Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні - 2025, №2
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/25173
Browse
Recent Submissions
Item Use of shewhart control charts to ensure product quality and optimize the maintenance schedule for CNC metal-cutting machines. Case studies(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Frolov, Mykhaylo; Surkov, Sergiy; Tanchenko, Serhiy; Solokha, Vasyl; Shtankevych, Viktoriia; Фролов, Михайло Володимирович; Сурков, Сергій; Танченко, Сергій Віталійович; Солоха, Василь Васильович; Штанкевич, Вікторія СергіївнаEN: Purpose. On the example of a CNC machine DAEWOO PUMA 600M, using statistical methods of quality management, in particular, Shewhart charts, a scheme for maintenance and repair of machine tools in order to reduce operating costs was work out. Research methods. For the case under study, from each batch of 30 Wheel units, the quality control department monitored the deviation from the nominal value of the most critical accuracy parameter, the mounting diameter for the rolling bearing outer ring, for five random products. A total of 60 such samples were taken. The mounting surface diameter was monitored using three-point precision intalometer. Thus, for a total sample of 300 units, Shewhart control charts for the center and range positions were built and statistical analysis was performed the purpose of which is to identify special trends. In addition, the errors correction log entries were analysed in a similar way to determine whether a positioning error was present. Results. It has been shown that the use of Shewhart’s control charts allows assessing the actual state of the machine tool equipment. Based on this fact, a model of maintenance and repair of CNC machines using statistical data analysis is proposed. The application of the proposed model to the entire maintenance and repair cycle can significantly extend the inter-repair period for CNC machines. The number of repair activities was reduced by 35-50%. At the same time, the cyclicity of operations provided by the manufacturer's technological routine for this type of machine tool remains unchanged, the equipment utilisation rate increases, and it is possible to reduce the required number of repair service personnel. Scientific novelty. The relationship between the results of the cutting process, which are determined by Shewhart's control chart, and the state of equipment is established to formulate maintenance and repair measures. Practical value. The proposed scheme for organizing the maintenance and repair of CNC machines based on statistical analysis using Shewhart charts provides a significant reduction in the cost for their operation. UK: Мета роботи. На прикладі верстата з ЧПУ DAEWOO PUMA 600M, з використанням статистичних методів управління якістю зокрема карт Шухарта, відпрацювати схему технічного обслуговування і ремонту верстатного обладнання з метою скорочення експлуатаційних витрат. Методи дослідження. Для досліджуваного випадку з кожної партії виробів «Колесо» в 30 од. для п’яти випадкових виробів відділом контролю якості проводився контроль відхилення від номіналу найбільш критичного параметру точності – посадкового діаметру зовнішнього кільця підшипника кочення. Всього було взято 60 таких вибірок. Діаметр посадкового отвору контролювався за допомогою прецизійного триточкового нутроміра. Таким чином для загальної вибірки в 300 одиниць будувалися контрольні карти Шухарта для положення центру і розкиду та здійснювався статистичний аналіз, метою якого є ідентифікація спеціальних трендів. Крім цього, аналогічним чином аналізувалися записи журналу коригувань за якими визначається наявність помилки позиціонування. Отримані результати. Встановлено, що використання контрольних карт Шухарта дозволяє оцінювати фактичний стан верстатного обладнання. Базуючись на цьому факті, запропоновано модель технічного обслуговування і ремонту верстатів з ЧПУ, що спирається на статистичний аналіз даних. Застосування запропонованої моделі до всього циклу обслуговування та ремонтів дозволяє значно подовжити міжремонтні терміни для верстатів з ЧПУ. Кількість ремонтних заходів була зменшена на 35 – 50%. При цьому циклічність операцій, передбачених технологічним регламентом виробника для даного виду верстатів, залишається без змін, підвищується коефіцієнт використання обладнання та є можливість скоротити необхідну чисельність персоналу ремонтної служби. Наукова новизна. Встановлено зв’язок результатів процесу різання, що встановлюються за контрольними картами Шухарта, та стану обладнання для формування заходів технічного обслуговування і ремонту. Практична цінність. Запропонована схема організації технічного обслуговування та ремонту верстатів з ЧПУ на основі статистичного аналізу з використанням карт Шухарта забезпечує суттєве скорочення витрат на їх експлуатацію.Item Research of natural frequencies of the cutter-oscillator during turning(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Tryshyn, Pavlo; Kozlova, Olena; Kazurova, Alina; Тришин, Павло Романович; Козлова, Олена Борисівна; Казурова, Аліна ЄвгенівнаEN: Purpose. To investigate the main methods for determining the natural frequency of the cutter-oscillator X and to analyze the influence of its geometric and inertial parameters on the dynamic characteristics during the study of the physical foundations of cutting process dynamics in turning conditions. Research methods. The experimental study was carried out using the impact hammer test, in which the additional mass and the tool overhang were varied. During each test, oscillation oscillograms were recorded, allowing for the determination of the corresponding natural frequencies. The analytical approach involved deriving formulas for estimating the natural frequency based on the geometric and mass-inertial characteristics of the structure. The SolidWorks software system with the Simulation module was used for the numerical simulation of the spatial oscillations of the cutter-oscillator X, which provides frequency analysis and model creation considering real geometric parameters. Results. Comparison of the analytical, experimental, and numerical methods for determining the natural frequency of the cutter-oscillator X showed high consistency of the results, confirming their reliability and practical applicability. The influence of geometric and inertial parameters on the dynamic characteristics of the cutter-oscillator X was determined. In particular, when increasing the overhang from 60 mm to 140 mm, the natural frequency decreased by 3.6…4.1 times, and when increasing the mass of the concentrated load from 0.2 kg to 0.52 kg – by 1.4...1.6 times. Frequency analysis in SolidWorks Simulation demonstrated sufficient accuracy (error of 2…3%), high efficiency, and cost-effectiveness, especially when designing complex structures. Numerical simulation proved to be a convenient tool for optimizing structures and reducing costs at the development stage. Scientific novelty. For the first time, a comprehensive comparison of analytical, experimental, and numerical methods for determining the natural frequency of the cutter-oscillator X was carried out. The influence of geometric and inertial parameters on its dynamic characteristics was analyzed. The effectiveness of using frequency analysis in CAD systems for studying the dynamics of the turning process was demonstrated, which is relevant for optimizing complex structures. Practical value. The computer simulation method demonstrated high accuracy and repeatability of results in determining the natural frequency of the cutter-oscillator X, confirming its suitability for vibration analysis of lathe cutting tools. Using frequency analysis in SolidWorks Simulation simplifies design, reduces costs, and is especially effective for complex structures. UK: Мета роботи. Дослідити основні методи визначення частоти власних коливань різця-осцилятора Х та проаналізувати вплив його геометричних і інерційних параметрів на динамічні характеристики під час вивчення фізичних основ динаміки процесу різання в умовах точіння. Методи дослідження. Експериментальне дослідження здійснювалося методом ударного збудження, при якому змінювали додаткову масу та виліт різця. Під час кожного випробування фіксувалися осцилограми коливань, що дозволяло визначити відповідні частоти власних коливань. Аналітичний підхід передбачав виведення розрахункових формул для оцінки частоти власних коливань на основі геометричних і масо-інерційних характеристик конструкції. Для чисельного моделювання просторових коливань різця-осцилятора Х використовувалась програмна система SolidWorks з модулем Simulation, що забезпечує проведення частотного аналізу та побудову моделей з урахуванням реальних геометричних параметрів. Отримані результати. Порівняння аналітичного, експериментального та чисельного методів визначення частоти власних коливань різця-осцилятора Х показало високу узгодженість результатів, що підтверджує їхню надійність і практичну застосовність. Встановлено вплив геометричних та інерційних параметрів на динамічні характеристики різця-осцилятора Х. Зокрема, при збільшенні вильоту з 60 мм до 140 мм частота власних коливань зменшилась у 3,6…4,1 рази, а при збільшенні маси зосередженого вантажу з 0,2 кг до 0,52 кг — у 1,4…1,6 рази. Частотний аналіз у середовищі SolidWorks Simulation продемонстрував достатню точність (похибка 2…3%), високу ефективність та економічну доцільність, особливо при проєктуванні складних конструкцій. Чисельне моделювання виявилося зручним інструментом для оптимізації конструкцій та скорочення витрат на етапі розробки. Наукова новизна. Вперше проведено комплексне порівняння аналітичного, експериментального та чисельного методів визначення частоти власних коливань різця-осцилятора Х. Проаналізовано вплив геометричних та інерційних параметрів на його динамічні характеристики. Показано ефективність використання частотного аналізу в САПР-системах для дослідження динаміки процесу точіння, що є актуальним для оптимізації складних конструкцій. Практична цінність. Метод комп’ютерного моделювання продемонстрував високу точність і повторюваність результатів при визначенні частоти власних коливань різця-осцилятора Х, що підтверджує його придатність для вібраційного аналізу ріжучих інструментів. Застосування частотного аналізу в SolidWorks Simulation спрощує проєктування, скорочує витрати та є особливо ефективним для складних конструкцій.Item Конструктивні способи підвищення несучої здатності вузлів з’єднання головних і кінцевих балок мостових кранів(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Сидоренко, Михайло Володимирович Кононов, Віталій Владиславович Кравченко, Євген; Кононов, Віталій Владиславович; Кравченко, Євген; Sydorenko, Mykhailo; Kononov, Vitaliy; Kravchenko, EvhenUK: Мета роботи. Підвищити несучу здатність вузлів з’єднання головних і кінцевих балок мостових кранів шляхом вдосконалення методик їхнього діагностування та розроблення конструктивних способів підсилення при ремонті. Методи дослідження. Напружений стан вузлів з’єднання досліджували методом кінцевих елементів з адаптацією методу hot spot stress до прийнятих в Україні норм. Розрахунок напружено-деформованого стану поверхової конструкції проводили з використанням підмоделей. Коефіцієнти інтенсивності напружень визначали методом переміщень. Отримані результати. На основі аналізу статистичних даних розроблено логіт-модель ймовірності пошкодження вузлів з’єднання залежно від параметрів мостових кранів. Встановлено, що для стикової конструкції найбільш значущими факторами є інтенсивність експлуатації та строк експлуатації, тоді як для поверхової конструкції домінуючим є інтенсивність експлуатації. Розроблено моделі напруженого стану вузлів при дії вертикального й поперечного навантажень. Виявлено, що збільшення катету косинця не має очікуваного впливу на величину напружень через перерозподіл навантажень між елементами кінцевої балки. Встановлено, що підсилення стінок кінцевих балок дозволяє зменшити напруження у верхньому поясі в 1,8 раза. Запропоновано конструктивні способи підвищення несучої здатності вузлів з’єднання стикової та поверхової конструкцій. Експериментально підтверджено, що при використанні комплексного підходу (косинець, накладка та виріз) для поверхової конструкції максимальні ефективні напруження в зоні вирізу становлять 60 МПа. Наукова новизна. Отримано нові дані щодо закономірностей впливу конструктивних параметрів вузлів з’єднання головних і кінцевих балок мостових кранів на їхню несучу здатність. Встановлено залежності між довжиною тріщини та параметрами тріщиностійкості, що дозволяє прогнозувати залишковий ресурс вузлів з’єднання. Практична цінність. Розроблені конструктивні способи підвищення несучої здатності вузлів з’єднання дозволяють забезпечити достатній запас міцності за опором багатоцикловій втомі та підвищити безпеку експлуатації мостових кранів. EN: Purpose. To enhance the load-bearing capacity of the junction nodes between main and end beams of overhead cranes by improving diagnostic methodologies and developing structural reinforcement techniques for repair applications. Research methods. The stress state of junction nodes was investigated using the finite element method with adaptation of the hot spot stress approach to Ukrainian standards. Stress-strain analysis of the overlapping structure was conducted using sub-modeling techniques. Stress intensity factors were determined through the displacement method. Results. Based on statistical data analysis, a logit model was developed to determine the probability of junction node damage depending on overhead crane parameters. It was established that for butt joint structures, the most significant factors are operation intensity (coefficient 4.0) and service life (coefficient 2.05), whereas for overlapping structures, operation intensity is the dominant factor (coefficient 6.12). Stress state models were developed for nodes under vertical and transverse loads. It was discovered that increasing the gusset plate leg length does not have the expected effect on stress magnitude due to load redistribution between end beam elements. It was determined that reinforcing end beam webs can reduce stresses in the upper flange by a factor of 1.8. Structural methods for enhancing the load-bearing capacity of butt joint and overlapping structures were proposed. Experimental verification confirmed that when using an integrated approach (gusset plate, overlay, and cut-out) for overlapping structures, the maximum effective stresses in the cut-out zone are 60 MPa. Scientific novelty. New data were obtained regarding the influence patterns of structural parameters of junction nodes between main and end beams of overhead cranes on their load-bearing capacity. Relationships between crack length and fracture toughness parameters were established, enabling prediction of the residual service life of junction nodes. Practical value. The developed structural methods for enhancing the load-bearing capacity of junction nodes provide sufficient safety margins against high-cycle fatigue and improve the operational safety of overhead cranes.Item Двовимірна задача термопружності для багаташарової основи з гладким контактом між шарами(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Антоненко, Ніна Миколаївна; Ткаченко, Ірина; Antonenko, Nina; Tkachenko, IrynaUK: Мета роботи. Отримати формули для визначення термо-напружено-деформованого стану шаруватої плити з гладким контактом між шарами, що лежить на абсолютно жорсткій півплощині, та проілюструвати вплив теплових навантажень на розподіл напружень в її точках. Методи дослідження. Для розв’язання задачі використано інтегральне перетворення Фур’є та метод функцій податливості. Отримані результати. Представлено аналітичний розв’язок двовимірної задачі термопружності для окремого однорідного шару, межі якого вільні від дотичних навантажень. Розв’язок побудовано з використанням інтегрального перетворення Фур’є, що дозволило понизити порядок задачі та від рівнянь в частинних похідних перейти до звичайних диференціальних рівнянь. Компоненти термо-напружено-деформованого стану шару представлено у вигляді комбінацій допоміжних функцій: нормальних напружень, вертикальних переміщень, температури та теплового потоку на верхній межі шару. Отримано рекурентні співвідношення між допоміжними функціями сусідніх шарів багатошарової термопружної основи, що розглядається. Встановлено, що допоміжні функції окремого шару пов’язані між собою лінійними залежностями, коефіцієнти яких називаються функціями податливості. На основі побудованих рекурентних співвідношень отримано функції податливості для багатошарової основи за умови гладкого контакту між шарами. Як приклад практичного застосування запропонованого методу розглянуто двошарову основу, що складається з бетонного та сталевого шарів, які лежать на абсолютно жорсткій півплощині. Для цієї моделі визначено розподіли нормальних напружень у верхньому шарі, а також досліджено вплив теплового навантаження на їхню зміну. Аналіз результатів показав, що врахування термопружних властивостей матеріалів має суттєвий вплив на формування напружень у шарах основи. Отримані результати можуть бути використані при проєктуванні багатошарових конструкцій, зокрема основ транспортних споруд та будівель, які зазнають дії змінних температурних полів. Наукова новизна. Метод функцій податливості поширено на двовимірну задачу термопружності для шаруватої основи з гладким контактом між шарами. Практична цінність. Отримані формули можуть бути застосовані для розрахунку на міцність фундаментів споруд, підлог заводських цехів, аеродромних та дорожніх покриттів, які експлуатуються під впливом високих температур. Результати можуть бути використаними також в якості тестових при розв’язанні поставленої задачі іншими методами. EN: Purpose. To obtain analytical expressions describing the thermo-stress-strain state of a layered plate with smooth interlayer contact, resting on a perfectly rigid half-plane, and to illustrate the influence of thermal loads on the stress distribution at its points. Research methods. The Fourier integral transform and the compliance function method are used to solve the problem. Results. An analytical solution is presented for the two-dimensional thermoelastic problem of a single homogeneous layer with boundaries free of shear stresses. The solution is constructed using the Fourier integral transform, which reduces the order of the problem and converts the governing partial differential equations into ordinary differential equations. The components of the thermo-stress-strain state of the layer are represented as combinations of auxiliary functions: normal stresses, vertical displacements, temperature, and heat flux at the upper boundary of the layer. Recurrent relations are obtained between the auxiliary functions of adjacent layers in a multilayered thermoelastic foundation. It is shown that the auxiliary functions of an individual layer are related to each other by linear dependencies, the coefficients of which are referred to as compliance functions. Based on the derived recurrence relations, compliance functions are obtained for the multilayered foundation under the assumption of smooth contact between the layers. As an example of practical application of the proposed method, a two-layer foundation consisting of concrete and steel layers resting on a perfectly rigid half-plane is considered. For this model, the distributions of normal stresses in the upper layer are determined, and the influence of thermal loading on their variation is analyzed. The results demonstrate that accounting for the thermoelastic properties of materials significantly affects the stress formation within the layers of the foundation. The obtained findings may be used in the design of multilayer structures, particularly the foundations of transport infrastructure and buildings subjected to variable thermal fields. Scientific novelty. The compliance function method is extended to the two-dimensional thermoelastic problem of a layered foundation with smooth contact between layers. Practical value. The derived formulas can be used for the strength analysis of building foundations, industrial floor slabs, as well as airfield and pavement structures subjected to high-temperature conditions. The results may also serve as benchmark solutions for validating the proposed problem when solved using alternative methods.Item Оптимізація напружено-деформованого стану поясних з’єднань коробчастих балок мостових кранів(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Сидоренко, Михайло Володимирович; Лятуриньский, Василь; Фролов, Роман Олександрович; Sydorenko, Mykhailo; Liaturynskyi, Vasyl; Frolov, RomanUK: Мета роботи. Підвищити границю витривалості та пластичності поясних з’єднань коробчастих балок мостових кранів шляхом оптимізації їх післязварного напружено-деформованого стану за рахунок раціонального сполучення конструктивних та технологічних параметрів. Методи дослідження. Механічний метод визначення дійсних напружень свердленням глухого отвору – для аналізу залишкових напружень в зонах термічного впливу зварних з’єднань; чисельний метод кінцевих елементів – для моделювання технологічного стану зварних з’єднань; метод математичного планування експериментів та статистичного опрацювання експериментальних даних; металографічні методи – для дослідження структури зони термічного впливу зварних з’єднань. Отримані результати. Розроблено теоретичну модель напружено-деформованого стану поясних з’єднань коробчастих кранових балок з урахуванням фазових і структурних перетворень зон термічного впливу. Отримано емпіричні залежності впливу технологічних параметрів виготовлення та конструктивних параметрів балок на післязварний стан їх поясних з’єднань. Встановлено закономірності перерозподілу залишкових напружень та пластичних деформацій на перших циклах навантаження. Запропоновано критерій оптимізації післязварного стану – кінцеву границю текучості ділянки максимальних залишкових напружень після максимального експлуатаційного навантаження. Розроблено науково-обґрунтовані конструктивні та технологічні рекомендації, що дозволяють до 1,23 раз підвищити границю витривалості поясних з’єднань коробчастих балок мостових кранів. Наукова новизна. Запропоновано теоретичну модель післязварного напружено-деформованого стану поясних з’єднань, що враховує фазові і структурні перетворення зон термічного впливу. Отримано емпіричні залежності та закономірності впливу параметрів технології виготовлення та конструкції на післязварний стан. Встановлено закономірності перерозподілу залишкових напружень та пластичних деформацій при перших циклах навантаження кранів. Практична цінність. Розроблено конструктивні та технологічні рекомендації для підвищення границі витривалості поясних з’єднань коробчастих балок. Отримано характеристики дійсних циклів напружень, що враховують рівень залишкових напружень та пластичні деформації перших циклів експлуатації. Розроблено рекомендації до визначення напружень та моделювання післязварного стану металевих конструкцій. EN: Purpose. To enhance the fatigue limit and plasticity of chord joints in bridge crane box girders by optimizing their post-welding stress-strain state through rational combination of structural and technological parameters. Research methods. The mechanical method of determining actual stresses by drilling blind holes was used to analyze residual stresses in heat-affected zones of welded joints. The finite element numerical method was employed for modeling the technological state of welded joints. Methods of mathematical experiment planning and statistical processing of experimental data were utilized. Metallographic methods were applied to investigate the structure of the heat-affected zone in welded joints. Results A theoretical model of the post-welding stress-strain state of chord joints in box crane girders was developed, taking into account phase and structural transformations in heat-affected zones. Empirical dependencies on the influence of technological manufacturing parameters and structural parameters of girders on the post-welding state of their chord joints were established. Patterns of redistribution of residual stresses and plastic deformations during the first loading cycles were determined. A criterion for optimizing the post-welding state was proposed – the final yield strength of the area of maximum residual stresses after maximum operational loading. Scientifically-based structural and technological recommendations were developed, allowing up to 1.23 times increase in the fatigue limit of chord joints in box girders of bridge cranes. Scientific novelty The study proposes a theoretical model of the post-welding stress-strain state of chord joints that accounts for phase and structural transformations in heat-affected zones. Empirical dependencies and patterns of the influence of manufacturing technology parameters and design on the post-welding state were established. Patterns of redistribution of residual stresses and plastic deformations during the first loading cycles of cranes were determined. Practical value. Structural and technological recommendations were developed to increase the fatigue limit of chord joints in box girders. Characteristics of actual stress cycles were obtained, which take into account the level of residual stresses and plastic deformations of the first operational cycles. Recommendations for determining stresses and modeling the post-welding state of metal structures were developed.Item Вплив кутів переміщення бандажної полиці на демпфувальну здатність лопаткового вінця турбіни(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Коваленко, Юрій; Торба, Юрій; Лазарєва, Ольга Олександрівна; Павленко, Дмитро Вікторович; Kovalenko, Yurii; Torba, Yurii; Lazarieva, Olha; Pavlenko, DmytroUK: Мета роботи. Дослідження впливу співвідношення кутів переміщення Z-подібної бандажної полиці до кута нахилу робочої контактної поверхні на вібронапруженість робочих лопаток турбіни під час резонансних коливань за високочастотною формою. Методи дослідження. Експериментальні дослідження проведено на консольно закріпленій лопатці 1 ступеня турбіни вентилятора з використанням лабораторної установки, що включала звуковий генератор, підсилювач, пьєзовібратор, мікроскоп і пьєзощуп. Вивчено дві форми високочастотних коливань (2810 Гц і 3550/3620 Гц), у межах яких здійснювалося вимірювання кутів переміщення восьми контрольних точок на бандажній полці. Отримані результати. Установлено, що ефективність демпфування залежить від співвідношення між напрямками переміщення бандажної полки та кутом нахилу контактної поверхні. При близьких значеннях цих параметрів забезпечується сталий контакт і ефективне демпфування навіть при коливаннях у протифазі. Зміна геометрії пера дозволила знизити інтенсивність вібрацій за другою формою коливань та покращити умови контакту. Наукова новизна. Вперше показано, що напрямок переміщення бандажної полки є суттєвим фактором, що впливає на демпфувальні властивості лопаточного вінця. Обґрунтовано доцільність геометричної оптимізації пера з метою стабілізації контактної взаємодії. Практична цінність. Результати можуть бути використані під час доводки авіаційних турбін, особливо в умовах, коли неможливо застосувати демпфери або змінити осьовий розмір. Запропоновані рекомендації сприятимуть підвищенню ресурсу бандажного з’єднання без зміни зусиль притискання. EN: Purpose. Investigation of the influence of the ratio between the displacement angles of the Z-shaped shroud shelf and the inclination angle of the working contact surface on the vibration stress of turbine rotor blades under resonant oscillations in high-frequency mode. Research methods. Experimental investigations were carried out on a cantilever-mounted first-stage fan turbine blade using a laboratory setup comprising a signal generator, amplifier, piezovibrator, microscope, and piezoprobe. Two high-frequency vibration modes (2810 Hz and 3550/3620 Hz) were examined. The angular displacements of eight control points on the shroud platform were measured using a microscope. Results. It was established that the damping efficiency depends on the relationship between the displacement direction of the shroud platform and the angle of the contact surface. When these directions are closely aligned, stable contact and effective damping are maintained even during out-of-phase blade vibrations. Modification of the airfoil geometry reduced the intensity of vibrations in the second vibration mode and improved contact conditions. Scientific novelty. For the first time, it has been demonstrated that the direction of shroud platform displacement significantly affects the damping performance of the blade ring, regardless of the contact pressure. The feasibility of optimizing the blade geometry to stabilize contact interaction is substantiated. Practical value. The findings can be applied in the tuning of aircraft turbines, especially when the use of dampers or axial dimension adjustments is not possible. The proposed recommendations contribute to increased service life of the shroud connection without altering the contact force.Item Optimization of the diffusion bonding process for a multilayer joint in 14Cr17Ni2 alloy(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Kulykovskyi, Ruslan; Molochkov, Denys; Kostin, Oleksandr; Martynenko, Volodymyr; Oleksiienko, Serhii; Куликовський, Руслан Анатолійович; Молочков, Денис; Костін, Олександр; Мартиненко, Володимир; Олексієнко, СергійEN: Purpose. To optimize diffusion bonding technology for multilayer joints of aircraft engine components made of 14Cr17Ni2 alloy, minimizing material degradation and geometric distortions. Research methods. Analysis of conventional (T1) and intensified (T2) diffusion bonding (using an intermediate nickel layer up to 10 µm). Parameters were optimized on laboratory samples and full-scale models; joint quality was assessed by metallographic analysis. Results. T1 technology requires high pressure (15–20 MPa) at 950–1050 °C. Optimized T2 technology (with a Ni layer) showed superior results: welding temperature 950 °C, pressure 5 MPa, holding time 50 min. The Ni layer allowed for a 3-4 fold reduction in pressure, use of a lower welding temperature, maintained high joint quality, and ensured deformation ≤4%. Metallography confirmed the absence of defects in the microstructure. The reduced welding temperature of 950 °C prevents post-weld hardening of the 14Cr17Ni2 alloy. Scientific novelty. Optimal parameters for diffusion welding of multilayer joints of 14Cr17Ni2 alloy at low pressure using a thin Ni interlayer have been determined, ensuring defect-free, high-quality joints with significantly reduced welding pressure and temperature. The optimal interlayer thickness allows leveraging the contact strengthening effect to achieve a joint with strength comparable to the base material. Practical value. T2 diffusion bonding technology ensures reliable manufacturing of precision multilayer components from 14Cr17Ni2 alloy with minimal thermo-mechanical impact and reduced manufacturing complexity (lower pressure equipment). This is a promising and economically viable solution for the aviation industry, for components requiring high precision and performance under extreme conditions. UK: Мета. Оптимізувати технологію дифузійного зварювання багатошарових з’єднань деталей авіадвигунів зі сплаву 14Cr17Ni2, мінімізуючи деградацію матеріалу та геометричні спотворення. Методи дослідження. Аналіз традиційного (Т1) та інтенсифікованого (Т2) дифузійного зварювання (із застосуванням проміжного шару нікелю до 10 мкм). Параметри оптимізовано на лабораторних зразках та повнорозмірних моделях; якість з'єднань оцінено металографічним аналізом. Результати. Технологія Т1 вимагає високого тиску (15–20 МПа) при 950–1050 °C. Оптимізована технологія Т2 (з шаром Ni) показала кращі результати: температура зварювання 950 °C, тиск 5 МПа, час витримки 50 хв. Шар Ni дозволив знизити тиск у 3-4 рази, використати нижчу температуру зварювання, зберегти високу якість з’єднання та забезпечити деформацію ≤4%. Металографія підтвердила відсутність дефектів у мікроструктурі. Знижена температура зварювання 950°C запобігає гартуванню сплаву 14Cr17Ni2 після зварювання. Наукова новизна. Визначено оптимальні параметри дифузійного зварювання багатошарових з’єднань зі сплаву 14Cr17Ni2 при низькому тиску із застосуванням тонкого прошарку Ni, що забезпечує отримання бездефектних, високоякісних з’єднань зі значно зниженими тиском та температурою зварювання. Оптимальна товщина прошарку дозволяє використовувати ефект контактного зміцнення для отримання з’єднання з міцністю, аналогічною до основного матеріалу. Практична цінність. Технологія дифузійного зварювання Т2 забезпечує надійне виготовлення прецизійних багатошарових деталей зі сплаву 14Cr17Ni2 з мінімальним термомеханічним впливом та зниженою складністю виробництва (обладнання для нижчого тиску). Це перспективне та економічно вигідне рішення для авіаційної промисловості, для деталей, що потребують високої точності та працездатності в екстремальних умовах.Item Дослідження впливу оброблюваного матеріалу на інтенсивність регенеративних автоколивань при точінні(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Тришин, Павло Романович; Козлова, Олена Борисівна; Гончар, Наталя Вікторівна; Гембель, Іван; Tryshyn, Pavlo; Kozlova, Olena; Honchar, Natalia; Hembel, IvanUK: Мета роботи. Дослідження впливу оброблюваного матеріалу на інтенсивність регенеративних автоколивань при точінні. Методи дослідження. Дослідження проводили експериментальним методом, при якому записували осцило-грами коливань різальної кромки різця-осцилятора. Аналітичним методом досліджували осцилограми, на яких виміряли параметри коливальної системи різця-осцилятора, що характеризують закон руху різальної кромки при автоколиваннях. Отримані результати. Встановлено, що на інтенсивність автоколивань при точінні впливає тип кристалічної ґратки та кількість площин зсуву оброблюваного матеріалу. Чим більше кількості площин зсуву, тим легше матеріал піддається пластичній деформації і тим інтенсивніші вібрації можуть генеруватися. Також на здатність збудження або гасіння вібрацій при точінні особливо впливає частота сегментації стружки. Так, наприклад, низька частота сегментації стружки при точінні важкооброблюваних матеріалів (титан) може гасити регенеративні автоколивання. Обробка різних матеріалів при інтенсивних регенеративних автоколиваннях відбувається з утворенням різних типів стружки: суглобистої, надлому, циклічної. Наукова новизна. Отримані результати підтверджують вплив механічних та фізико-технічних властивостей оброблюваного матеріалу на збудження або гасіння регенеративних автоколивань. Властивості оброблюваного матеріалу вливають на процес стружкоутворення у зоні різання, який у розумінні класичної схеми автоколивальної системи є регулятором. Практична цінність. Отримані результати доводять вплив властивостей оброблюваного матеріалу на інтенсивність регенеративних автоколивань при точінні і надають можливість проводити необхідні заходи для зменшення вібрацій. EN: Purpose. To study the influence of the processed material on the intensity of regenerative self-oscillations during turning. Research methods. The research was conducted by an experimental method, in which oscillograms of oscillations of the cutting edge of the cutter-oscillator were recorded. The analytical method was used to study the oscillograms on which the parameters of the oscillatory system of the cutter-oscillator were measured, which characterize the law of motion of the cutting edge during self-oscillations. Results. It has been established that the intensity of self-oscillations during turning is influenced by the type of crystal lattice and the number of shear planes of the processed material. The greater the number of shear planes, the easier the material is subjected to plastic deformation and the more intense the vibrations can be generated. Also, the ability to excite or dampen vibrations during turning is particularly affected by the frequency of chip segmentation. For example, a low frequency of chip segmentation during turning of difficult-to-machine materials (titanium) can dampen regenerative self-oscillation. Processing of different materials with intensive regenerative self-oscillation occurs with the formation of different types of chips: articulated, fractured, cyclic. Scientific novelty. The obtained results confirm the influence of the mechanical and physical and technical properties of the processed material on the excitation or damping of regenerative self-oscillations. The properties of the processed material influence the chip formation process in the cutting zone, which in the sense of the classical scheme of the self-oscillating system is a regulator. Practical value. The obtained results prove the influence of the properties of the processed material on the intensity of regenerative self-oscillations during turning and provide an opportunity to take the necessary measures to reduce vibrations.Item Сучасні підходи до підвищення ефективності антикорозійних покриттів на основі епоксидних смол(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Мацюра, Мілана; Савченко, Віра Олександрівна; Петрашев, Олександр Сергійович; Повзло, Валентина Миколаївна; Воскобойнік, Олексій Юрійович; Matsiura, Milana; Savchenko, Vira; Petrashov, Oleksandr; Povzlo, Valentyna; Voskoboinik, OleksiiUK: Мета роботи. Узагальнення та критичний аналіз опублікованих наукових даних присвячених модифікації покриттів на основі епоксидних полімерів з метою підвищення їх антикорозійних властивостей Методи дослідження. Підбір літературних джерел здійснювався з використанням бібліографічних баз Google Scholar та Scopus. Ключові слова для пошуку були «епоксидні смоли», «епоксидні полімери», «епоксидні покриття», «антикорозійна дія/активність» та «інгібітори корозії» українською та англійською мовами. Отримані результати. Проведено критичний аналіз 22 опублікованих робіт щодо сучасних підходів до покращення службових властивостей антикорозійних покриттів на основі епоксидних полімерних матеріалів. Узагальнено відомості щодо найбільш ефективних підходів до модифікації епоксидних полімерних матеріалів для створення захисних покриттів. Показано, що серед нанорозмірних модифікаторів епоксидних покриттів найбільш дослідженими є вуглецеві матеріали, зокрема нанотрубки та модифікований графен. Ще одним перспективним напрямом покращення антикорозійних властивостей епоксидних полімерів є їх поєднання з полімерами іншої природи. Найбільш інтенсивно досліджуються поєднання епоксидних полімерів з поліанілінами, полііндолами, а також біополімерами. Ще одним перспективним напрямком підвищення антикорозійних властивостей епоксидних смол є їх модифікація гетероциклічними сполуками, фосфорорганічними сполуками, кремнійорганічними сполуками та амінокислотами. Наукова новизна. Виявлено, що значна кількість досліджень присвячена введенню до складу епоксидних покриттів нанорозмірних матеріалів, а також комбінування епоксидної матриці полімерами іншої природи, в тому числі біополімерами. Також, активно досліджується в якості модифікаторів епоксидних смол органічні сполуки різної будови, зокрема гетероциклічні сполуки, амінокислоти тощо. Практична цінність. Результати роботи можуть бути використані інженерами та науковими співробітниками для планування досліджень та конструкторських робіт, що включають розробку складу антикорозійних захисних покриттів. EN: Purpose. To summarize and critically analyze published scientific data on the modification of epoxy polymer-based coatings in order to improve their anticorrosive properties. Research methods. The selection of literature sources was carried out using the bibliographic databases Google Scholar and Scopus. The keywords used for the search included: “epoxy resins”, “epoxy polymers”, “epoxy coatings”, “anticorrosion effect/activity”, and “corrosion inhibitors” in both Ukrainian and English. Results. A critical analysis of 22 published papers on modern approaches to improving the performance of epoxy polymer-based anticorrosion coatings was conducted. The review summarizes the most effective strategies for modifying epoxy polymer materials to develop protective coatings. It has been shown that among the nanoscale modifiers of epoxy coatings, carbon-based materials – particularly nanotubes and modified graphene – are the most extensively studied. Another promising approach to improving the anticorrosive properties of epoxy polymers is their combination with polymers of a different nature. The most intensively studied combinations involve epoxy polymers with polyanilines, polyindoles, and biopolymers. Yet another promising direction for enhancing the anticorrosive properties of epoxy resins is their modification with heterocyclic compounds, organophosphorus compounds, organosilicon compounds, and amino acids. Scientific novelty. It has been estimated that a significant number of studies focus on the incorporation of nanoscale materials into epoxy coatings, as well as on the combination of the epoxy matrix with polymers of different nature, including biopolymers. Organic compounds of various structures – particularly heterocyclic compounds, amino acids, and others – are also actively investigated as modifiers of epoxy resins. Practical value. The results of this review can be used by engineers and researchers for planning experimental and design work related to the development of anticorrosive protective coatings.Item The influence of heat treatment modes on the structure of protective coatings(Національний університет "Запорізька політехніка", 2025) Byelikov, Sergiy; Kononov, Vitaliy; Hlotka, Oleksandr; Vinichenko, Valeriy; Mykhaylov, Yuriy; Mykhaylov, Oleksiy; Makarov, Igor; Бєліков, Сергій Борисович; Кононов, Віталій Владиславович; Глотка, Олександр Анатолійович; Вініченко, Валерій Степанович; Михайлов, Юрій; Михайлов, Олексій; Макаров, ІгорEN: Purpose. Increasing the durability of ГTK-10I hollow working blades due to double-sided protection of their profile part. Research methods. Microstructure studies were carried out on microsections under a “Neophot-2” microscope and a “Stereoscan” microscope-analyzer. Microhardness was measured with a ПMT-5 device. Short-term strength tests (GOST 1497-61, GOST 9651-61, GOST 1497-84) were carried out on standard cylindrical samples (diameter of the working part 5 mm, length 25 mm) at temperatures of 200, 800, 900 and 1000 C on a УME-10TM brand tensile machine. Long-term strength tests (GOST 10145-81) were performed on standard cylindrical samples at temperatures of 800, 900, 10000C and corresponding loads of 600, 400, 180 MPa on the AIMA-5-2 machine by uniaxial stretching of samples under constant load. Comparative experimental studies of high-temperature corrosion of alloys were carried out in synthetic ash using a method widely used in the industry. For corrosion tests, standard cylindrical samples (diameter 10 mm, length l = 12 mm) were used, on which, after preliminary degreasing, measurement and weighing on an analytical balance with an accuracy of (± 0.0005 g), synthetic ash in an amount of 12 mg / cm2 was applied to their surface, simulating the combustion products of gas turbine fuel, which were placed and kept in a furnace on a platform made of refractory material in an air atmosphere. Results. The influence of double-sided protection of the profile part of the working hollow blades of ГTK-10I was studied. It was shown that the formation of the coating is most effectively carried out at a temperature equal to or higher than the peritectic reaction temperature (1130 С). It was established that the strength characteristics of superalloys when using the complex protection technology at temperatures of 800 and 850 С do not decrease. It was shown that at relatively lower coating formation temperatures (1080 С, 4 hours), the structure of the slip coating is significantly different from similar ones with a heterogeneous structure and fully corresponds to the classical RT-22A type. It was established that the predicted service life of the working blades increases by 10 thousand hours when using their double-sided protection using the complex technology. Scientific novelty. The obtained results make it possible to evaluate the processes occurring during coating application and blade operation and to establish the relationships between the thickness, kinetics and type of coating and the corrosion rate. Practical value. The obtained results allow us to recommend developed coatings and application technologies to increase the strength characteristics and durability of products. UK: Мета роботи. Підвищення довговічності робочих порожнистих лопаток ГТК-10І за рахунок двостороннього захисту їх профільної частини. Методи дослідження. Дослідження мікроструктури проводилися на мікрошліфах під мікроскопом «Неофот-2» і мікроскопом-аналізатором «Стереоскан». Мікротвердість вимірювали приладом ПМТ-5. Випробування на короткочасну міцність (ГОСТ 1497-61, ГОСТ 9651-61, ГОСТ 1497-84) проводили на стандартних циліндричних зразках (діаметр робочої частини 5мм, довжина 25 мм) при температурах 200, 800, 900 і 1000 °С на розривній машині марки УМЭ-10ТМ. Випробування на тривалу міцність (ГОСТ 10145-81) проводили на стандартних циліндричних зразках при температурах 800, 900, 1000 °С і відповідних навантаженнях 600, 400, 180 МПа на машині АИМА-5-2 шляхом одновісного розтягування зразків при постійному навантаженні. Порівняльні експериментальні дослідження високотемпературної корозії сплавів проводилися в синтетичній золі за методикою, яка широко застосовується в галузі. Для корозійних випробувань використовувалися стандартні циліндричні зразки (діаметр 10 мм, довжина l = 12 мм), на які після попереднього знежирення, вимірювання і зважування на аналітичних вагах з точністю (± 0,0005 г), наносилася на їх поверхню синтетична зола в кількості 12 мг / см2, що імітує продукти згоряння газотурбінного палива, які розміщувалися і витримувалися в печі на платформі з вогнетривкого матеріалу в повітряній атмосфері. Отримані результати. Проведено дослідження впливу двостороннього захисту профільної частини робочих порожнистих лопаток ГТК-10І. Показано, що формування покриття найефективніше здійснюється при температурі рівної або більшої температури перитектичної реакції ( 1130 °С). Встановлено, що міцністні характеристики жароміцних сплавів при використанні комплексної технології захисту при температурах 800 і 850 °С не знижуються. Показано, що при відносно нижчих температурах формування покриття (1080 °С, 4 годин), структура шлікерного покриття значно відрізняється від аналогічних з гетерогенною структурою і повністю відповідає класичній типу RT-22А. Встановлено, що прогнозований термін служби робочих лопаток збільшується на 10 тис. годин при використанні двостороннього їх захисту за комплексною технологією. Наукова новизна. Отримані результати дають змогу оцінити процеси, що проходять під час нанесення покриттів та експлуатації лопаток і встановити залежності між товщиною, кінетикою та типом покриття і швидкістю корозії. Практична цінність. Отримані результати дозволяють рекомендувати розроблені покриття та технології нанесенні, ядля збільшення характеристик міцності та довговічності експлуатації виробів.