванну й одержати суцільний рівномірний шов. Для мікроплазмового зварювання використовувався спеціальний роботизований комплекс STARWELD 190H, до складу якого входять: джерело живлення чергової дуги INV 50; джерело живлення основної дуги INV 190; блок управління SIEMENS Simatic S 7-300; робот CR3-535M (MITSUBISНI); маніпулятор та плазмотрон HPH 80. Контроль якості зварювання проводили візуальним оглядом та металографічним дослідженням. Враховуючи умови експлуатації деталей, згідно технічних умов креслення також був передбачений пневмогідравлічним метод контролю. Отримані результати. Візуальний огляд зовнішньої поверхні зварних швів показав відсутність дефектів у вигляді пор, тріщин, раковин, не сплавлень, підрізів та ін. Геометричні розміри зварного шва відповідали вимогам нормативної документації, діючої на підприємстві. Проведені металографічні дослідження коробок мембранних, з’єднаних мікроплазмовим зварюванням, дали позитивний результат. Дефектів металургійного характеру в зварних швах не виявлено. Практична цінність. Визначений оптимальний спосіб зварювання, що може бути застосований для виготовлення тонкостінних мембранних конструкцій, з огляду технологічності та економічної доцільності. Встановлено, що мікроплазмове зварювання дозволяє одержувати герметично щільний шов, при товщині деталей, що зварюються, близько 0,15 мм. Підтверджена працездатність зварних мембранних коробок у складі баростатичного клапана авіаційного двигуна. Встановлено, що мікроплазмове зварювання може бути застосоване при виготовленні тонкостінних оболонок зі сталі 12Х18Н10Т (δ = 0,15 мм), що працюють при знакозмінних навантаженнях. Технологічний процес зварювання впроваджений у серійне виробництво. EN: Purpose. Development of optimal technology for welding thin-walled shells mode of 12Х18Н10Т steel (δ=0.15 mm), working at alternating loads. Research methods. Research methods. For welding automatic argon-arc welding (AAAW) equipment was used for of orbital welding, which includes a MW 2600 current source (FRONIUS) with software control unit and welding head of closed type MW40. Research warks showed that this type of welding is not enough for such small thicknesses concentration of the welding arc, which does not allow stable forming of the bath and obtaining solid uniform seam. A special robotic complex was used for microplasma welding STARWELD 190H, which includes: a power source for the regular arc INV 50; source main arc power supply INV 190; SIEMENS Simatic S 7-300 control unit; robot CR3-535M (MITSUBISHI); manipulator and HPH 80 plasmatron. Welding quality control was carried out by visual inspection and metallographic examination. Taking into account the conditions of operation of the parts, according to the technical conditions of the drawing, it was also provided pneumohydraulic control method. Obtained results. Visual inspection the outer surface of the welds showed the absence of defects in the form of pores, cracks, shells, no fusions, undercuts, etc. The geometric dimensions of the weld met the requirements of the standard documentation valid at the enterprise. Metallographic studies of the boxes membranes, welded by microplasma welding, gave a positive result. Defects of metallurgical character were not found in the welds. Practical value. The optimal method of welding that can be applied is determined for the manufacture of thin-walled membrane structures, from the point of view of manufacturability and economy expediency It has been established that microplasma welding allows obtaining a hermetically tight seam, when the thickness of parts to be welded is about 0.15 mm. The performance of welded membrane boxes is confirmed in the barostatic valve of an aircraft engine. It is established that micro plasma welding can be used in the manufacture of thin-walled shells made of 12X18H10T steel (δ=0.15 mm), which work at variable loads. The technological process of welding is introduced into the series production.Item Вплив розміру наповнювача на структуру та властивості полімерної матриці(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Підковинська, Ульяна В.; Савченко, Віра Олександрівна; Pidkovynska, U.; Savchenko, V.UK: Мета роботи. Вивчення впливу розміру часток оксиду алюмінію (Al2O3) на механічні характеристики полімерного композиту з додаванням рубленого скловолокна. Вивчення взаємодії між частками оксиду алюмінію та рубленого скловолокна. Методи дослідження. Було проведено дослідження зразків на розтяг за ДСТУ EN ISO 527-5:2018. Випробування проводили на розривній машині «MTS Criterion Model 43» з максимальним зусиллям 50 кН. Металографічний аналіз проводили на мікроскопі KEYENCE VHX при збільшеннях 50 та 500. Мікроструктуру полімерної матриці визначали на шліфах без травлення. Растровий електронний аналіз проводили на мікроскопі JEOL JSM-5510LV. Отримані результати. Показано дослідження впливу введення різних розмірів фракції оксиду алюмінію на полімерну матрицю. Було виявлено, що зі збільшенням фракції міцність полімерної композиції зменшується. Також було проведене дослідження взаємодії рубленого скловолокна та різних фракцій оксиду алюмінію на механічні характеристики та морфологію з’єднання з полімерною композицією. Наукова новизна. Взаємодія рубленого волокна з фракціями оксиду алюмінію може впливати на механічні властивості композиту, такі як міцність, жорсткість, та еластичність. Ця взаємодія може підвищити або зменшити механічну стійкість матеріалу залежно від характеру контакту та співвідношення компонентів. Вивчення морфології з’єднання між рубленим волокном і фракціями оксиду алюмінію може допомогти зрозуміти, як вони взаємодіють між собою у композитній структурі. Це включає аналіз адгезії між компонентами, структури підключень та можливих дефектів, що можуть виникнути під час процесу виготовлення. Дослідження цієї взаємодії відкриває можливості для розробки нових композитних матеріалів з покращеними властивостями та різноманітними застосуваннями в промисловості, будівництві, авіації, автомобільній промисловості та інших галузях. Практична цінність. Практичне значення полягає також у вдосконаленні технологій виробництва та впровадженні нових матеріалів у промисловість. Можливість керувати механічними властивостями композитів шляхом зміни розміру фракції оксиду алюмінію може сприяти створенню більш ефективних матеріалів для виробництва автомобілів, літаків, будівельних конструкцій тощо. Крім того, розуміння взаємодії рубленого скловолокна та фракцій оксиду алюмінію може відкрити нові можливості для розробки композитів з унікальними механічними характеристиками, що відповідають вимогам сучасних технологій та промислових виробництв. EN: Purpose. The aim of the study is to investigate the influence of aluminum oxide (Al2O3) particle size on the mechanical properties of a polymer composite with added chopped glass fiber, as well as to explore the interaction between aluminum oxide particles and chopped glass fiber. Research methods. Specimens were tested for tensile strength according to DSTU EN ISO 527-5:2018. Testing was conducted using an MTS Criterion Model 43 universal testing machine with a maximum load of 50 kN. Metallographic analysis was performed using a KEYENCE VHX microscope at magnifications of 50× and 500×. The microstructure of the polymer matrix was determined on unetched samples. Scanning electron microscopy was carried out using a JEOL JSM-5510LV microscope. Results. The influence of introducing different sizes of aluminum oxide fraction on the polymer matrix was studied. It was found that with an increase in the fraction size, the strength of the polymer composition decreases. Additionally, the interaction between chopped glass fiber and various fractions of aluminum oxide on the mechanical characteristics and morphology of the connection with the polymer composition was investigated. Scientific novelty. The interaction of chopped fiber with aluminum oxide fractions may affect the mechanical properties of the composite, such as strength, stiffness, and elasticity. Investigation of the morphology of the connection between chopped fiber and aluminum oxide fractions can help understand how they interact within the composite structure. This includes analyzing the adhesion between components, the structure of junctions, and possible defects that may arise during the manufacturing process. Studying this interaction opens up opportunities for the development of new composite materials with improved properties and diverse applications in industry, construction, aviation, automotive, and other fields. Practical value. The practical significance lies in refining manufacturing technologies and implementing new materials in industry. The ability to control the mechanical properties of composites by changing the size of aluminum oxide fractions can contribute to the creation of more efficient materials for the production of automobiles, aircraft, building constructions, and more. Additionally, understanding the interaction between chopped glass fiber and aluminum oxide fractions may open up new possibilities for developing composites with unique mechanical characteristics that meet the requirements of modern technologies and industrial production.Item Особливості формування фазового складу та властивостей високолегованої сталі 03Х17Н3Г9МБДЮЧ(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Євсєєва, Наталія Олексіївна; Міщенко, Валерій Григорович; Бєліков, Сергій Борисович; Корнієнко, Володимир В.; Міщенко, Д. В.; Yevsyeyeva, N.; Mishchenko, V.; Byelikov, S.; Kornienko, V.; Mishchenko, D.UK: Мета роботи. Оцінка впливу легувальних елементів корозійностійкої сталі 03Х17Н3Г9МБДЮч на фазовий склад та показники високотемпературної корозії. Методи дослідження. З метою перевірки впливу хімічного складу на структуру сталі 03Х17Н3Г9МБДЮч виготовлені лабораторні сталі. Виготовлення цих сталей проводили в індукційній печі з основною футеровкою ємністю 50 кг. Отримані виливки кували на заготовки розміром 40 80 100 мм, з наступною гарячою прокаткою на зразки товщиною 25, 20 та 15 мм. Визначення границь плинності сталей проводили після витримки при температурі 850 С на протязі 10000 годин. Корозійну стійкість дослідних зразків визначали гравіметричним методом після повного занурення зразків у розплавлений магній. Отримані результати. Обґрунтовано вибір основних легувальних елементів та визначено їхній вплив на стійкість у агресивному середовищі відновлювального процесу виробництва губчастого титану. Виконано термодинамічний розрахунок енергії Гіббса в інтервалі робочих температур. Розглянуто та обрано необхідне співвідношення фаз сталі 03Х17Н3Г9МБДЮч на основі діаграм Шефлера де-Лонга та Потака-Сагалевіча. Наукова новизна. Встановлено вплив зміни хімічного складу сталі 03Х17Н3Г9МБДЮч в межах технічних умов на фазові складові, границю повзучості та стійкість у агресивному середовищі відновлювального процесу виробництва губчастого титану Практична цінність. Показано, що легувальний комплекс корозійностійкої сталі здатний суттєво підвищити фізико-механічні та технологічні властивості, розширити функціональне застосування. EN: Purpose. Evaluation of the influence of alloying elements of corrosion-resistant steel 03Х17Н3Г9МБДЮч on the phase composition and indicators of high-temperature corrosion. Research methods. In order to check the effect of the chemical composition on the structure of steel 03Х17Н3Г9МБДЮч, laboratory steels were made. The production of these steels was carried out in an induction furnace with a main lining with a capacity of 50 kg. The resulting castings were forged into blanks 40 80 100 mm in size, with subsequent hot rolling into samples 25, 20, and 15 mm thick. Determination of the yield strength of steels was carried out after exposure at a temperature of 850 С for 10,000 hours. The corrosion resistance of the test samples was determined by the gravimetric method after the samples were completely immersed in molten magnesium. Results. The choice of the main alloying elements was justified and their influence on durability in the aggressive environment of the recovery process of spongy titanium production was determined. A thermodynamic calculation of the changed Gibbs energy in the operating temperature range was performed. The required phase ratio of 03Х17Н3Г9МБДЮч steel was considered and selected based on Scheffler de Long and Potak-Sahalevich diagrams. Scientific novelty. The effect of changing the chemical composition of steel 03Х17Н3Г9МБДЮч within technical conditions on the creep limit and durability in the aggressive environment of the recovery process of the production of spongy titanium was determined. Practical value. It is shown that the alloying complex of corrosion-resistant steel is capable of significantly improving the physical, mechanical and technological properties, and expanding the functional application (purpose).Item Удосконалення структури сплаву системи Ni-Cr-Со-W-Mo-Al-Ti-C(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Обносов, Кирило В.; Грешта, Віктор Леонідович; Глотка, Олександр Анатолійович; Кононов, Віталій Вдадиславович; Фасоль, Єлизавета Олександрівна; Obnosov K.; Greshta V.; Hlotka O.; Kononov V.; Fasol E.UK: Мета роботи. Полягає у встановленні специфіки впливу легувальних елементів на утворення карбідів у структурі, їх форму та можливість виділення ТЩП-фаз для системи типу Ni-Cr-Со-W-Mo-Al-Ti-C за допомогою розрахункового методу прогнозування CALPHAD у порівнянні з даними, одержаними методом растрової електронної мікроскопії. Методи дослідження. Наведено результати експериментальних і розрахункових даних, сформованих на основі експериментальних і взятих з відкритих джерел результатів. Хімічний склад встановлювали на растровому електронному мікроскопі РЕМ-106І, що оснащений енергодисперсійним аналізом. Експериментальні значення оброблялися методом найменших квадратів з отриманням кореляційних залежностей типу «параметр-властивість» та встановленням математичних рівнянь регресійних моделей, які оптимально описують ці залежності. Отриманні результати. Встановлено, що при збільшенні концентрації титану більше 4 % та молібдену більше 6 % і 15 % хрому, можливе утворення ТЩП-фаз (Р, і - фаз) які знижують експлуатаційні властивості сплаву. Виявлено, що при наявності у сплаві понад 25 % хрому, утворюється твердий розчин на основі хрому, який зменшує властивості сплаву (механічні та корозійні). Показано, що отримані залежності відповідають дійсності і мають збіжність з експериментальними даними на рівні 10 %. Наукова новизна. Отримані залежності впливу легувальних елементів на хімічний склад карбідів дозволять прогнозувати властивості без проведення експериментів. Встановлено, що зміни в ході залежностей тісно корелюють з процесами, що відбуваються в структурі сплавів. Практична цінність. отримані залежності можуть бути використані як для розробки нових жароміцних сплавів, так і для вдосконалення складів промислових сплавів. UA: Purpose. Establishing the specifics of the influence of alloying elements on the formation of carbides in the structure, their shape and the possibility of separating TLC phases for the system of the Ni-Cr-Co-W-Mo-Al-Ti-C type using the CALPHAD calculation method of prediction in comparison with data obtained by the method of raster electron microscopy. Research methods. The results of experimental and calculated data, formed on the basis of experimental and results taken from open sources, are presented. The chemical composition was determined on a REM-106I scanning electron microscope equipped with an energy dispersive analysis. Experimental values were processed by the method of least squares with obtaining correlation dependencies of the “parameter-property” type and establishing mathematical equations of regression models that optimally describe these dependencies. Results. It was established that when the concentration of titanium is more than 4 % and molybdenum is more than 6 % and 15 % chromium, the formation of TSC phases (Р, and - phases) is possible, which reduce the operational properties of the alloy. It was found that when the alloy contains more than 25 % chromium, a solid chromium-based solution is formed, which reduces the properties of the alloy (mechanical and corrosion). It is shown that the obtained dependences correspond to reality and coincide with experimental data at the level of 10 %. Scientific novelty. Obtained dependences of the influence of alloying elements on the chemical composition of carbides will allow predicting properties without conducting experiments. It was established that changes in the course of dependencies are closely correlated with the processes occurring in the structure of alloys. Practical value. The obtained dependencies can be used both for the development of new heat-resistant alloys and for the improvement of the compositions of industrial alloys.