Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні - 2024, №1
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/25168
Browse
Recent Submissions
Item Дослідження ефективності вибухопожежобезпечної захисної атмосфери при виконанні операцій цементації(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Нестеров, Олександр Васильович; Рубан, Валентина Тарасівна; Повзло, Валентина Миколаївна; Nesterov, О.; Ruban, V.; Povzlo, V.Item Про взаємодію частинок довільної форми між собою та з робочою поверхнею(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Ольшанецький, Вадим Юхимович; Кононенко, Юлія Іванівна; Кононенко, А. В.; Скребцов, Андрій Андрійович; Ol’shanetskii, V.; Kononenko, J.; Kononenko, А.; Skrebtsov, А.Item Дослідження впливу пропусків запалювання на нерівномірність обертання колінчастого валу бензинового двигуна(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Слинько, Георгій Іванович; Рябошапка, Наталя Євгеніївна; Сухонос, Роман Федорович; Євсєєва, Наталія Олексіївна; Солдатченков, О. Г.; Slyn’ko, G.; Ryaboshapka, N.; Sukhonos, R.; Yevsyeyeva, N.; Soldatchenkov, O.UK: Мета роботи. Підвищення ефективних показників роботи дизельного двигуна за рахунок покращення перебігу теплових процесів в камері згоряння, зокрема, зменшення часу утворення робочої суміші. Методи дослідження. Фізико-математична модель розрахунку робочого циклу ДВЗ другого рівня у другій модифікації – як основа обчислювального експерименту, а також планування багатофакторного експерименту на основі моделей першого та другого порядків. Обчислювальні розрахунки згідно наведеної моделі проводилися за програмою Engine Calculation , в якій реалізовано модифікований метод Ейлера. Отримані результати. Досліджено вплив форми камер згорання дизельного двигуна на його ефективні показники. Показано, що коригування форми поршня (коригування профілю його днища), має прямий вплив на процеси сумішоутворення і згоряння, що позначається на показниках роботи двигуна, таких, як економічність та потужність. Побудовано план експериментальних досліджень, на основі якого в результаті теплового розрахунку одержано залежності ефективних показників двигуна від досліджуваних параметрів. Наукова новизна. Вперше на основі багатофакторного експерименту проаналізовано з ефектом взаємодії вплив на ефективні показники роботи дизельного двигуна таких факторів як відносна площа теплообміну поршня та показник характеру згорання. Доведено, що спiввiдношення Fп'/Fп = 1,3 із величиною показника характеру згоряння m1 = 0,4 є оптимальним для забезпечення ефективних показникiв роботи дизельного двигуна. Практична цінність. Запропоновану модернізацію форми камери згоряння існуючого двигуна, яка дає можливість підвищити його індикаторний к.к.д при зменшенні питомої індикаторної витрати палива, можна застосувати на дизельних двигунах аналогiчного класу. EN: Purpose. Increasing the effective performance of the diesel engine due to the improvement of the course of thermal processes in the combustion chamber, in particular, reducing the time of formation of the working mixture. Research methods. The physic-mathematical model for calculating the working cycle of the second level of internal combustion engine in the second modification – as the basis of a computational experiment, as well as the planning of a multifactorial experiment based on models of the first and second orders. Computational calculations according to the given model were carried out using the Engine Calculation program, which implements the modified Euler method. Results. The influence of the shape of the combustion chambers of a diesel engine on its effective performance was studied. It is shown that manipulations with the very shape of the piston (changing its bottom) have a direct effect on the processes of mixture formation and combustion, which affects more global indicators of engine performance, such as economy and power. A plan of experimental research was built, on the basis of which, as a result of the thermal calculation, the dependences of the engine’s effective indicators on the studied parameters were obtained. Scientific novelty. For the first time, on the basis of a multifactorial experiment, the influence of such factors as the relative heat exchange area of the piston and the indicator of the nature of combustion on the effective performance indicators of a diesel engine was analyzed with the interaction effect. It has been proven that the ratio Fp'/Fp = 1.3 with the value of the combustion characteristic index m1 = 0.4 is optimal for ensuring effective performance of a diesel engine. Practical value. The proposed modernization of the shape of the combustion chamber of the existing engine, which makes it possible to increase its indicator efficiency while reducing the specific indicator fuel consumption, can be applied to diesel engines of a similar class.Item Математичне моделювання процесу прогріву системи охолодження ДВЗ із електроприводом водяного насоса(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Євсєєва, Наталія Олексіївна; Сухонос, Роман Федорович; Крестьянінов, С. П.; Yevsyeyeva, N.; Sukhonos, R.; Krestjaninov, S.UK: Мета роботи. Полягає у визначенні функцій залежності температури охолоджуючої рідини від часу прогріву системи охолодження малолітражного двигуна внутрішнього згорання у двох виконаннях – з насосом охолоджуючої рідини, що має постійний механічний привід, та з насосом, який має привід від електродвигуна. Методи дослідження. Використані методи аналізу наукової літератури та теоретичного узагальнення, методи статистичного аналізу, синтезу, спостереження, метод проектної розробки. Графіки оброблялись методом найменших квадратів із знаходженням полінома функції температури від часу. Достовірність результатів оцінено індексом кореляції R2. Отримані результати. Розглянуто сучасні системи охолодження двигунів внутрішнього згоряння, в тому числі оснащені насосом охолоджуючої рідини з прямим приводом від електродвигуна. Знайдено залежність температури прогріву двигуна від часу його роботи з механічним приводом насоса та приводом від електродвигуна. Проведено аналіз систем охолодження сучасного двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ) з безпосереднім приводом насоса охолоджуючої рідини та з керованим електроприводом. Наукова новизна. Аналіз показників системи охолодження бензинового двигуна легкового автомобіля показав їх залежність від часу прогріву двигуна під час холодного запуску. Встановлено, що у двигуна з електроприводом насоса охолоджуючої рідини скорочується час прогріву, у порівнянні з двигуном з механічним приводом насоса, на півтори хвилини, що забезпечує економію палива 3 %, при температурі ввімкнення електродвигуна насоса 130° С. Встановлено, що використання електропривода насосу скорочує час його роботи майже на 50 %. Практична цінність. Визначено функції залежності температури рідини від часу прогріву бензинового двигуна з безпосереднім приводом насоса охолоджуючої рідини та з керованим електроприводом, що дає змогу модернізувати систему охолодження малолітражних двигунів внутрішнього згорання. EN: Purpose. It is to determine the functions of the temperature of the coolant on the time of heating of the cooling system of the small internal combustion engine in two variants – with a coolant pump with a constant mechanical drive, and with an electrical driven pump. Research methods. Methods of analysis of scientific literature and theoretical generalization, methods of statistical analysis, synthesis, observation, method of project development have been used. The graphs were treated with the least squares with the finding a polynomial function of temperature from time. The accuracy of the results is evaluated by the correlation index R2. Results. Modern internal combustion engines cooling systems, including the direct driven coolant pump, are considered. The dependence of the engine heating temperature on the time of its operation with a mechanical drive of the pump and a drive from the electric motor was found. Analysis of cooling systems of the modern internal combustion engine with a direct drive of the coolant pump and with a controlled electric drive was carried out. Scientific novelty. Analysis of the cooling system of the car gasoline engine showed their dependence on the time of heating of the engine during cold start. It is established that engine with electrical driven pump has been found to reduce the heating time, compared to the engine with a mechanical drive of the pump, for one and a half minutes. This provides fuel savings 3 %, at the temperature of the pump motor switching on 130 °C. It is established that the use of the electric driven pump reduces its operation time by almost 50 %. Practical value. The functions of the coolant temperature dependence on the time of heating of the gasoline engine with the direct driven coolant pump and with the electrical driven pump are determined. This makes it possible to modernize the cooling system of small internal combustion engines.Item Фізичне моделювання процесів зношування бандажних полиць робочих лопаток ГТД(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Комочкін, Микола С.; Циганов, Володимир Васильович; Сахнюк, Наталія Василівна; Лазарєва, Ольга Олександрівна; Кривих, Юлія Ігорівна; Komochkin, M.; Tsyganov, V.; Sakhniuk, N.; Lazarieva, O.; Kryvykh, Y.UK: Мета роботи. Розробка методології прискорених досліджень зносостійкості трибосполучень, які експлуатуються в умовах складного динамічного контактного навантаження та різних температур. Методи дослідження. Розроблено методику та установку для проведення прискорених досліджень матеріалів на зносостійкість з різними умовами навантаження (односпрямоване ковзання, удар з проковзуванням, удар з проковзуванням у двох взаємно перпендикулярних напрямках) близьких до експлуатаційних та температурах, а також при роздільному впливі кожного з діючих на систему параметрів навантаження. Зміна величини навантаження та амплітуди переміщення зразків проводиться безпосередньо в ході випробувань за рахунок системи керування кроковими двигунами установки обчислювальною платформою Arduino Uno. Отримані результати. Показано, що збільшення багатокомпонентності динамічного навантаження в контакті трибоспряження призводить до збільшення інтенсивності зношування жароміцних сплавів. Зміна інтенсивності зношування, залежно від температури випробувань, має складний характер. Визначення закономірностей та розробка умов формування зносостійкого поверхневого шару деталей трибосполучень можливе на основі аналізу величини зносу та стану поверхні з урахуванням реального виду навантаження (односпрямоване ковзання, удар з проковзуванням, удар з проковзуванням у двох взаємно перпендикулярних напрямках). Наукова новизна. Розглянуто фізичне моделювання процесу зношування бандажних полиць лопаток турбіни ГТД за складним термодинамічним навантаженням. Практична цінність. Представлено установку та методологію проведення прискорених випробувань моделей фрикційних пар в умовах, наближених до реальних умов експлуатації трибосполучень з різними видами навантаження плоских деталей, що дозволяє дати технологічні рекомендації щодо підвищення зносостійкості газотурбінних двигунів. Проведення прискорених випробувань, що програмуються, дозволить вивчити стан трибоз’єднань у процесі циклу навантаження, наближеного до циклу роботи двигуна в льотному режимі. EN: Purpose. Development of a methodology for accelerated studies on the wear resistance of tribocombinations operating under complex dynamic contact loading conditions and varying temperatures.Item Про вплив форми камер згорання дизельного двигуна на його ефективні показники(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Слинько, Георгій Іванович; Беженов, Сергій Олександрович; Бокарьов, Владислав І.; Слинько Віра Василівна; Шемет, І. В.; Slyn’ko, G.; Bezhenov, S.; Bokarov, V.; Slyn’ko, V.; Shemet, I.UK: Мета роботи. Підвищення ефективних показників роботи дизельного двигуна за рахунок покращення перебігу теплових процесів в камері згоряння, зокрема, зменшення часу утворення робочої суміші. Методи дослідження. Фізико-математична модель розрахунку робочого циклу ДВЗ другого рівня у другій модифікації – як основа обчислювального експерименту, а також планування багатофакторного експерименту на основі моделей першого та другого порядків. Обчислювальні розрахунки згідно наведеної моделі проводилися за програмою Engine Calculation , в якій реалізовано модифікований метод Ейлера. Отримані результати. Досліджено вплив форми камер згорання дизельного двигуна на його ефективні показники. Показано, що коригування форми поршня (коригування профілю його днища), має прямий вплив на процеси сумішоутворення і згоряння, що позначається на показниках роботи двигуна, таких, як економічність та потужність. Побудовано план експериментальних досліджень, на основі якого в результаті теплового розрахунку одержано залежності ефективних показників двигуна від досліджуваних параметрів. Наукова новизна. Вперше на основі багатофакторного експерименту проаналізовано з ефектом взаємодії вплив на ефективні показники роботи дизельного двигуна таких факторів як відносна площа теплообміну поршня та показник характеру згорання. Доведено, що спiввiдношення Fп'/Fп = 1,3 із величиною показника характеру згоряння m1= 0,4 є оптимальним для забезпечення ефективних показникiв роботи дизельного двигуна. Практична цінність. Запропоновану модернізацію форми камери згоряння існуючого двигуна, яка дає можливість підвищити його індикаторний к.к.д при зменшенні питомої індикаторної витрати палива, можна застосувати на дизельних двигунах аналогiчного класу. EN: Purpose. Increasing the effective performance of the diesel engine due to the improvement of the course of thermal processes in the combustion chamber, in particular, reducing the time of formation of the working mixture. Research methods. The physic-mathematical model for calculating the working cycle of the second level of internal combustion engine in the second modification – as the basis of a computational experiment, as well as the planning of a multifactorial experiment based on models of the first and second orders. Computational calculations according to the given model were carried out using the Engine Calculation program, which implements the modified Euler method. Results. The influence of the shape of the combustion chambers of a diesel engine on its effective performance was studied. It is shown that manipulations with the very shape of the piston (changing its bottom) have a direct effect on the processes of mixture formation and combustion, which affects more global indicators of engine performance, such as economy and power. A plan of experimental research was built, on the basis of which, as a result of the thermal calculation, the dependences of the engine's effective indicators on the studied parameters were obtained. Scientific novelty. For the first time, on the basis of a multifactorial experiment, the influence of such factors as the relative heat exchange area of the piston and the indicator of the nature of combustion on the effective performance indicators of a diesel engine was analyzed with the interaction effect. It has been proven that the ratio Fp'/Fp = 1.3 with the value of the combustion characteristic index m1 = 0.4 is optimal for ensuring effective performance of a diesel engine. Practical value. The proposed modernization of the shape of the combustion chamber of the existing engine, which makes it possible to increase its indicator efficiency while reducing the specific indicator fuel consumption, can be applied to diesel engines of a similar class.Item Закономірності і механізми пітінгування сплаву 06ХН28МДТ (аналог сталь AISI 904L) в модельних оборотних водах підприємств(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Джус, Анна Вячеславівна; Нарівський, Олексій Едуардович; Сніжной, Геннадій Валентинович; Бєліков, Сергій Борисович; Субботін, Сергій Олександрович; Пуліна, Тетяна Веніамінівна; Dzhus, A.; Narivskyi, О.; Snizhnoi, G.; Byelikov, S.; Subbotin, S.; Pulina, T.UК: Мета роботи. Полягає у встановленні закономірностей і механізмів пітінгування сплаву 06ХН28МДТ в модельних оборотних водах з pH 4–8 і концентрацією хлоридів від 350 до 600 мг/л, які найчастіше використовують на промислових підприємствах. Методи дослідження. Розроблена математична модель, яка ґрунтується на деревах регресій та встановлює взаємозв’язок між критичними температурами пітінгування (КТП) сплаву 06ХН28МДТ та його хімічним складом, складовими структури і параметрами модельних оборотних вод (pH, концентрація хлоридів). Металографічний аналіз, енергодисперсійний аналіз, регресійний аналіз. Отримані результати. За результатами аналізу розробленої математичної моделі, хімічного складу, структурної гетерогенності сплаву та відомих літературних даних встановлено, що в модельних оборотних водах з pH від 4,5 до 7,5 КТП сплаву 06ХН28МДТ має стале значення близько 48,3 °С, яке не залежить від його хімічного складу, складових структури і концентрації хлоридів в модельних оборотних водах. В модельних оборотних водах з концентрацією хлоридів від 350 до 600 мг/л КТП сплаву підвищується, в середньому, до 59 °С, зі збільшенням їх pH від 7,5 до 8, але вона зменшується до 39 °С, з його зниженням від 5 до 4. Виявлено, що pH середовища суттєвіше впливає на КТП сплаву, ніж концентрація в ньому хлоридів. Наукова новизна. На підставі встановлених закономірностей між критичними температурами пітінгування сплаву 06ХН28МДТ та його хімічним складом, складовими структури і параметрами оборотних вод встановлено механізми його пітінгування, зокрема в слабокислих середовищах з pH 4, 5 його КТП мінімальна, що зумовлено зменшенням перенапруги іонізації водню на карбідній фазі (Cr, Mo, Ti, Si, Mn, C) в околі нітридів титану, де зароджуються пітінги, а в близьких до нейтральних модельних оборотних водах КТП сплаву більше в широкому інтервалі pH, що пов’язано з утворенням оксидної плівки з моношару атомів Cr на його поверхні внаслідок її твердофазної дифузії під впливом Mn, але в слаболужних модельних оборотних водах КТП сплаву найвища, що зумовлено зниженням активності іонів хлору та їх адсорбції на недосконалостях структури сплаву. Практична цінність. Розроблена математична модель запропонована для використання при виборі найбільш стійкого к пітінгу у промислових оборотних водах сплаву 06ХН28МДТ та передбачення утворення пітінгів при роботі теплообмінників. EN: Purpose. The aim of the study is to establish the patterns and mechanisms of pitting of the 06ХН28МДТ alloy in model recycled waters with a pH of 4–8 and a chloride concentration of 350 up to 600 mg/l, which are most often used in industrial enterprises. Research methods. A mathematical model based on regression trees to establish the relationship between the critical pitting temperatures (CPT) of the 06ХН28МДТ alloy and its chemical composition, structure components, and parameters of model recycled water (pH, chloride concentration) has been developed. Metallographic analysis, energy dispersion analysis, regression analysis. Results. Based on the results of the analysis of the developed mathematical model, chemical composition, structural heterogeneity of the alloy, and known literature data, it was found that in model recycled waters with a pH of 4.5 up to 7.5, the CPT of the 06ХН28МДТ alloy has a constant value of about 48.3 °C, which does not depend on its chemical composition, structural components, and chloride concentration in the model recycled waters. In model recycled waters with a chloride concentration of 350 up to 600 mg/l, the alloy’s CPT increases, on mean, to 59 °C, with an increase in their pH from 7.5 up to 8, but it decreases to 39 °C, with its decrease from 5 to 4. It has been found that the pH of the media has a more significant effect on the CPT of the alloy than the concentration of chlorides in it. It was found that the pH of the media has a more significant effect on the CTE of the alloy than the concentration of chlorides in it. Scientific novelty. Based on the established patterns between the critical pitting temperatures of the 06ХН28МДТ alloy and its chemical composition, structure components, and parameters of recycled water, the mechanisms of its pitting has been determined, in particular, in low acidic media with pH 4.5, its CPT is minimal, which is due to a decrease in the hydrogen ionisation overvoltage on the carbide phase (Cr, Mo, Ti, Si, Mn, C) in the vicinity of titanium nitrides, where pitting occurs, and in close to neutral model recycled waters, the alloy’s CPT is higher in a wide pH range, which is associated with the formation of an oxide film from a monolayer of Cr atoms on its surface due to its solid-phase diffusion under the influence of Mn, but in low alkaline model recycled waters, the alloy’s CPT is the highest, which is due to a decrease in the activity of chlorine ions and their adsorption on the imperfections of the alloy structure. Practical value. The developed mathematical models are proposed to be applied to the selection of the most resistant melts to pitting in recirculating industrial waters of the alloy 06KhN28MDT melts and prediction of its pitting during the operation of heat exchangers.Item Лабораторні дослідження процесу розкриття ільменітового концентрату за енергоефективною технологією із застосуванням фториду амонію(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Шевченко, Володимир Григорович; Баженов, Євгеній. В.; Попов, Сергій Миколайович; Шалева, Наталія ВалеріївнаUK: Мета роботи. Полягає в дослідженні основних технологічних можливостей інноваційного напряму отримання з ільменітового концентрату матеріалів, що містять титан, шляхом гідрофторування. Методи дослідження. Лабораторні дослідження процесу розкриття концентрату ільменіту шляхом гідрофторування в водному розчині при різних концентраціях і температурних режимах, поділ отриманих продуктів шляхом вилуговування і фільтрації, визначення складу продуктів методами хімічного аналізу. Отримані результати. У дослідженнях використовувався сировинний компонент – концентрат ільменіту Малишевського родовища (Вольногорський ГМК, Україна). Як реагент використано твердофазний фторвмісний комплексоутворювач – фторид амонію (NH4F). Як робочий варіант організації процесу обрана схема розтину ільменітового концентрату в розчині при температурах від 170 °С до 200 °С. Побічні продукти реакції у вигляді парогазової суміші (ПГС), що не містить фтор-компоненти, евакуювали з реактора. Фтор залишається у продуктах проведеної реакції. У реакторі утворюється водяна суспензія розчинних комплексних солей титану і кремнію, фториду амонію, що не прореагував, та комплексних солей заліза, що не розчиняються. Утворена суспензія використовується у подальших операціях поділу компонентів. Дослідження, що проведені при температурах не вище 200 °С, показали ефективність процесу розкриття ільменітового концентрату з отриманням фторметалатів амонію, що поділяються у наступних гідрометалургійних операціях. Наукова новизна. Встановлено залежності параметрів процесу від співвідношення реагентів, вплив заповнення реактора і температури процесу на характер протікання та швидкість реакції, на повноту вилучення титану. Практична цінність. Отримані показники чистоти продуктів реакції підтверджують перспективи дослідженої технології для оптимізації ряду виробничих схем отримання матеріалів, що містять титан, і ефективного використання попутних оксидів – кремнію і заліза. EN: Purpose. It consists in evaluating the main technological possibilities of the innovative direction of obtaining titanium-containing materials from ilmenite concentrate by hydrofluorination. Research methods. Laboratory experiments on the opening of ilmenite concentrate by hydrofluorination in an aqueous solution at different concentrations and temperature regimes, separation of the obtained products by leaching and filtration, evaluation of the composition of products by chemical analysis methods. Obtained results. The research used a raw material component – ilmenite concentrate from the Malyshev deposit (Volnogorsk HMC, Ukraine). A solid-phase fluorine-containing complexing agent - ammonium fluoride (NH4F) was used as a reagent. As a working version of the organization of the process, the scheme of dissection of ilmenite concentrate in solution at temperatures from 170 °С to 200 °С was chosen. By-products of the reaction in the form of a steam-gas mixture (VGM), which does not contain fluorine components, were evacuated from the reactor. Fluorine remains in the products of the reaction. In the reactor, an aqueous suspension of soluble complex salts of titanium and silicon, unreacted ammonium fluoride and poorly soluble iron complex salts are formed. The resulting suspension is used in further procedures for the separation of components. Studies conducted at temperatures no higher than 200 °С showed the effectiveness of the process of opening ilmenite concentrate to obtain ammonium fluorometalates, which are divided into the following hydrometallurgical procedures. Scientific novelty. The dependencies of the process parameters were determined – the ratio of reagents, the degree of filling of the reactor on the process, the influence of the process temperature on the reaction rate and the completeness of titanium extraction. Practical value. The obtained data on the degree of purity of the reaction products confirm the prospects of the researched technology for the optimization of a number of production schemes for obtaining materials containing titanium, and the effective use of accompanying oxides – silicon and iron.Item Пост-обробка деталей фрезеруванням на верстаті з ЧПК після 3D друку методом наплавлення(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Комісаров, О. О.; Пухальська, Гульнара Вікторівна; Дядя, Сергій Іванович; Komisarov, O.; Pukhalska, H.; Dyadya, S.UK: Мета роботи. Провести дослідження можливості фрезерування зразків з різних полімерних матеріалів після їх виготовлення 3D-друком Моделювання Методом Наплавлення – Fused Deposition Modeling (FDM), визначити оптимальні режими фрезерування, які поліпшують якість поверхні та точність розмірів. Методи дослідження. Експериментальним шляхом визначено шорсткість та точність зразків з полімерних матеріалів, які були виготовлені FDM методом на 3D-принтері RepSystem V2.1 з програмою для створення G-коду PrusaSlicer та оброблені з різними режимами на фрезерному верстаті з ЧПК Profi+Wood. Точність розмірів визначалась за допомогою механічного мікрометра МК 25 ГОСТ 6507-90 з точністю 0,01 мм. Для дослідження поверхні оброблених зразків використовувався цифровий мікроскоп MikroView 500x. Отримані результати. Визначені точність розмірів та шорсткість поверхні друкованих зразків з полімерних матеріалів після обробки фрезами різних конструкцій з різними режимами різання. Наукова новизна. Досліджено можливості використання механічної обробки методом фрезерування зразків з різних полімерних матеріалів, які використовуються для 3D-друку. Практична цінність. Проведений аналіз фрез для обробки і проведено тестування можливості їх використання для деталей, надрукованих FDM методом. Рекомендовані режими фрезерування для матеріалів, які використовуються для 3D-друку, які значно поліпшують якість поверхні: для однозубої фрези числа обертів – 22000 об/хв та подача – 1800 мм/хв.; для тризубої фрези: числа обертів – 22000 об/хв та подача 2700 мм/хв. При обробці на цих режимах шорсткість знижується на 95%. Встановлено, що при пост-обробці пластиків після 3D-друку фрезеруванням можливо досягти точність розмірів до 10 квалітету. Визначені полімерні матеріали, вироби з яких після FDM друку рекомендовано остаточно обробляти фрезеруванням для виготовлення точних макетів, майстер-моделей для лиття, форм для формування деталей вакуумом і як закінчену пластикову деталь при одиничному та дрібносерійному виробництві. EN: Purpose. Conduct research on the possibility of milling samples from various polymer materials after their production by 3D-printing Fused Deposition Modeling (FDM), determine the optimal milling modes that improve surface quality and dimensional accuracy. Research methods. The roughness and accuracy of the samples of polymer materials, which were manufactured by the FDM method on a RepSystem V2.1 3D printer with the PrusaSlicer G-code creation program and processed with different modes on a Profi+Wood CNC milling machine, were experimentally determined. The accuracy of the dimensions was determined using a mechanical micrometer MK 25 GOST 6507-90 with an accuracy of 0,01 mm. A MikroView 500x digital microscope was used to examine the surface of the treated samples. Results. The dimensional accuracy and surface roughness of printed samples made of polymer materials after processing with cutters of various designs with different cutting modes were determined. Scientific novelty. The possibility of using mechanical processing by the method of milling of samples from various polymer materials used for 3D-printing was investigated. Practical value. An analysis of milling cutters for processing was carried out and the possibility of their use for parts printed by the FDM method was tested. Recommended milling modes for materials used for 3D-printing, which significantly improve the quality of the surface: for a single-tooth cutter, the number of revolutions is 22,000 rpm and the feed is 1800 mm/min; for a three-tooth milling cutter: the number of revolutions is 22,000 rpm and the feed is 2,700 mm/min. When processing in these modes, the roughness is reduced by 95 %. It has been established that during the post-processing of plastics after 3D-printing by milling, it is possible to achieve dimensional accuracy of up to 10 quality. Identified, polymer materials, products from which after FDM printing are recommended to be finished by milling for the production of accurate mock-ups, master models for casting, forms for forming parts by vacuum and as a finished plastic part for single and small-scale production.Item Вплив наповнювачів на структуру та властивості полімерної матриці(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Підковинська, У. В.; Савченко, Віра Олександрівна; Pidkovynska, U.; Savchenko, V.UK: Мета роботи. Підвищення механічних властивостей полімерної матриці шляхом додавання в неї дрібнодисперсних наповнювачів оксиду алюмінію та тальку, які можуть бути модифікаторами. Методи дослідження. Було проведено дослідження зразків з полімеру на розтяг за ДСТУ EN ISO 527-5:2018. Випробування проводили на розривній машині УРМ-5 з максимальним зусиллям 50 кН. Металографічний аналіз проводили на мікроскопі KEYENCE VHX при збільшеннях 50 та 500. Мікроструктуру полімерної матриці визначали шліфах без травлення. Отримані результати. Показано що введення дрібнодисперсних частинок оксиду алюмінію збільшило показник міцності з 4,69 МПа до 13,07 МПа, порівняно зі зразком без наповнювачів. Також було дослід-жено, що введення дрібнодисперсних частинок тальку в кількості 0,75 % мас. призвело до збільшення показників міцності з 4,69 МПа до 12,74 МПа, в порівнянні зі зразком без наповнювачів. Наукова новизна. Отримано полімерну матрицю з підвищеними механічними властивостями за допомогою додавання наповнювачів, як модифікаторів. Знайдено оптимальний варіант концентрації добавок оксиду алюмінію та тальку. Порівнюючи результати з попередніми дослідженнями, де використовувались оксид алюмінію та тальк у різних концентраціях з різними типами полімерних матриць, можна визначити, що досліджені концентрації модифікаторів з епоксидною смолою ЕД-20 привели до отримання полімерного композита з більшими механічними характеристиками. Отримані результати свідчать про значний потенціал оксиду алюмінію та тальку як ефективних модифікаторів для покращення міцності та інших важливих властивостей композитних матеріалів. Практична цінність. Отримані результати вказують на великий потенціал використання оксиду алюмінію та тальку в якості модифікаторів для полімерних матриць з метою покращення їхніх механічних характеристик. У практичному плані, використання цих наповнювачів може мати значний вплив на розробку нових композитних матеріалів з покращеними властивостями, що може знайти застосування у виробництві композитної арматури. Враховуючи підвищену міцність та стійкість отриманих матеріалів, ці композити можуть бути ефективно використані для створення легших та міцніших конструкцій у будівництві та інших сферах. Також, їхнє використання може призвести до зменшення витрат на ремонт та обслуговування завдяки підвищеній довговічності та стійкості до механічних навантажень. Таким чином, впровадження отриманих результатів може мати вагомий вплив на практику виготовлення композитних матеріалів та забезпечити створення продуктів з покращеними характеристиками для різноманітних застосувань. EN: Purpose. Enhancement of the mechanical properties of the polymer matrix through the incorporation of finely dispersed fillers, namely aluminum oxide and talc, as potential modifiers. Research methods. Research was conducted on polymer specimens subjected to tensile testing according to DSTU EN ISO 527-5:2018. The tests were performed using a URM-5 tensile testing machine with a maximum force of 50 kN. Metallographic analysis was carried out using a KEYENCE VHX microscope at magnifications of 50 and 500. The microstructure of the polymer matrix was assessed through etching-free procedures. Results. The study demonstrates that the incorporation of finely dispersed aluminum oxide particles increased the strength parameter from 4.69 MPa to 13.07 MPa, as compared to the unfilled sample. Additionally, it was observed that the introduction of finely dispersed talc particles at a concentration of 0.75 % by mass led to an enhancement in strength values from 4.69 MPa to 12.74 MPa, in comparison to the unfilled sample. Scientific novelty. A polymer matrix with enhanced mechanical properties was achieved through the addition of fillers acting as modifiers. The optimal concentration of aluminum oxide and talc additives was determined. By comparing the results with previous studies involving aluminum oxide and talc at various concentrations in different types of polymer matrices, it can be concluded that the investigated concentrations of modifiers with epoxy resin ED-20 led to the production of a polymer composite with superior mechanical characteristics. The obtained results underscore the significant potential of aluminum oxide and talc as effective modifiers for improving the strength and other crucial properties of composite materials. Practical value. The obtained results highlight the significant potential of utilizing aluminum oxide and talc as modifiers for polymer matrices to enhance their mechanical characteristics. From a practical standpoint, the use of these fillers can exert a substantial impact on the development of new composite materials with improved properties, finding application in composite reinforcement production. Considering the heightened strength and resilience of the resulting materials, these composites can be effectively employed to create lighter and stronger structures in construction and other industries. Additionally, their application may lead to reduced repair and maintenance costs due to increased durability and resistance to mechanical loads. Thus, the implementation of the obtained results could have a substantial influence on the practice of composite material manufacturing, ensuring the creation of products with enhanced characteristics for various applications.Item Дослідження впливу структури волокнистих композитів на їх механічні властивості(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Вініченко, Валерій Степанович; Плескач, Володимир Михайлович; Єршов, Анатолій Васильович; Волков, Григорій Петрович; Іванченко, Е. Ю.; Vinichenko, V.; Pleskach, V.; Yershov, A.; Volkov, G.; Ivanchenko, E.UK: Мета роботи. Полягає у встановленні впливу неперервних волокон і достатньо пластичної матриці з жароміцного сплаву у структурі композиту, призначеного для роботи при підвищених температурах, та надання рекомендацій щодо оптимального виду структури для досягнення оптимальної міцності даного композиту при температурах 20 …1300 С. Методи дослідження. Проведений теоретичний аналіз можливого руйнування виробів при використанні неперервних волокон, а також аналіз зразків композиту на основі є жароміцної матриці, армованої дротом з вольфраморенієвого сплаву. Дослідження проводилося із застосуванням металографічного методу. Міцність композиту визначали проведенням випробувань на розтяг із застосуванням установки ІМАШ-20-75. Отримані результати. Встановлені закономірності впливу структури на міцність волокнистих композитів, на основі яких можливо досконаліше проаналізувати процеси, які відбуваються як при руйнуванні композиту, так і при його формуванні і, при необхідності, скорегувати їх, таким чином, щоб забезпечити максимально можливу міцність матеріалу в цілому. Наукова новизна. Встановлено закономірність впливу загальної структури композиту і шару матриці, що оточує волокна, на міцність композиту жароміцний сплав – вольфраморенієві волокна, яка дозволяє кількісно аналізувати вплив структурних і технологічних факторів процесу формування на міцність вказаного матеріалу. Практична цінність. Робота може бути корисною конструкторам при виборі складу композиту, орієнтуючись на очікуваний механізм руйнування, а також технологам для продуктивнішого використання виробничого обладнання та зменшення витрат матеріалів на виробництво продукції. EN: Purpose. It consists in establishing the influence of continuous fibers and a sufficiently plastic matrix of heat-resistant alloy in the structure of a composite intended for work at elevated temperatures, and providing recommendations on the optimal type of structure to achieve optimal strength of this composite at temperatures of 20...1300 С. Research methods. Theoretical analysis of the possible destruction of products when using continuous fibers was carried out, as well as an analysis of composite samples based on a heat-resistant matrix reinforced with a wire made of tungsten-rhenium alloy. The research was conducted using the metallographic method. The strength of the composite was determined by carrying out tensile tests using the IMASH-20-75 device. Results. The regularities of the influence of the structure on the strength of fibrous composites have been established, on their basis it is possible more thoroughly analyze the processes that occur both during the destruction of the composite and during its formation and, if necessary, to adjust them in such a way as to ensure the maximum possible strength of the material as a whole. Scientific novelty. The regularity of the effect of the general structure of the composite and the matrix surrounding the fibers on the strength of the heat-resistant alloy – tungsten-rhenium fiber composite is established, which allows quantitative analysis of the influence of structural and technological factors of the forming process on the strength of the specified material. Practical value. The work can be useful to designers when choosing the composition of the composite, focusing on the expected mechanism of destruction, as well as to technologists for more productive use of production equipment and reducing the consumption of materials for the production of products.Item Зміна сруктури та властивостей алюмінієвих сплавів при модифікуванні порошковими композиціями(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Давидюк, А. В.; Davidyuk, A.UK: Мета роботи. Встановити вплив модифікування порошковими композиціями на структуру та механічні властивості ливарних та деформованих алюмінієвих сплавів. Методи дослідження. Металографічний аналіз, стеріометрична металографія, випробування міцносних та пластичних властивостей, ливарних сплавів АЛ4, АЛ4С системи Al-Si та деформованих сплавів 1545 системи Al-Mg-Sc, 2219 системи Al-Cu-Mn у вихідному та модифікованому стані. Отримані результати. Проведені плавки сплавів АЛ4, АЛ4С, 1545, 2219 у вихідному стані та з обробкою розплавів комплексним нанодисперсним модифікатором силіциду магнію Mg2Si і карбіду кремнію SiC з розміром часток від 50…100 нм. Визначено оптимальний вміст Mg2Si+SiC (0,10 %) для підвищення σ0,2 алюмінієвих сплавів. Досягнуто подріблення зеренної структури литих сплавів у 1,6 рази. Встановлено залежності розміру частинок та кількості модифікатора на механічні властивості сплавів. У промислових експериментах встановлено найбільш ефективний розмір часток Mg2Si+SiC для підвищення σ0,2 сплаву АЛ4, АЛ4С з 115 до 135 МПа у литому стані. Підвищення міцносних властивостей модифікованих сплавів складає 18 % в порівняні з вихідним станом. Наукова новизна. Отримано подальший розвиток, уявлення про вплив модифікування розплавів на параметри структури та властивостей алюмінієвих сплавів. Запропоновано використання нанодисперсного комплексного модифікатора Mg2Si+SiС з розміром часток 50…100 нм. Підтверджено, що використання комплексних нанодисперсних модифікаторів дозволяє активно впливати на структуру та механічні властивості алюмінієвих сплавів. Практична цінність. Експериментально доведено, що раціональна кількість введеного комплексного модифікатора складає 0,10 % від маси розплави. Досягнуто значне подрібнення зеренної структури та підвищення міцносних властивостей ливарних та деформованих алюмінієвих сплавів в результаті модифікування. EN: Purpose. To determine the effect of modification with powder compositions on the structure and mechanical properties of cast and deformed aluminium alloys. Research methods. Metallographic analysis, stereometric metallography, testing of strength and plastic properties of cast alloys AL4, AL4C of the Al-Si system and deformed alloys 1545 of the Al-Mg-Sc system, 2219 of the Al-Cu-Mn system in their original and modified state. Results. Meltings of AL4, AL4C, 1545, 2219 alloys were carried out in the initial state and with melt treatment with a complex nano-disperse modifier of magnesium silicide Mg2Si and silicon carbide SiC with a particle size of 50...100 nm. The optimal content of Mg2Si+SiC (0.10%) for increasing σ0.2 of aluminium alloys was determined. A 1.6-fold reduction in the grain structure of cast alloys was achieved. The dependence of the particle size and the amount of the modifier on the mechanical properties of the alloys was established. In industrial experiments, the most effective particle size of Mg2Si+SiC was established for increasing σ0.2 of AL4, AL4C alloy from 115 to 260 MPa in the as-cast state. The increase in the strength properties of the modified alloys is 44 % compared to the original state. Scientific novelty. Further development, insight into the influence of melt modification on the parameters of the structure and properties of aluminium alloys was obtained. The use of nanodispersed complex modifier Mg2Si+SiС with a particle size of 50...100 nm is proposed. It has been confirmed that the use of complex nanodisperse modifiers allows you to actively influence the structure and mechanical properties of aluminium alloys. Practical value. It has been experimentally proven that the rational amount of the introduced complex modifier is 0.10 % of the mass of the melt. A significant grinding of the grain structure and an increase in the strength properties of cast and deformed aluminium alloys were achieved as a result of the modification.Item Структура та механічні властивості ряду конструкційних сталей після термообробки з витримкою у міжкритичному інтервалі температур (МКІТ)(Національний університет «Запорізька політехніка», 2024) Бурова, Д. В.; Burova, D.UK: Мета роботи. Показати ефективність різних способів термообробки досліджених сталей з нагрівом в МКІТ, в результаті яких підвищуються їх механічні властивості, що обумовлене здобуттям багатофазної структури, однією зі складових якої у ряді випадків є метастабільний аустеніт. Методи дослідження. Досліджено сталі 14Г2, 20ГЛ, 20ГФЛ 45Г. Проводилися різноманітні види термічної обробки з нагрівом у міжкритичний інтервал температур. В сталях, які досліджували, була отримана багатофазна дисперсна за хімічним складом структура. Використовувались дюрометричний, металографічний і рентгенівський методи дослідження. Визначали механічні властивості при розтягненні і ударна в’язкість. Ці властивості порівнювались з отриманими у досліджених сталей після типової термообробки. Отримані результати. Показано, що в досліджених сталях при здійсненні різних способів термообробки немає необхідності при нагріванні отримувати однофазну однорідну за хімічним складом аустеніту структуру. Створення в досліджених сталях багатофазної дисперсної мікронеоднорідної структури способами термообробки, що включають регламентовані нагрівання і витримку в МКІТ, дозволяє отримати після нормалізації, гарту і високого або низького відпускання, а також ізотермічного гарту хороше поєднання міцнісних і пластичних властивостей, рівень яких перевищує одержуваний після звичайного процесу. Наукова новизна. Розглядається альтернативна точка зору, згідно з якою для підвищення механічних і службових властивостей сталей необхідне отримання в них багатофазних дисперсних мікронеоднорідних структур, що складаються з мартенситу, бейніту, фериту, карбідів, карбонітридів і метастабільного залишкового аустеніту, а також їх різноманітних поєднань. Для отримання таких структур доцільно при проведенні термообробки доевтектоїдних сталей використовувати нагрівання і витримку в МКІТ, в яких утворюється аустеніт, поряд з ним присутні ферит і карбіди. При цьому аустеніт має хімічну мікронеоднорідність, тому що на його межі з карбідом концентрація вуглецю істотно вища, ніж на межі з феритом. Практична цінність. Підвищення механічних властивостей сталей дозволяє збільшити експлуатаційну стійкість деталей машин, що є важливою задачею матеріалознавства. Одним із напрямків її вирішення є отримання в сталях багатофазної структури, однією зі складових якої є метастабільний аустеніт, в якому відбувається при навантаженні динамічне деформаційне мартенситне перетворення (ДДМП) та ефект самогартування при навантаженні (СГН). Способи термообробки з нагріванням у МКІТ легко реалізуються в умовах виробництва та дозволяють забезпечити енергозбереження. Режими їх проведення слід вибирати з урахуванням отримання необхідних властивостей, вихідної структури, її дефектності та перерізу виробів. EN: Purpose. To show the effectiveness of various methods of heat treatment of the studied steels with heating in ITI, as a result of which their mechanical properties are increased, which is due to the acquisition of a multiphase structure, one of the components of which in some cases is metastable austenite. Research methods. Steels 14Г2, 20ГЛ, 20ГФЛ 45Г were investigated. Various types of heat treatment were carried out with heating in the intercritical temperature interval. In the studied steels, a multiphase structure dispersed in chemical composition was obtained. Durometric, metallographic and X-ray research methods were used. Mechanical properties under tension and impact toughness were determined. These properties were compared with those obtained from the studied steels after typical heat treatment. Obtained results. It is shown that in the investigated steels, when performing various methods of heat treatment, there is no need to obtain a single-phase austenite structure, which is homogeneous in terms of its chemical composition, during heating. The creation of a multiphase dispersed micro-inhomogeneous structure in the studied steels by heat treatment methods, which include regulated heating and holding in ITI, allows to obtain after normalization, hardening and high or low tempering, as well as isothermal tempering, a good combination of strength and plastic properties, the level of which exceeds that obtained after the usual process. Scientific novelty. The paper considers an alternative point of view, according to which to improve the mechanical and service properties of steels, it is necessary to obtain multiphase dispersed micro-inhomogeneous structures in them, consisting of martensite, bainite, ferrite, carbides, carbonitrides and metastable residual austenite, as well as their various combinations. In order to obtain such structures, it is advisable to use heating and holding in ITI during the heat treatment of pre-eutectoid steels, in which austenite is formed, along with ferrite and carbides. At the same time, austenite has chemical micro-heterogeneity, because the carbon concentration at its boundary with carbide is significantly higher than at the boundary with ferrite. This makes it possible to obtain a multiphase dispersed micro-inhomogeneous structure after heat treatment. Practical value. Increasing the mechanical properties of steels makes it possible to increase the operational stability of machine parts, which is an important task of materials science. One of the directions of its solution is to obtain a multiphase structure in steels, one of the components of which is metastable austenite, in which the dynamic deformation martensitic transformation (DSMT) and the effect of self-hardening under load (SHL) occur under load. Methods of heat treatment with heating at ITI are easily implemented in production conditions and allow for energy savings. Modes of their implementation should be chosen taking into account obtaining the necessary properties, the initial structure, its defects and the cross-section of the products.