Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні - 2023, №3
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/25742
Browse
Recent Submissions
Item Руйнування і підвищення міцності порошкових виробів(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Плескач, Володимир Михайлович; Акімов, Іван Васильович; Pleskach, V.; Аkimov, I.Item Впровадження сучасних технологій азотування з метою поліпшення умов праці та підвищення екологічності процесів(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Нестеров, Олександр Васильович; Рубан, Валентина Тарасівна; Кузьменко, Валентина Григорівна; Nesterov, О.; Ruban, V.; Kuzmenko, VItem Дослідження впливу соплових отворів розпилювача форсунки на характеристики дизельного двигуна У2Д6(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Євсєєва, Наталія Олексіївна; Борзій, В. В.; Сухонос, Роман Федорович; Беженов, Сергій Олександрович; Yevsyeyeva, N.; Borziy, V.; Sukhonos, R.; Bezhenov, S.Item Розрахунок напружено-деформованого стану носової стійки шасі літака з радіусним переходом за товщиною при побудові локальної моделі(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Левицька, Тетяна Ігорівна; Пожуєва, Ірина Сергіївна; Митряшкін, О. В.; Манжос, О. Д.; Levytska, T.; Pozhuieva, I.; Mytryashkin, O.; Manzhos, O.UK: Мета роботи. Дослідження напружено-деформованого стану та втомної довговічності локальної зони конструкції відсіку, а саме – радіусного переходу між товщинами стінки від регулярної зони до місця потовщення в зоні з’єднання з елементом підкріплення. Основна задача цієї роботи – оцінити рівень напружень в зоні радіусного переходу за допомогою чисельного розв’язку задачі, для подальшої оцінки ресурсу конструкції. Методи дослідження. Побудова локальної моделі та чисельні розрахунки напружено-деформованого стану розглянутої конструкції при використанні програмних комплексів PATRAN/NASTRAN. Використання інструменту Mesh Seed, для розмітки положення вузлів на краях поверхонь. Крім плоских елементів в моделі були використані Bar-елементи для імітації заклепок. Для чисельного розв’язку представленої задачі використаний нелінійний вирішувач 106 – Nonlinear Static. Отримані результати. Проведено чисельний розрахунок напружено-деформованого стану носової стійки шасі літака з радіусним переходом за товщиною при локальної моделізації. Отримано візуалізація лінійного переміщення і полів нормальних напружень,а також графіки нормальних напружень на нижній та верхній поверхні стінки, та залежності величин нормальних напружень в зоні радіусного переходу. Побудовано графік прогину пластини між елементом підкріплення і отримано максимальний прогин по середині прольоту. Наукова новизна. Застосування методики розрахунку напружено-деформованого стану складних конструкцій елементів авіаційної техніки з використанням комп’ютерних програмних комплексів в умовах сучасного розвитку авіаційної науки та техніки. Практична цінність. Отримані розрахунки дали можливість провести оцінку ресурсу локальної зони конструкції – радіусного переходу між різними товщинами стінки. Результати аналізу та методику чисельного обчислення напружено-деформованого стану розглянутої моделі можна використовувати для подальшої оцінки ресурсу та статичної міцності конструкції відсіку шасі літака. EN: Purpose. Study of the stress-strain state and fatigue life of the local zone of the compartment structure, namely, the radial transition between the wall thicknesses from the regular zone to the place of thickening in the connection zone with the reinforcement element. The main task of this work is to estimate the level of stress in the zone of the radial transition using the numerical solution of the problem, for the further assessment of the resource of the structure. Research methods. Construction of a local model and numerical calculations of the stress-strain state of the considered structure using PATRAN/NASTRAN software complexes. Using the Mesh Seed tool to mark the position of nodes on the edges of surfaces. In addition to flat elements, bar elements were used in the model to simulate rivets. For the numerical solution of the presented problem, the nonlinear solver 106 - Nonlinear Static was used. Results. A numerical calculation of the stress-strain state of the nose strut of the aircraft landing gear with a radial transition in thickness during local modeling was carried out. Visualization of linear displacement and fields of normal stresses, as well as graphs of normal stresses on the lower and upper surface of the wall, and the dependence of the values of normal stresses in the radial transition zone were obtained. The deflection of the plate between the reinforcement element is plotted and the maximum deflection in the middle of the span is obtained. Scientific novelty. Application of the method of calculating the stress-strain state of complex structures of aviation equipment elements using computer software complexes in the conditions of modern development of aviation science and technology. Practical value. The obtained calculations made it possible to estimate the resource of the local area of the structure - the radius transition between different wall thicknesses. The results of the analysis and the method of numerical calculation of the stress-strain state of the considered model can be used for further assessment of the resource and static strength of the structure of the aircraft landing gear compartment.Item Multicriterion optimization of press column cross-section(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Shevchenko, V.; Ryagin, S.; Artsybasheva, D.; Шевченко, Володимир Григорович; Рягін, Сергій Львович; Арцибашева, Діана ДмитрівнаEN: Purpose. Increase of the competitiveness is the important scientific and practical task in machine building. The press is the stationary equipment, but reduction of weight of its elements, in particular – columns, reduces manufacturing cost, facilitates transportation and installation, therefore assists in increase of product attraction at market relations. The purpose is to reduce press column weight without complication of technological process of its manufacturing and without additional expenses for a concrete one-columned press by means of structure optimization. Research methods. The mathematical model has been developed on the basis of formula of combined strength of materials. The pure bending with tension results from operation of one-columned press. Multicriterion optimization has been carried out by means of computer facilities. Calculation was carried out by means of the program written in language Basic. Results. The press Ï6330 with box-shaped cross-section has been chosen as a base variant. The optimal geometrical dimensions have been determined for the offered T-shaped welded cross-section of a column. Technological process of manufacturing of such column is simplified. Scientific novelty. The T-shaped welded column cross-section has been offered for the purpose of modernization. Such cross-section scheme is more perspective and technological. The following 3 criteria have been chosen at multicriterion optimization carrying out: equal strength with the base variant, the greatest uniformity of distribution of stress by cross-section, the least area of cross-section. The main geometrical dimensions of cross-section have been chosen as 4 variable parameters. It was considered, that thickness of metal sheet is discrete and standard. Practical value. Multicriterion optimization that had been carried out provides reduction of column weight approximately by 45 % for the modernized variant without increase in dimensions of cross-section. It gives the opportunity to reduce considerably the column manufacturing cost in comparison with a base variant, and also to facilitate transportation and installation of the press. UK: Мета роботи. Підвищення конкурентоспроможність є важливим науковим і практичним завданням у машинобудуванні. Прес є стаціонарним обладнанням, але зменшення маси його елементів, зокрема – колони, знижує собівартість, полегшує транспортування та монтаж, тому сприяє зростанню привабливості виробу в ринкових умовах. Метою роботи є зменшення маси колони преса без ускладнення технологічного процесу її виготовлення та без додаткових витрат. Методи дослідження. Математична модель була побудована на основі залежностей складного опору матеріалів. Для одноколонного преса при навантаженні має місце чисте згинання з розтяганням. Багатокритеріальну оптимізацію було здійснено за допомогою комп'ютерних засобів. Розрахунок виконувався за допомогою програми, написаної на мові Basic. Отримані результати. В якості базового варіанту було обрано прес П6330 з коробчастим поперечним перерізом. Для запропонованого Т- образного зварного поперечного перерізу колони було визначено оптимальні геометричні розміри. Технологічний процес виготовлення такої колони спрощується. Наукова новизна. З метою модернізації було запропоновано Т- образний зварний поперечний переріз колони. Така схема поперечного перерізу є більш перспективною та технологічною. При проведенні багатокритеріальної оптимізації були обрані наступні 3 критерії: рівноміцність з базовим варіантом, щонайбільша рівномірність розподілу напружень за перерізом, щонайменша площа поперечного перерізу. В якості 4-х варійованих параметрів були обрані головні геометричні розміри поперечного перерізу. Враховувалось, що товщини листів є дискретними та стандартними. Практична цінність. Проведена багатокритеріальна оптимізація дала можливість знизити масу колони модернізованого варіанту приблизно на 45 % без збільшення габаритів поперечного перерізу. У порівнянні з базовим варіантом це дає можливість помітно зменшити собівартість колони та полегшити транспортування і монтаж преса.Item Тривимірна задача теплопровідності для багатошарової плити з неідеальним тепловим контактом між шарами(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Антоненко, Ніна Миколаївна; Ткаченко, І. Г.; Antonenko, N.; Tkachenko, I.UK: Мета роботи. Отримати аналітичний вираз для обчислення температури в точках багатошарової плити при умові неідеального теплового контакту між її шарами та представити його в зручному для чисельної реалізації вигляді. Дослідити вплив коефіцієнту теплового опору на розподіл температури в шарах плити. Методи дослідження. Для розв’язання поставленої задачі використано метод інтегральних перетворень (подвійне інтегральне перетворення Фур’є) та метод функцій податливості. Отримані результати. У вигляді невласних інтегралів Фур’є отримано формули для обчислення температури в будь-якій точці багатошарової плити. Чисельні результати проведено для тришарових плит, на зовнішніх поверхнях яких задано рівномірно розподілене по квадрату теплове навантаження (інтенсивність теплового навантаження на нижній межі в 10 разів більше, ніж на верхній). Отримано розподіли температури, які ілюструють вплив коефіцієнту теплового опору на розподіл температури в точках нижніх меж першого та другого шарів. Збільшення коефіцієнту теплового опору призводить до зменшення температури в точках зазначених меж. Запропонований метод може бути використаний для визначення розподілу температури в плитах з будь-якою скінченою кількістю шарів. Наукова новизна. Уперше методом функцій податливості розв’язано просторову задачу теплопровідності для шаруватої плити з неідеальним тепловим контактом між шарами. Раніше цим методом розв’язувались лише двовимірна та вісесиметрична задачі такого типу. Практична цінність. Отримані результати можуть бути використані в якості тестових при проведенні аналогічних розрахунків іншими методами. При проектуванні шаруватих конструкцій, опираючись на результати чисельних розрахунків, можна підбирати їх елементи з необхідними тепловими характеристиками. EN: Purpose. It consists in obtaining an analytical expression for calculating the temperature at the points of a multilayer plate under the condition of imperfect thermal contact between its layers, presenting obtained formulas in a for convenient for numerical implementation and investigating the influence of the thermal resistance coefficient on the temperature distribution in the plate layers. Research methods. To solve the given problem, the method of integral transformations (double integral Fourier transform) and the method of compliance functions were used. Results. In the form of improper Fourier integrals the formulas for calculating the temperature at any point of the multilayer plate were obtained. Numerical results for three-layer plates were conducted, on the outer surfaces of which a thermal load that uniformly distributed over the square (the intensity of the thermal loads on the lower boundary is ten times more than on the upper one) was given. The graphs that illustrate the influence of the thermal resistance coefficients on the temperature distribution at the points of the lower boundaries of the first and second layers were obtained. It was shown that the raise of the coefficients of thermal resistance leads to decreasing of the temperature at the points of these boundaries. The proposed method can be used to determine the temperature at the points of the plates with any finite number of layers. Scientific novelty. For the first time, the three-dimensional problem of thermal conductivity for the layered plate with imperfect thermal contact between its layers was solved by the method of compliance functions. Previously, only two-dimensional and axisymmetric problems of this type were solved by this method. Practical value. The obtained results can be used as the test ones when performing analogous calculations by other methods. Based on the results of numerical calculations in designing layered structures, it is possible to select their elements with the necessary thermal characteristics.Item Математичне моделювання пітинготривкості теплообмінників зі сплаву 06ХН28МДТ в оборотних водах(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Джус, Анна Вячеславівна; Нарівський, О. Е.; Бєліков, Сергій Борисович; Субботін, Сергій Олександрович; Пуліна, Тетяна Веніамінівна; Леощенко, Сергій Дмитрович; Dzhus, A.; Narivskyi, O.; Byelikov, S.; Subbotin, S.; Pulina, T.; Leoshchenko, S.UK: Мета роботи. Полягає у розробці математичних моделей, які описують залежності критичних температур пітингування (КТП) сплаву 06ХН28МДТ (аналог сталі AISI904L) у модельних оборотних водах з рН 4…8 і концентрацією хлоридів від 350 до 600 мг/л. Методи дослідження. Розроблені математичні моделі ґрунтуються на багатомірних лінійних регресіях першого порядку та багатомірних квадратичних регресіях з поєднанням ознак. Отримані результати. За результатами аналізу розробленої математичноїделі мо, хімічного складу, структурної гетерогенності досліджуваних плавок сплаву та параметрів модельних оборотних вод (рН і концентрація хлоридівановлено) вст, що значимими змінними моделі є параметриовища середй, середні діаметр зерна аустеніту сплаву 06ХН28істМДТ та вм у ньому хрому в межах стандарту на його виробництво. Оскільки показано, що КТП сплаву 06ХН28МДТ зростає на 8,3°С зі зниженням концентрації хлоридів у модельних оборотних водах від 600 до 350 мг/л, на 6,8°льшеннямС зі збі їх рН від 4 до 8, на 5,9 °С зі зменшенням середнього діаметру зерна аустеніту від 31 до 11 мкм та на 4,7°С зі зменшенням вмісту хрому від 24,31 ,84 до 21мас., %. Виявлено, що за таких самих умов досліджень параметри модельних оборотних вод найсуттєвіше впливають на КТП сплаву 06ХН28МДТ. Наукова новизна. На підставі встановлених залежностей між критичним температурами пітингування сплаву 06ХН28МДТ його хімічним складом у межах стандарту та структурною гетерогенністю розроблено механізми їх впливу на пітинготривкість цього конструктивного матеріалу в оборотних промислових водах. Встановлено, що розміри включень нітридів та оксисульфідів титану в сплаві не впливають на вірогідність зародження і росту в їх околі стабільних пітингів у хлоридовмісних середовищах.. Практична цінність. Розроблені математичні моделі запропоновано застосовувати до вибору найтривкіших до пітингування в оборотнихомислових пр водах плавок сплаву 06ХН28МДТ та прогнозування їхнього пітингування при експлуатації теплообмінників. EN: Purpose. The aim of the study is to develop mathematical models that describe the dependences of critical pitting temperatures of 06ХН28МДТ alloy (analogous to AISI904L steel) in model circulating waters with pH 4...8 and chloride concentration from 350 to 600 mg/L. Research methods. The developed mathematical models are based on multivariate linear regressions of the first order and multivariate quadratic regressions with a combination of features. Results. It has been established that the critical pitting temperatures of the 06ХН28МДТ alloy increase with increasing pH of model circulating waters, Ni, Mo content, volume of titanium nitrides, and decreasing chloride concentration in the medium, Cr content within the standard, and average austenite grain diameter. Scientific novelty. Based on the established dependencies between the critical pitting temperatures of the 06ХН28МДТ alloy and its chemical composition within the standard and structural heterogeneity, the mechanisms of their influence on the pitting resistance of this structural material in recycled industrial waters were developed. It was found that the size of inclusions of titanium nitrides and oxysulfides in the alloy does not affect the probability of the formation and growth of stable pitting in their vicinity in chloride-containing media. Practical value. To apply the developed mathematical models to the selection of the most resistant to pitting in recycled industrial waters of 06ХН28МДТ alloy melts and to predict their pitting during the use of heat exchangers have been offered.Item Вплив електрошлакового наплавлення на хімічний склад неметалевих вкраплень і зони сплавлення(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Парахнєвич, Євген Миколайович; Parahnevich, E.UK: Мета роботи. Потрібно визначити фактори, які впливають на хімічний склад зони сплавлення і неметалевих вкраплень при проведенні електрошлакового наплавлення, яке використовується при відновленні деталей залізничного транспорту, а саме електровозів марок ЧС-4, ЧС-6, ЧС-8 і ін. Методи дослідження. Хімічний склад неметалевих вкраплень досліджували на установці рентгеноспектрального мікроаналізу «CAMECA» і растровому електронному мікроскопі «SUPRA 40 WDS» виробництва Carl Zeiss (Німеччина). Похибка вимірювань – не більше 1 %. Природу неметалевих вкраплень (мікроструктуру, морфологію і топографію) вивчали петрографічним методом за допомогою комплексної методики. Зразки для досліджень вирізали з металу дослідних наплавлень таким чином, щоб зона сплавлення знаходилася посередині зразка. Для виявлення зони сплавлення проводилося хімічне травлення металу 4 % розчином сірчаної кислоти. Отримані результати. В результаті вивчення хіміко-мінералогічної природи неметалевих вкраплень показано, що в металі основи (сталь Ст.3) при наближенні до зони сплавлення зменшуються кількість і розміри неметалевих вкраплень, а також змінюються їх форма, мікроструктура і склад. В зоні нагріву (безпосередньо біля зони сплавлення) практично відсутні неметалеві вкраплення. Наукова новизна. Показано, що вміст елементівалу від мет основи до наплавленого практично не змінюється за винятком хрому, вміст якого плавно підвищується від сталі Ст.3 до сталі 12Х13 по зоні сплавлення. Практична цінність. Результати роботи дозволяють пояснити вплив електрошлакового відновлення деталей електровозів на якість зони сплавлення і пояснити механізм виникнення дефектів структури і можливі види неметалевих вкраплень в результаті наплавлення. EN: Purpose. As a result of the study, it is necessary to determine the factors that influence the chemical composition of the fusion zone and non-metallic inclusions during electroslag surfacing, which is used in the restoration of railway transport parts, namely electric locomotives of the ЧС-4, ЧС-6, ЧС-8, etc. brands. Research methods. The chemical composition of non-metallic inclusions was studied using the CAMECA X-ray spectroscopic microanalysis unit and the "SUPRA 40 WDS" scanning electron microscope manufactured by Carl Zeiss (Germany). The measurement error is no more than 1 %. The nature of non-metallic inclusions (microstructure, morphology and topography) was studied by the petrographic method using a complex methodology. Samples for research were cut from the metal of the experimental deposits in such a way that the fusion zone was located in the middle of the sample. Chemical etching of the metal with a 4% solution of sulfuric acid was carried out to identify the fusion zone. Results. As a result of the study of the chemical and mineralogical nature of non-metallic inclusions, it is shown that in the base metal (Ст.3 steel) when approaching the fusion zone, the number and size of non-metallic inclusions decrease, as well as their shape, microstructure and composition change. There are practically no non-metallic inclusions in the heating zone (immediately near the fusion zone). Scientific novelty. It is shown that the content of elements from the base metal to the deposited metal practically does not change, with the exception of chromium, the content of which gradually increases from Ст.3 steel to 12X13 steel in the fusion zone. Practical value. The results of the work make it possible to explain the effect of electroslag restoration of electric locomotive parts on the quality of the fusion zone and to explain the mechanism of structure defects and possible types of non-metallic inclusions as a result of surfacing.Item Визначення залежності впливу суміші газів на підвищення якості катодів для іонно-плазмового напилення(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Омельченко, Ольга Станіславівна; Шалева, Наталія Валеріївна; Єфанов, Володимир Сергійович; Оmelchenkо, О.; Shaleva, N.; Yefanov, V.UK: Мета роботи. Удосконалення технологічних режимів виплавки катодів, що розпилюються, на основі нікелю системи Ni-Cr-Al-Y з метою підвищення їх якості, а саме – зменшення загальної кількості дефектів у вигляді несуцільностей, пор, непроплавів і підвищення гомогенності структури і хімічного складу та використання у якості захисної атмосфери інертних газів, найбільш розповсюдженими з яких є гелій та аргон. Методи дослідження. Вдосконалено обладнання, зокрема, вакуумно-дугова установка була доукомплекто-вана рампою і балоном з гелієм. Отримані пробні зразки у вигляді «шайб» (діаметром 127 мм і товщиною 40 мм), які використовувалися для дослідження мікроструктури і хімічного складу. Відпрацьовано режими переплаву. Дослідження хімічного складу проводили із застосуванням багатоцільового растрового електронного мікроскопа РЕМ 106І, оснащеного системою мікроаналізу. Отримані результати. На підставі результатів досліджень впливу концентрації суміші газів на структуру та склад катодів встановлені технологічні режими плавлення, що дозволило поліпшити показники якості та економічні показники досліджуваних катодів. Це позитивно позначиться на кількості браку катодів, працездатності деталей з покриттям та ресурсу авіаційних двигунів в цілому. Наукова новизна. Визначено залежність впливу концентрації суміші газів (аргон-гелій), що дозволило отримати оптимальне співвідношення захисних газів. При співвідношенні газів 70/30 % отримані максимально якісні катоди, на яких проводили подальші дослідження. Практична цінність. Якість нанесення покриттів визначається режимами нанесення і якістю самого катода. Один з методів - пошарове сплавлення катодів в мідному водоохолоджуваному кристалізаторі. Запропоновано оптимальне співвідношення захисних газів для отримання якісних катодів. EN: Purpose. Improvement of the technological modes of smelting sputtering cathodes based on nickel of the Ni-Cr-Al-Y system in order to improve their quality, namely, to reduce the total number of defects in the form of discontinuities, pores, non-melts and increase the homogeneity of the structure and chemical composition and application of the protective atmosphere of inert gases, the most widespread of which are helium and argon. Research methods. The equipment was improved, in particular, the vacuum-arc installation was equipped with a ramp and a helium cylinder. Test samples in the form of “washers” (diameter 127 mm and thickness 40 mm) were obtained, which were used to study the microstructure and chemical composition. Remelting modes have been worked out. The study of the chemical composition was carried out using a multipurpose scanning electron microscope REM 106I, equipped with a microanalysis system. Results. Based on the results of studies of the influence of the gas mixture concentration on the structure and composition of the cathodes, technological modes of melting were established, which made it possible to improve the quality indicators and economic indicators of the investigated cathodes. This will have a positive effect on the number of cathode failures, the performance of coated parts and the life of aircraft engines in general. Scientific novelty. The dependence of the influence of the concentration of the mixture of gases (argon-helium) was determined, which made it possible to obtain the optimal ratio of protective gases. With a gas ratio of 70/30 %, the highest quality cathodes were obtained, which were used for further research. Practical value. Quality of coating sputtering is determined by regimes of sputtering and quality of cathode itself. One of applied methods is by-layered melting of cathodes in copper water-cooled crystallizer using electrodes that are melted or non-melted. Optimal ratio of protective gases for receiving qualitative cathodes is determined.Item Фізико-механічні характеристики та термічне напруження плазмового покриття(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Грешта, Віктор Леонідович; Єршов, Анатолій Васильович; Грабовський, Володимир Якович; Вініченко, Валерій Степанович; Сейдаметов, Станіслав Валерійович; Greshta, V.; Yershov, A.; Hrabovskyi, V.; Vinichenko, V.; Seidametov, S.UK: Мета роботи. Полягає у розробці методу визначення фізико-механічних характеристик, внутрішніх напружень та когезійної міцності плазмового покриття. Методи дослідження. Експериментальні методи дослідження зразків плазмового покриття на вигін та математичні методи теорії опору матеріалів. Отримані результати. Виконано дослідження механічних властивостей плазмового покриття ПРНХ15СР2 при випробуванні на вигин. Визначені значення сил та моментів сил пружності при вигині у залежності від деформації зразка плазмового покриття. Розраховано залежність напруження від відносної деформації покриття. Визначено модуль пружності та когезійну міцність для зовнішньої і внутрішньої поверхонь покриття. Визначено товщину шару мікротріщин, який зменшує міцність та жорсткість зовнішньої поверхні покриття. Наукова новизна. Показано, що при визначенні механічних характеристик покриття, зчепленого з основою, виникає систематична похибка внаслідок невизначеності внутрішнього напруження у покритті. Тому для вимірювання запропоновано використання відшарованих від основи зразків, які практично позбавлені внутрішнього напруження. Для внутрішньої поверхні покриття модуль пружності і міцність дещо вищі, ніж для зовнішньої. Виявлена відмінність пов'язується з наявністю градієнта температури при нанесенні покриття та розподілом залишкових напружень по товщині покриття. Визначено залежність між потужністю плазмотрона та градієнтом залишкових термічних напружень у покритті. Практична цінність. Отримані результати мають практичну цінність для визначення умов гарантованого збереження цілісності покриття при наявності залишкових напружень та розрахунку його максимальної товщини на поверхні основи. Показано, що при зменшенні потужність плазмотрона зменшується градієнт термічних напружень і максимальне напруження на поверхні покриття. Тому рекомендовано використання дротового, а не порошкового плазмотрона, що зменшує термічні напруження удвічі. EN: Purpose. It is based on the method of determining the physical and mechanical characteristics and cohesive strength of the plasma coating. Research methods. Experimental research methods of plasma coating specimens and mathematical methods of the theory of strength of materials. Received results. The study of the mechanical properties of the ÏÐÍÕ15ÑÐ2 plasma coating during the bending test was carried out. Values of forces and moments of elastic forces during bending depending on the deformation of the plasma coating sample was determined. The dependence of the destructive stress on the relative deformation of the coating was calculated. The modulus of elasticity and strength for the outer and inner surfaces of the coating are determined. Scientific novelty. It is shown that when determining the mechanical characteristics of the coating bonded to the base, a systematic error occurs due to the uncertainty of the internal stress in the coating. Therefore, for measurement, it is proposed to use samples peeled from the base, which are practically devoid of internal stress. For the inner surface of the coating, the modulus of elasticity and the destructive stress are rather higher than for the outer surface. The detected difference is associated with the presence of a temperature gradient during coating application and the distribution of residual stresses over the thickness of the coating. The gradient of residual thermal stresses and the maximum permissible temperature in the process of the coating deposition are determined. Practical value. The obtained results are of practical value for determining the conditions of guaranteed preservation of the integrity of the coating in the presence of residual stresses and calculating its maximum thickness on the base surface. It is shown that when the power of the plasmatron is reduced, the thermal stress gradient and the maximum stress on the coating surface decrease. Therefore, it is recommended to use a wire instead of a powder plasmatron, which twice reduces thermal stresses by half.Item Перспективність використання, як замінників теплостійких штампових сталей, високоазотистих аустенітних хромомарганцевих сталей з ванадієм та молібденом(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Грабовський, Володимир Якович; Канюка, В. І.; Лисиця, Олена Володимирівна; Єршов, Анатолій Васильович; Hrabovskyi, V.; Kaniuka, V.; Lysytsia, O.; Yershov, A.UK: Мета роботи. Дослідження ефективності додаткового (поряд з ванадієм) легування високоазотистих аустенітних хромомарганцевих сталей молібденом для визначення перспектив їх використання замість високотеплостійких серійних штампових сталей мартенситного класу. Методи дослідження. Металографічний, дюрометричний, випробування на розтяг та ударну в’язкість при кімнатній та високих температурах. Отримані результати. Встановлені особливості дисперсійного твердіння та мікроструктур дослідницьких високоазотистих аустенітних хромомарганцевих сталей, що леговані ванадієм та молібденом. Визначені механічні властивості обраних сталей в залежності від вмісту зміцнювальних легувальних елементів. Виявлені суттєві переваги у високотемпературній (750 та 850 °С) міцності високоазотистих аустенітних хромомарганцевих сталей, легованих ванадієм та молібденом, порівняно з серійною високотеплостійкою штамповою сталлю марки 5Х3В3МФС (ДИ23). Найбільші показники твердості та міцності відповідають дослідницькій сталі 60Х11Г16АФ2М2, що дозволяє рекомендувати її, як ефективний замінник штампових сталей, при вимогах підвищеного опору високотемпературному знеміцненню гарячештампового інструменту. Наукова новизна. Визначена аномальна наявність мінімуму на кривих дисперсійного твердіння високоазотистих аустенітних хромомарганцевих сталей з молібденом та зсув його в бік меншої тривалості старіння при зростанні температури старіння. Виявлено утворення крупних частинок первинних надлишкових фаз при зростанні в сталях вмісту ванадію та молібдену. Встановлені залежності характеристик міцності та пластичності від сумарного легування досліджених аустенітних хромомарганцевих сталей азотом та вуглецем. Практична цінність. Встановлена ефективність легування молібденом разом з ванадієм високоазотистих аустенітних хромомарганцевих сталей для забезпечення значних (в 1,5…2,5 рази) переваг у високотемпературній міцності порівняно з теплостійкими серійними штамповими сталями. Дослідницька сталь 60Х11Г16АФ2М2 може бути найбільш перспективним замінником штампових сталей в умовах високих силових навантажень при температурах експлуатації 750 °С та вище. EN: Purpose. To study the effectiveness of additional (along with vanadium) alloying of high-nitrogen austenitic chromium-manganese steels with molybdenum to determine the prospects for their use instead of high-temperature resistant serial martensitic stamped steels. Research methods. Metallographic, durometric, tensile and impact strength tests at room and high temperatures. Results. The peculiarities of dispersion hardening and microstructures of the investigated high-nitrogen austenitic chromium-manganese steels alloyed with vanadium and molybdenum were determined. The mechanical properties of the selected steels were determined depending on the content of strengthening alloying elements. Significant advantages in the high-temperature (750 and 850 °C) strength of high-nitrogen austenitic chromium-manganese steels alloyed with vanadium and molybdenum were found compared to the serial high-temperature stamping steel 5Х3В3МФС (ДИ23). The highest hardness and strength values correspond to the research steel 60Х11Г16АФ2М2, which allows us to recommend it as an effective substitute for die steels when required to provide increased resistance to high-temperature dehardening of hot-die tools. Scientific novelty. An abnormal presence of a minimum on the dispersion hardening curves of high-nitrogen austenitic chromium-manganese steels with molybdenum and its shift towards a shorter aging duration with increasing aging temperature have been determined. The formation of large particles of primary excess phases with increasing vanadium and molybdenum content in steels was revealed. The dependence of strength and ductility characteristics on the total alloying of the studied austenitic chromium-manganese steels with nitrogen and carbon was established. Practical value. The effectiveness of molybdenum alloying along with vanadium in high-nitrogen austenitic chromium-manganese steels has been established to provide significant (1.5...2.5 times) advantages in high-temperature strength compared to heat-resistant commerciall stamped steels.. The research steel 60Х11Г16АФ2М2 may be the most promising substitute for die steels under high force loads at operating temperatures of 750 °C and above.Item Прогнозування мікротвердості покриттів з порошку АСД-1, отриманих холодним газодинамічним напилюванням(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Шорінов, О. В.; Долматов, А. І.; Балушок, К. Б.; Поливяний, С. О.; Shorinov, O.; Dolmatov, A.; Balushok, K.; Polyviany, S.UK: Мета роботи. Отримати математичну модель для опису залежності мікротвердості покриттів з порошку алюмінію АСД-1 від трьох основних факторів процесу холодного газодинамічного напилювання з використанням статистичних методів планування експерименту. Методи дослідження. Для проведення експериментальних досліджень використовувались методи статистичного планування багатофакторних експериментів і регресійного аналізу. Дослідження мікротвердості виконано за стандартною методикою, наведеною в ГОСТ 9450-76. Підготовка поперечних мікрошліфів для досліджень мікротвердості проведено за стандартними методиками з підготовки зразків для металографічних досліджень мікроструктури. Для оброблення статистичних даних використано спеціалізовану комп’ютерну програму Stat-Ease 360. Отримані результати. Досліджено комплексний вплив параметрів процесу холодного газодинамічного напилювання на мікротвердість покриттів з порошку АСД-1 в широкому діапазоні значень. За результатами експериментальних досліджень встановлено, що в досліджуваних діапазонах робочих режимів напилювання можливо отримати мікротвердість покриттів від 49 до 66 HV0,15. Результати дисперсійного аналізу показали, що температура газу і дистанція напилювання найбільшим чином впливають на мікротвердість покриттів, в той час як тиск газу значного впливу на останню не має. Отримане рівняння регресії може бути використане для прогнозування мікротвердості покриттів з досліджуваного порошку, а похибка між розрахунковими та фактичними значеннями не перевищує 5 %. Наукова новизна. Отримано емпіричні залежності мікротвердості покриттів з порошку АСД-1, нанесені холодним газодинамічним напилюванням, від температури та тиску газу на вході в сопло, а також дистанції напилювання в заданих діапазонах значень. Практична цінність. Отримані залежності мікротвердості покриттів від параметрів процесу можуть бути використані для вибору режимів холодного газодинамічного напилювання захисних й відновлювальних покриттів, зокрема на деталі авіаційних двигунів. EN: Purpose. To develop a mathematical model for describing the dependence of the microhardness of ASD-1 aluminum powder coatings on the three main factors of the cold gas-dynamic spraying process using statistical methods of experiment planning. Research methods. Methods of statistical planning of multifactorial experiments and regression analysis were used to conduct experimental research. The analysis of microhardness was performed according to the standard methodology given in GOST 9450-76. Preparation of transverse microsections for microhardness studies was carried out according to standard methods for preparing samples for metallographic analysis of microstructure. The specialized computer program Stat-Ease 360 was used to process statistical data. Results. The complex effect of cold gas spraying process parameters on the microhardness of ASD-1 powder coatings in a wide range of values was investigated. According to the results of experimental studies, it was established that in the investigated ranges of the deposition modes, it is possible to obtain microhardness of coatings in range from 49 to 66 HV0.15. The dispertion analysis results showed that the gas temperature and the stand-off distance have the greatest effect on the microhardness of the coatings, while the powder feed rate has no significant effect on the microhardness. The obtained regression equation can be used to predict the microhardness of coatings from the ASD-1 powder, and the error between the calculated and actual values does not exceed 5%. Scientific novelty. Empirical dependences of the microhardness of ASD-1 powder coatings, deposited by cold spraying, on the gas temperature at the nozzle inlet, stand-off distance, and powder feed rate in the specified ranges of values were obtained. Practical value. The obtained dependences of the coating microhardness on the process parameters can be used to select modes of cold spraying of protective and restorative coatings, in particular on aircraft engine parts.Item Особливості мікродугового оксидування магнієвих сплавів і корозійного руйнування отриманих покриттів(Національний університет "Запорізька політехніка", 2023) Грешта, Віктор Леонідович; Бриков, Михайло Миколайович; Шаломєєв, Вадим Анатолійович; Павленко, Дмитро Вікторович; Ткач, Дар’я Володимирівна; Єфременко, В. Г.; Петришинець, І.; Greshta, V.; Brykov, M.; Shalomeev, V.; Pavlenko, D.; Tkach, D.; Efremenko, V.; Petryshynets, I.UK: Мета роботи. визначити особливості покриттів, які утворюються на магнієвих сплавах в процесі мікродугового оксидування (МДО) в електроліті з мінімальним вмістом базових компонентів розчину. Визначити напрями досліджень для забезпечення контрольованої розчинності магнієвих сплавів з МДО покриттям у корозійно-актривному середовищі Методи дослідження. Дослідження проводили на зразках зі сплаву МЛ5. МДО проводили з використанням змінного струму 380 В, 50 Гц і батареї конденсаторів регульованої ємності. Застосовували електроліт, що містив гідроксид калію і натрієве рідке скло. Випробування оброблених зразків на корозію проводили в водному 3% розчині NaCl. Поверхню зразків після МДО досліджували за допомогою оптичної і сканувальної електронної мікроскопії. Отримані результати. Розглянуто результати досліджень в галузі МДО магнієвих сплавів. Показано, що застосування МДО покриттів є одним з перспективних напрямів розробки способів керування швидкістю розчинення виробів з магнієвих сплавів. Мінімізовано концентрацію реагентів в електроліті і час обробки. Встановлено, що обробку доцільно завершувати до фази інтенсивного іскроутворення. Початок процесу іскроутворення призводить до пошкодження бар’єрного шару мікродуговими розрядами, що знижує корозійну стійкість покриття. Наукова новизна. Встановлено, що ступінь корозійного пошкодження є мінімальною для зразка, який оброблено впродовж 30 с. Отриманий результат може бути пояснено припиненням процесу МДО в момент, коли на першому етапі процесу вже утворилося щільне покриття, але ще не почався другий етап з утворенням мікродугових розрядів, які пошкоджують вже утворений оксидний шар. Практична цінність. Результати дослідження слугуватимуть базою для подальшої роботи, спрямованої на створення виробів з магнієвих сплавів з керованим часом розчинення в корозійному середовищі. Це є особливо актуальним для виробів медичного призначення, а саме металофіксаторів для остеосинтезу з керованою швидкістю біологічної резорбції. EN: Purpose of this work was to determine the characteristics of coatings formed on magnesium alloys during the process of micro-arc oxidation (MAO) in an electrolyte with minimal content of basic solution components. Additionally, the study aims to identify research directions that can ensure controlled solubility of magnesium alloys with MAO coatings in a corrosive and active environment. Research methods. The study was performed on samples of MË5 alloy. The MAO was conducted using an alternating current of 380 V and 50 Hz, along with a battery of capacitors with adjustable capacity. The electrolyte used was a combination of potassium hydroxide and sodium liquid glass. Corrosion tests of the treated samples were conducted in a 3 % aqueous NaCl solution. The surface of the samples after MAO was examined using optical and scanning electron microscopy. Results. The results of research in the field of MAO of magnesium alloys are considered. It is shown that the use of MAO coatings is one of the promising directions for developing methods to control the dissolution rate of magnesium alloy products. The concentration of reagents in the electrolyte and the processing time were minimized. It was found that it is advisable to complete the treatment before the phase of intense sparking. The initiation of the sparking process leads to the damage of the barrier layer by microarc discharges, which reduces the corrosion resistance of the coating. Scientific novelty. It was found that the degree of corrosion damage was minimal for the sample treated for 30 s. The obtained result can be explained by the termination of the MÀO process at the moment when a dense coating has already formed at the first stage of the process, but the second stage with the formation of micro-arc discharges, which damage the already formed oxide layer, has not yet begun. Practical value. The results of the study will serve as a basis for further work aimed at creating magnesium alloy products with a controlled dissolution time in a corrosive environment. This is especially relevant for medical products, namely metal fixators for osteosynthesis with a controlled rate of biological resorption.