Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні - 2021, №2
Permanent URI for this collectionhttps://eir.zp.edu.ua/handle/123456789/27322
Browse
Recent Submissions
Item Дослідження впливу складу бензиноводометанольної паливної суміші на техніко-економічні показники 4-тактного ДВЗ на частковому режимі(Національний університет «Запорізька політехніка», 2021) Слинько, Георгій Іванович; Сухонос, Роман Федорович; Охрименко, В. В.; Слинько, Віра Василівна; Алмаєв, Віктор Іванович; Slynko, G.; Sukhonos, R.; Okhrymenko, V.; Slynko, V.; Almaiev, V.Item Залежність критичних температур багатокомпонентних нікелевих сплавів від їх атомно-фазового стану(Національний університет «Запорізька політехніка», 2021) Ольшанецький, Вадим Юхимович; Глотка, Олександр Анатолійович; Olshanetskii, V.; Glotka, O.Item Впровадження дидактичного методу моделювання в освітній процес з фізики: практичний аспект(Національний університет «Запорізька політехніка», 2021) Гуляєва, Людмила Володимирівна; Gulyaeva, L.Item Метод техніко-технологічного аналізу автомобілів з урахуванням еволюції їх конструктивних параметрів(Національний університет «Запорізька політехніка», 2021) Хмельов, Ігор Володимирович; Процик, О. П.; Даниленко, І. В.; Khmelov, I.; Protsyk, O.; Danylenko, I.Item Перспективи фундації феноменологічної теорії росту кристалів при електрокристалізації(Національний університет «Запорізька політехніка», 2021) Мазур, В. І.; Пінчук, С. Й.; Mazur, V.; Pinchuk, S.Item Особливості проектного розрахунку формувально-заливо-вибивальних відділень ливарних цехів(Національний університет «Запорізька політехніка», 2021) Наумик, Валерій Владиленович; Сажнєв, Володимирр Миколайович; Naumik, V.; Sazhnev, V.Item Інформаційна технологія оцінки якості обробки металевих поверхонь методом вейвлет-аналізу(Національний університет «Запорізька політехніка», 2021) Дубровін, Валерій Іванович; Могильна, М. В.; Твердохліб, Ю. В.; Dubrovin, V.; Mogilnaya, M.; Tverdokhleb, Yu.UK: Мета роботи. Проаналізувати ефективність використання вейвлет-аналізу для оцінки якості поверхонь металів. Розробити інформаційну технологію програмного продукту для автоматизації процесу оцінки якості обробки металевих поверхонь методом вейвлет-аналізу. Методи дослідження. Розглянуто основні параметри оцінки обробки металевих поверхонь. Проведено багаторівневу декомпозицію профілограми за допомогою вейвлет функцій. Отримані результати. Розроблене програмне забезпечення дозволяє розрахувати параметри оцінки обробки металевих поверхонь, чим допомогає звести до мінімуму число рутинних операцій та складних математичних розрахунків, а також надає наочні графіки хвилястості та шорсткості. Перевагою розглянутого програмного продукту є те, що він – вузьконаправлений, створений саме для аналізу сигналів-профілограм металевих поверхонь і є безкоштовним. Даний програмний продукт при подальшій розробці зможе бути застосований у машинобудівній (фрезерувальній) галузі та дозволить зменшити витрати на придбання програмної продукції. Наукова новизна. Розглянуто метод оптимальної декомпозиції сигналу складної форми, який використовує критерій мінімізації сумарної ентропії вейвлет-коефіцієнтів обох його компонент при визначенні оптимального рівня декомпозиції, відновлення сигналу за апроксимуючими вейвлет-коефіцієнтами оптимального рівня декомпозиції при визначенні компонент сигналу, що дозволяє розкласти сигнал складної форми на дві незалежні складові, які характеризують певні властивості об’єкту дослідження. Створено відповідне програмне забезпечення. Практична цінність. Розроблена інформаційна технологія програмного продукту оцінювання параметрів вейвлет-перетворення нестаціонарних сигналів може бути застосована в аналізі та діагностуванні об’єктів різної природи, зокрема в машинобудівній (фрезеруванні) галузі в наступних задачах: виділення профілів хвилястості та шорсткості профілограм металевих поверхонь. EN: Purpose. Analyze the effectiveness of using wavelet analysis to assess the quality of metal surfaces. Develop information technology information technology to automate the process of assessing the quality of metal surfaces by wavelet analysis. Methodology. The main parameters for assessing the processing of metal surfaces are considered. A multilevel decomposition of the profile using wavelets was performed. Findings. The developed software allows to calculate parameters of an assesment of processing of metal surfaces that will help to minimize number of routine operations and difficult mathematical calculations, and also gives illustrative graphs of waviness and roughness. The advantage of this software product is that it is focused and developed specifically for the analysis of signals-profilograms of metal surfaces and is free. In further development, this software product can be used in the mechanical engineering industry (milling) and will help reduce the cost of software. Originality. The method of optimal decomposition of a complex signal is considered, using the criterion of minimizing the total entropy of wavelet coefficients of both its components in determining the optimal level of decomposition, reconstruction of the signal by approximating wavelet coefficients of the optimal signal. Convenient software has been developed. Practical value. The developed information technology of the software product for estimating the parameters of non-stationary signals can be used in the analysis and diagnosis of objects of different nature, in the mechanical engineering (milling) industry, in particular obtaining of waviness and roughness profiles.Item Дослідження утворення профілю обробленої поверхні при кінцевому фрезеруванні інструментом з великим вильотом(Національний університет «Запорізька політехніка», 2021) Дядя, Сергій Іванович; Козлова, Олена Борисівна; Кушнір, Є. В.; Dyadya, S.; Kozlova, Ye.; Kushnir, Ye.UK: Мета роботи. Дослідити механізм формування профілю обробленої поверхні при фрезеруванні інструментом з великим вильотом Методи дослідження. Застосовували експериментальний метод з використанням спеціального стенду, який дозволяє моделювати пружну систему деталі з різними динамічними властивостями, записувати осцилограми коливання деталі та інструменту в процесі різання. Фрезерування виконували фрезою з режимами різання, при яких виникають автоколивання. Для визначення закономірностей руху деталі та інструменту застосовували метод суміщення фрагментів осцилограм. Отримані результати. Досліджено схему формування профілю обробленої поверхні в умовах фрезерування з автоколиваннями інструментом з великим вильотом. Встановлено, що вільні коливання інструменту після виходу зуба із зони різання мають більшу, ніж у деталі, інтенсивність. Це впливає на положення точки врізання на поверхні різання. Для визначення періоду та розмаху автоколивань фрези та деталі виконано спрямування ділянки осцилограми з автоколиваннями за допомогою фільтра Савицького-Галея. Порівняння з поверхнею різання ділянок осцилограми деталі та інструменту при фрезеруванні показало, що ідентичною їй є форма коливань фрези. За результатами експериментальних досліджень було визначено відхилення від лінії пружної рівноваги першої хвилі автоколивань фрези і побудовано графік його зміни. Виконані дослідження підтвердили раніше встановлений вплив на формоутворення обробленої поверхні відхилення від положення пружної рівноваги першої хвилі автоколивань при зустрічному фрезеруванні. Наукова новизна. Встановлено, що профіль обробленої поверхні при фрезеруванні кінцевими фрезами з великим вильотом безпосередньо пов’язаний з відхиленням інструменту від положення пружної рівноваги при автоколиваннях. Практична цінність. Отримані результати показують вплив інструменту з великим вильотом на формування обробленої поверхні при фрезеруванні з автоколиваннями. EN: Purpose. Investigate the mechanism of forming the profile of the machined surface when milling with a tool with a long overhang. Methodology. Experimental method was used with a special stand, which makes it possible to simulate an elastic system of a part with different dynamic properties, record oscillograms of oscillations of a part and a tool during the cutting process. Milling was performed with a milling cutter with cutting modes in which self-oscillations occur. To determine the patterns of movement of the part and the tool, the method of aligning the fragments of oscillograms was used. Results. The scheme of the formation of the profile of the machined surface under the conditions of milling with self-oscillations by a tool with a long overhang has been investigated. It was found that the free vibrations of the tool after the tooth leaves the cutting zone have a higher intensity than that of the part. This affects the position of the infeed point on the cutting surface. To determine the period and range of self-oscillations of the cutter and the part, the section of the oscillogram with self-oscillations was straightened using the Savitsky-Galei filter. Comparison with the cutting surface of the sections of the oscillogram of the part and the tool during milling showed an identical vibration mode of the cutter. Based on the results of experimental studies, the deviation from the line of elastic equilibrium of the first wave of self-oscillation of the cutter was determined and a graph of its change was plotted. The studies performed have confirmed the previously established effect of deviation from the elastic equilibrium position of the first self-oscillation wave during counter milling on the shaping of the treated surface. Originality. It has been established that the profile of the machined surface when milling with long overhang end mills is directly related to the deviation of the tool from the elastic equilibrium position during self-oscillation. Practical value. The obtained results show the effect of a tool with a long overhang on the formation of a machined surface during milling with self-oscillation.Item Математичне моделювання селективного розчинення сталі AІSІ 304 в оборотних хлоридовмісних водах при експлуатації теплообмінників(Національний університет «Запорізька політехніка», 2021) Нарівський, О. E.; Пуліна, Тетяна Веніамінівна; Субботін Сергій Олександрович; Narivskii, A.; Pulina, T.; Subbotin, S.UK: Мета роботи. Дослідження впливу хлоридовмісного середовища, хімічного складу і структурної гетерогенності сталі AISI304 на селективне розчинення металів ΔCr, ΔNi і ΔFe із стабільних пітінгів. Методи дослідження. Рентгеноспектральний аналіз, оптична мікроскопія, енергодисперсійний мікроаналіз, аналіз розроблених лінійних регресійних математичних моделей другого порядку для корозійних втрат металів із пітінгів. Отримані результати. На основі аналізу розроблених лінійних регресійних математичних моделей другого порядку для корозійних втрат металів із пітінгів встановлено, що ΔFe із пітінгів на поверхні сталі AISI 304 в модельних оборотних водах з рН=4...8 і концентрацією хлоридів 300 і 600 мг/л знижуються зі збільшенням у ній кількості оксидів (1, 98… 3,95мкм), середнього діаметру зерна аустеніту та зростають, коли середня відстань між оксидами та об’єм б-фериту в сталі росте. Доведено, що ΔNi із пітингів знижуються зі збільшенням у сталі кількості оксидів, об’єму б-фериту та сниженням середнього діаметру зерна аустеніту. Виявлено, що ΔCr сталі із пітінгів, в основному, залежать від концентрації хлоридів (1,98… 3,95 мкм) середнього діаметру зерна аустеніту і об’єму б-фериту. Висунуто гіпотезу, що це зумовлено інтенсивністю адсорбції хлоріонів на недосконалостях структури сталі AІSІ 304 в околі цих оксидів не перетині з межами зерен аустеніту, де зароджуються і підростають пітінги. Наукова новизна. Вперше встановлено, що коефіцієнт селективного розчинення Cr із пітінгів на поверхні сталі AІSІ 304 (ZСr) в модельних оборотних водах знижується зі збільшенням у сталі об’єму б-фериту, середнього діаметру зерна аустеніту та зниженням кількості оксидів. Це може сприяти переходу метастабільних пітінгів у стабільні. При цьому цей процес автокаталітичний, отже не залежить від параметрів модельних оборотних вод. Постановка завдань. Ґрунтуючись на встановлених особливостях селективного розчинення ΔCr, ΔNi та ΔFe із пітінгів на поверхні сталі AІSІ 304 дослідити вплив її пластичної деформації на пітінготривкість в хлоридовмісних модельних оборотних водах. Практична цінність. Розроблені математичні моделі використовуються для оцінки пітінготривкості сталі AІSІ304 в модельних оборотних водах залежно від її параметрів та середовища, де працюють теплообмінники, що вироблені з цієї сталі. EN: Purpose. Investigation of the effect of chloride-containing medium, chemical composition and structural heterogeneity of AiSi304 steel on selective dissolution of metals ΔCr, ΔNi and ΔFe from stable pits. Research methods. X-ray structural analysis, optical microscopy, energy dispersive microanalysis, analysis of the developed linear regression mathematical models of the second order for corrosion losses of metals from pits. Results. Based on the analysis of the developed linear regression mathematical models of the second order for corrosion losses of metals from pits, it was found that ΔFe from pits on the surface of AISI 304 steel in model circulating water with pH = 4...8 and chloride concentration of 300 and 600 mg / l decrease with an increase in it. the amount of oxides (1.98...3.95 microns), the average diameter of the austenite grain and increase when the average distance between the oxides and the volume of b- ferite in steel increases. It is proved that ΔNi from pits decreases with an increase in the amount of oxides in steel (1.98...3.95 ?m), the volume of b- ferite and a decrease in the average diameter of austenite grain. It was determined that ΔCr of steel from pits mainly depends on the concentration of chlorides in the model circulating water, the amount of oxides (1.98 ... 3.95 ?m), the average diameter of the austetin grain and the volume of b-ferite. It is hypothesized that this is due to the intensity of adsorption of chlorine ions on imperfections in the structure of AISI304 steel near these oxides at the intersection with the grain boundaries of austenite, where pits nucleate and grow. Scientific novelty. It was established for the first time that the coefficient of selective dissolution of Cr from pits on the surface of AISI 304 (ZCr ) steel in the circulating waters of the river decreases with an increase in the volume of b-ferite in the steel, the average diameter of austenite grain and a decrease in the amount of oxides. This can facilitate the transition of metastable pits to stable ones. Moreover, this process is autocatalytic; therefore, it does not depend on the parameters of the model circulating water. Statement of tasks. Based on the established features of selective dissolution of ΔCr, ΔNi and ΔFe from pits on the surface of AISI304 steel, to study the effect of its plastic defermation on pitting resistance in chloride-containing model circulating waters. Practical value. The developed mathematical models are used to assess the pitting resistance of AISI304 steel in model circulating waters, depending on its parameters and the environment where heat exchangers made of this steel operate.Item Повышение свойств сталей получением в их структуре наряду с другими составляющими метастабильного аустенита и последующим упрочнением(Національний університет «Запорізька політехніка», 2021) Малинов, Л. С.; Малинов, В. Л.; Бурова, Д. В.; Малінов, Л. С.; Малінов, В. Л.; Бурова, Д. В.; Malinov, L.; Malinov, V.; Burova, D.RUS: Актуальность работы. Повышение механических свойств сталей и их износостойкости позволяет увеличить эксплуатационную стойкость деталей машин, что является важной задачей материаловедения. Одним из перспективных направлений в ее решении являются технологии комбинированной обработки, основанные на принципе получения у них разнообразными способами структуры, содержащей наряду с другими составляющими (мартенситом различных типов, нижним бейнитом, в ряде случаев карбидами) повышенного количества (≥25%) метастабильного аустенита, и последующим упрочнением. При этом некоторое количество аустенита превращается в мартенсит деформации, а сохранившаяся часть претерпевает динамическое деформационное мартенситные превращение (ДДМП) – эффект самозакалки при нагружении (СЗН). Комбинированные технологии обработки включают термическое (в ряде случаев химико-термическое) и деформационные воздействия на металл, осуществляемые в различных сочетаниях и последовательности Технологии обработки для получения в структуре сталей повышенного количества метастабильного аустенита могут включать: выдержку в межкритическом интервале температур (МКИТ) при различных способах закалки, пластическую деформацию, стабилизирующую аустенит по отношению к образованию мартенсита охлаждения, термоциклирование и др. Упрочнение сталей, имеющих в структуре повышенное количество метастабильного аустенита, осуществляется холодной пластической деформацией, после которой в ряде случаев проводится отпуск, а также обработками с использованием источников концентрированной энергии (лазерная, электронно-лучевая). Однако, в настоящее время рассматриваемый принцип и реализующие его технологии комбинированной обработки не применяются в промышленности. Это исключает использование метастабильного аустенита, являющегося внутренним ресурсом самого материала, и его трансформацию при нагружении, повышающую его способность к самозащите от разрушения в процессе испытаний свойств и эксплуатации. В связи с этим целесообразным является внедрение в практику предложенных технологий комбинированной обработки, что обеспечит ресурсосбережение. В работе на ряде сталей показана их эффективность. Цель работы – показать возможность повышения у исследованных сталей механических свойств или износостойкости применением технологий комбинированной обработки, основанных на принципе, предусматривающем получение в их структуре повышенного количества метастабильного аустенита и последующее упрочнение, сохраняющее возможность ДДМП и реализацию эффекта СЗН. Методы исследования. Применялись дюрометрический, металлографический и рентгеновский методы исследования. Определялись механические свойства при растяжении и ударная вязкость, а также абразивная износостойкость. Эти свойства сравнивались с полученными у исследуемых сталей после типовой термообработки. Результаты. Показано, что предложенные технологии комбинированной обработки, включающие получение в структуре исследованных сталей повышенного количества метастабильного аустенита и последующее упрочнение, сохраняющее возможность ДДМП и реализацию эффекта СЗН повышают механические свойства или износостойкость по сравнению с их уровнем после обычно применяемой обработки. Научная новизна. Для повышения механических свойств или износостойкости сплавов предложен инновационный принцип, заключающийся в получении у них перед упрочняющими обработками повышенного количества метастабильного аустенита, сохранив после них его часть, способную претерпевать ДДМП и, соответственно, реализовать эффект СЗН при испытании свойств и эксплуатации. Практическая ценность. Для исследованных сталей определены рациональные режимы технологий комбинированной обработки, включающие получение в их структуре повышенного количества метастабильного аустенита и последующее упрочнение, показавшие свою эффективность в повышения механических свойств или износостойкости по сравнению с обычно применяемыми обработками. UK: Актуальність роботи. Підвищення механічних властивостей сталей і їх зносостійкості дозволяє збільшити експлуатаційну стійкість деталей машин, що є важливим завданням матеріалознавства. Одним з перспективних напрямків в її вирішенні є технології комбінованої обробки, засновані на принципі отримання у них різноманітними способами структури, що містить поряд з іншими складовими (мартенситом різних типів, нижнім бейнітом, в ряді випадків карбидами) підвищеної кількості (≥25%) метастабильного аустеніту, і подальшим зміцненням. При цьому деяка кількість аустеніту перетворюється в мартенсит деформації, а збережена частина зазнає динамічне деформаційне мартенситні перетворення (ДДМП) – ефект самозакалки при навантаженні (СЗН). Комбіновані технології обробки включають термічне (в ряді випадків хіміко-термічне) і деформаційні впливи на метал, шо здійснювані в різних поєднаннях і послідовності. Технології обробки для отримання в структурі сталей підвищеної кількості метастабільного аустеніту можуть включати: витримку в межкрітіческом інтервалі температур (МКІТ) при різних способах гарту, пластичну деформацію, стабілізуючу аустенит по відношенню до утворення мартенситу охолодження, термоциклювання та ін. Зміцнення сталей, що мають в структурі підвищену кількість метастабильного аустеніту, здійснюється холодною пластичною деформацією, після якої в ряді випадків проводиться відпуск, а також обробками з використанням джерел концентрованої енергії (лазерна, електронно-променева). Однак, в даний час принцип, що розглядається, і технології комбінованої обробки, що його реалізують, не застосовуються в промисловості. Це виключає використання метастабильного аустеніту, що є внутрішнім ресурсом самого матеріалу, і його трансформацію при навантаженні, що підвищує його здатність до самозахисту від руйнування в процесі випробувань властивостей і експлуатації. У зв'язку з цим доцільним є впровадження в практику запропонованих технологій комбінованої обробки, що забезпечить ресурсозбереження. В роботі на ряді сталей показана їх ефективність. Мета роботи – показати можливість підвищення у досліджених сталей механічних властивостей або зносостійкості застосуванням технологій комбінованої обробки, заснованих на принципі, що передбачає отримання в їх структурі підвищеної кількості метастабільного аустеніту і подальше зміцнення, що зберігає можливість ДДМП і реалізацію ефекту СЗН. Методи дослідження. Застосовувалися дюрометрічний, металографічний і рентгенівський методи дослідження. Визначалися механічні властивості при розтягуванні і ударна в'язкість, а також зносостійкість. Ці властивості порівнювалися з отриманими у досліджуваних сталей після типовий термообробки. Результати. Показано, що запропоновані технології комбінованої обробки, що включають отримання в структурі досліджених сталей підвищеної кількості метастабільного аустеніту і подальше зміцнення, що зберігає можливість ДДМП і реалізацію ефекту СЗН підвищують механічні властивості або зносостійкість в порівнянні з їх рівнем після обробки, яка застосовується зазвичай. Наукова новизна. Для підвищення механічних властивостей або зносостійкості сплавів запропонований інноваційний принцип, який полягає в отриманні у них перед зміцнюючими обробками підвищеної кількості метастабільного аустеніту, зберігши після них його частину, що здатна зазнавати ДДМП і, відповідно, реалізувати ефект СЗН при випробуванні властивостей і експлуатації. Практична цінність. Для досліджених сталей визначені раціональні режими технологій комбінованої обробки, що включають отримання в їх структурі підвищеної кількості метастабільного аустеніту і подальше зміцнення, які показали свою ефективність в підвищення механічних властивостей або зносостійкості в порівнянні з обробками, які застосовуються звичай. EN: The relevance. Improving the mechanical properties of steels and their wear resistance makes it possible to increase the service life of machine parts, which is an important task of materials science. One of the promising directions in its solution is combined processing technologies of steels based on the principle of obtaining in them in various ways a structure containing, along with other components (various types of martensite, lower bainite, in some cases carbides) of an increased amount (≥25%) of metastable austenite, and subsequent strengthening. In this case, a certain amount of austenite transforms into deformation martensite, and the its remaining part undergoes dynamic deformation martensitic transformation (DDMT) – the effect of self-hardening under loading (SHL). Combined processing technologies include thermal (in some cases, chemical-thermal) and deformation effects on the metal, carried out in various combinations and sequences. Processing technologies for obtaining an increased amount of metastable austenite in the structure of steels can include: holding in the intercritical temperature interval (ICTI) with various hardening methods, plastic deformation stabilizing austenite with respect to the formation of cooling martensite, thermal cycling, etc. Strengthening of steels with an increased amount of metastable austenite is carried out by cold plastic deformation, after which tempering is carried out in some cases. However, the principle is currently being considered and the combined processing technologies that implement it are not used in industry. This excludes the use of metastable austenite, which is an internal resource of the material itself, and its transformation under loading, which increases its ability to self-defense against destruction during testing of properties and operation. In this regard, it is advisable to introduce the proposed combined processing technologies into practice, which will ensure resource saving. In work on a number of steels their effectiveness has been shown. Рurpose is to show the possibility of increasing the mechanical properties or wear resistance of the studied steels by using combined processing technologies based on the principle that provides for the production of an increased amount of metastable austenite in their structure and subsequent hardening, which preserves the possibility of DDMT and the implementation of the effect SHL. Research methods. Durometric, metallographic and X-ray research methods were used. The tensile properties and impact strength, as well as abrasive wear resistance, were determined. These properties were compared with those obtained for the studied steels after a typical heat treatment. Results. It is shown that the proposed combined treatment technologies, including the production of an increased amount of metastable austenite in the structure of the studied steels and subsequent hardening, which retains the possibility of DDMT and the implementation of the effect SHL, increase the mechanical properties or wear resistance in comparison with their level after the commonly used treatment. Scientific novelty. To improve the mechanical properties or wear resistance of alloys an innovative principle was proposed, which consists in obtaining in them an increased amount of metastable austenite before strengthening treatments, preserving after them a part of it that can undergo DDMT and, accordingly, realize the effect SHL when testing properties and operation. Practical value. For the studied steels, rational modes of combined processing technologies have been determined, including obtaining an increased amount of metastable austenite in their structure and subsequent hardening, which have shown their effectiveness in increasing mechanical properties or wear resistance in comparison with commonly used treatments.Item Влияние условий деформирования титановых сплавов на качество поверхности пера компрессорных лопаток(Національний університет «Запорізька політехніка», 2021) Качан, Алексей Яковлевич; Уланов, Сергей Александрович; Качан, Олексій Якович; Уланов, Сергій Олександрович; Kachan, A.; Ulanov, S.RUS: Цель работы. Повышение качества изготовления заготовок лопаток компрессора из титановых сплавов точной штамповкой. Методы и оборудование для исследования. Исследование проводились точной штамповкой заготовок лопаток из титанового сплава ВТ8 компрессора авиационного двигателя Д-436 при различной температуре деформации. Точная штамповка деталей проводилась за один ход инструмента из предварительной заготовки, полученной выдавливанием из прутка диаметром 30 мм. Исследование поверхности заготовки проводились после обработки рентгеноспектральным анализом на растровом электронном микроскопе JSM6360LA. Микротвердость измеряли на приборе ПМТ-3 при нагрузке 50 г. Исследования точной штамповкой также проводились на лопатках из сплава ОТЧ-1 входного направляющего аппарата КВД вертолетного двигателя Д-136 и на рабочих лопатках компрессора авиационного двигателя Д-36 из титанового сплава ВТ3-1. Полученные результаты. Показано, что условия деформирования заготовки лопатки из титанового сплава точной штамповкой оказывают существенное влияние на качество ее поверхности (макроструктуру и микроструктуру). На макроструктуру и микроструктуру поверхности при точной штамповке лопаток из титановых сплавов влияет температура деформации металла. Научная новизна. Установлено, что при точной штамповке заготовок лопаток из титановых сплавов на качество их поверхности существенное влияние оказывает температура деформации. Определены значения температуры деформации, обеспечивающие значительный уровень качества поверхности пера лопаток при точной штамповке. Практическая ценность. Полученные результаты позволили разработать многопереходную штамповку заготовок лопаток из титановых сплавов, когда применяется дробная деформация за один переход, не превышающая 30 %. Температура нагрева промежуточной заготовки под деформацию должна быть максимально близкой к Тпл в пределах ± 10 °С. UK: Мета роботи. Підвищення якості виготовлення заготовок лопаток компресора з титанових сплавів точним штампуванням. Методи й обладнання для дослідження. Дослідження проводилися точним штампуванням заготовок лопаток з титанового сплаву ВТ8 компресора авіаційного двигуна Д-436 при різній температурі деформації. Точне штампування деталей проводилося за один хід інструмента з попередньої заготовки, яку отримано видавлюванням із прутка діаметром 30 мм. Дослідження поверхні заготовки проводилось після обробки рентгеноспектральним аналізом на растровому електронному мікроскопі JSM6360LA. Мікротвердість вимірювали на приладі ПМТ-3 при навантаженні 50 г. Дослідження точним штампуванням також проводилось на лопатках зі сплаву ОТЧ-1 вхідного напрямного апарата КВТ вертолітного двигуна Д-136 і на робочих лопатках компресора авіаційного двигуна Д-36 з титанового сплаву ВТ3-1. Отримані результати. Показано, що умови деформування заготовок лопатки з титанового сплаву точним штампуванням впливають істотно на якість її поверхні (макроструктуру й мікроструктуру). На макроструктуру й мікроструктуру поверхні при точному штампуванні лопаток з титанових сплавів впливає температура деформації металу. Наукова новизна. Установлено, що при точному штампуванні заготовок лопаток з титанових сплавів на якість їх поверхні істотний вплив має температура деформації. Визначено значення температури деформації, що забезпечують значний рівень якості поверхні пера лопаток при точному штампуванні. Практична цінність. Отримані результати дозволили розробити багатоперехідне штампування заготівель лопаток з титанових сплавів, коли застосовується дробова деформація за один перехід, яка не перевищує 30 %. Температура нагрівання проміжної заготовки під деформацію повинна бути максимально близької до Тпл у межах ± 10 °С. EN: Purpose of work. Improving the quality of manufacturing of blanks of compressor blades from titanium alloys by precision stamping. Research methods and equipment. The research was carried out by precise stamping of blade blanks from the VT8 titanium alloy of the compressor of the D-436 aircraft engine at various temperatures of deformation. Precise stamping of parts was carried out in one tool stroke from a preliminary blank obtained by extrusion from a rod with a diameter of 30 mm. The research of the surface of the workpiece was carried out after processing by X-ray spectral analysis on a JSM6360LA scanning electron microscope. Microhardness was measured on a PMT-3 device at a load of 50 g. Investigations by precision stamping were also carried out on blades made of the OTCh-1 alloy of the input guide vane of the HPC of the D-136 helicopter engine and on the rotor blades of the compressor of the D-36 aircraft engine made of VT3-1 titanium alloy. The obtained results. It is shown that the conditions of deformation of a titanium alloy blade blank by precise stamping have a significant effect on the quality of its surface (macrostructure and microstructure). The deformation temperature of the metal affects the macrostructure and microstructure of the surface during precision stamping of blades from titanium alloys. Scientific novelty. It has been established that during precise stamping of blade blanks from titanium alloys, the deformation temperature has a significant effect on the quality of their surface. The values of the deformation temperature are determined, which provide a significant level of quality of the surface of the airfoil of the blades with precise stamping. Practical value. The results obtained made it possible to develop multi-pass stamping of blade blanks from titanium alloys, when fractional deformation in one pass is applied, not exceeding 30%. The heating temperature of the intermediate billet for deformation should be as close as possible to Тm within ± 10 °С.Item Використання новітніх екологічно безпечних технологій поверхневого зміцнення при азотуванні(Національний університет «Запорізька політехніка», 2021) Нестеров, Олександр Васильович; Климов, Олександр Володимирович; Ткач, Дар’я Володимирівна; Рубан, Валентина Тарасівна; Nesterov, O.; Klimov, O.; Tkach, D.; Ruban, V.UK: Мета роботи. Можливість застосування іонно-плазмового азотування (ІПА) як екологічно безпечного процесу поверхневого зміцнення для підвищення експлуатаційних властивостей виробів з економно легованих феритних сталей. Методи дослідження. Досліджували зразки зі сталі 03Х8СЮ. Азотування проводили на інсталяції моделі ІОН-20-І2. Варіювали тиск та температуру процесу для отримання азотованих шарів різної морфології. Структуру азотованих шарів досліджували на мікроскопі Ахіо Observtr.DLM (Karl Zeis, Германія). Фазовий склад зміцненого шару дослідної сталі визначали на дифрактометрі типу ДРОН за стандартною методикою. Порівняльні випробування корозійної стійкості проводили за ГОСТ 9.908-85. Отримані результати. Встановлено, що метод іонно-плазмового азотування придатний для отримання якісних азотованих шарів на поверхні виробів із економно легованих феритних сталей. Дослідна сталь сприйнятлива до азотування у широкому спектрі технологічних параметрів: температура, тиск насичувального газу. Виявлено, що з підвищенням температури азотування кількість прошарків, їх розміри та будова у сформованих шарах змінюється. Визначено оптимальний режим іонного азотування (Т = 540°, τ =4 год, Р = 4 mbar), що дозволяє отримати структуру найбільш придатну для вирішення поставленого завдання – підвищення корозійної стійкості за умов експлуатації в корозійно-агресивних середовищах. За результатами визначення фазового складу зразків, підданих іонному азотуванню в поверхневому шарі виявлено такі фази: α- твердий розчин на основі заліза та γ'(МеFe4N)- твердий розчин на основі хімічної сполуки нітриду заліза FeМе4N. Дослідження корозійної стійкості підтвердило ефективність іонного азотування сталей: площа корозійних ушкоджень на не азотованому зразку складає 85 %, а на зразку підданому азотуванню – 15 %. Наукова новизна. Вперше показана можливість отримання азотованих шарів заданого складу на економно легованих феритних сталях із застосуванням іонно-плазмової технології з використанням аміаку в якості насичувального середовища. Практична цінність. Розроблена технологія іонного азотування є прийнятною для усіх економно легованих феритних сталей і має низку переваг: скорочення процесу за рахунок виключення додаткової депасивації; зменшення питомих витрат електроенергії за рахунок зниження енергоємності отримання плазми; екологічна безпека, що пов’язано з можливістю використання безводневого середовища. EN: Purpose of work. The possibility of using ion-plasma nitriding as an ecologically safe process of surface strengthening to improve service properties of products made of ekonomicalle alloyed ferritic steels was shown. Research methods. Samples from steel 03Х8СЮ were investigated. Nitriding was carried out on an installation of the ION-20-I2 model. The pressure and temperature of the process were varied to obtain nitrided layers of different morphology. The structure of the nitrided layers was examined with an Axio Observtr.DLM microscope (Karl Zeis, Germany). The phase composition of the hardened layer of experimental steel was determined on the DRON-type diffractometer according to standard methods. Comparative studies of corrosion resistance were carried out in accordance with GOST 9.908-85. Results. It has been established that the method of ion-plasma nitriding can be used to obtain high-quality nitrided layers on the surface of products made of ekonomicalle alloyed ferritic steels. The examined steel is suitable for nitriding in a wide range of technological parameters: temperature, saturation gas pressure. It was found that with an increase in the nitriding temperature, the number of layers, their size and structure in the formed layers change. The optimal mode of ion nitriding (T = 540 °С, α = 4 years, P = 4 mbar) has been determined, which makes it possible to obtain a structure most suitable for solving the problem posed – increasing the corrosion resistance during operation in corrosive environments. Based on the results of determining the phase composition of the samples subjected to ionic nitriding of surface layers, the following phases were found: ?- solid solution based on iron and γ'- (MeFe4N)- solid solution based on the chemical compound of iron nitride FeMe4N. The study of corrosion resistance confirmed the efficiency of ion nitriding of steels: the area of corrosion damage on a non-nitrided sample is 85 %, and on a sample after nitriding – 15 %. Scientific novelty. The possibility of obtaining nitrided layers of a given composition for economically alloyed ferritic steels by ion-plasma technology using ammonia as a saturating medium has been shown for the first time. Practical value. The developed ion nitriding technology is applicable for all economically alloyed ferritic steels and has a number of advantages: reduction of the process by eliminating additional depassivation; reducing the initial cost of electricity by reducing the energy consumption of plasma production; ecological safety, which is associated with the possibility of using an anhydrous environment.Item Технологічні основи виготовлення інструменту з штампової сталі 4Х3Н5М3Ф(Національний університет «Запорізька політехніка», 2021) Сидорчук, О. М.; Sydorchuk, O.UK: Мета роботи. Збільшити інтервал експлуатації (вище критичної точки сталі А3 та нижче А1) штампового інструменту дослідної сталі з регулюванням аустенітного перетворення при експлуатації для гарячого деформування міді та мідного сплаву. Методи дослідження. Металографічний аналіз дослідної сталі. Одержані результати. Дослідно-промислові випробування матриць штампового інструменту зі сталі 4Х3Н5М3Ф для гарячого деформування (пресування) міді марки М1, показало підвищену стійкість, яка використовується на заводі «Спецлитьё» (м. Дніпро, Україна). Скорегований хімічний склад (4Х4Н5М4Ф2) та оптимізований режим термічної обробки сталі з регулюванням аустенітного перетворення при експлуатації сприяло до підвищення її теплостійкості. Наукова новизна. Розроблено лігатуру системи Fe-Ni-Mo-V-Mn для дошихтовки базової сталі 4Х5МФ1С для одержання сталі з регульованим аустенітним перетворенням марки 4Х3Н5М3Ф. В процесі часткової перекристалізації легованої конструкційної сталі 4Х3Н5М3Ф утворюється сфероїдизована карбідна складова, що спричинює на поліпшення механічної обробки заготовки для виготовлення матриць штампового інструменту. Практична цінність. Скорочено технологічну операцію, а саме термо-деформаційну обробку (ковку) зливків, одержаних за технологією електрошлакового переплаву. Для полегшення механічної обробки різанням заготовки при виготовленні матриць з штампової сталі 4Х3Н5М3Ф, було запропоновано провести часткову перекристалізацію, а саме неповний відпал за температури 750±20 °С. Показана можливість використання штампової сталі (4Х3Н5М3Ф) з регульованим аустенітним перетворенням при експлуатації для широкого інтервалу температур експлуатації гарячого деформування міді марки М1 та мідно-нікелевого сплаву марки МНЖ 5-1 (600–620 °С та 900–950 °С, відповідно) з підвищеним ресурсом експлуатації. EN: Purpose. It is necessary to increase the service interval (above the critical point of steel A3 and below A1) of the stamping tool of the experimental steel with adjustment of austenitic transformation during operation for hot deformation of copper and copper alloy. Research methods. Metallographic analysis of experimental steel. Results. Experimental and industrial tests of die dies made of steel 4Х3Н5М3Ф for hot deformation (pressing) of copper grade M1, showed increased stability, which is used at the plant “Spetslityo” (Dnipro, Ukraine). The adjusted chemical composition (4Х4Н5М4Ф2) and the optimized mode of heat treatment of steel with regulation of austenitic transformation during operation helped to increase its heat resistance. Scientific novelty. A ligature of the Fe-Ni-Mo-V-Mn system was developed for shredding the base steel 4Х5МФ1С to obtain steel with adjustable austenitic transformation of the 4Х3Н5М3Ф brand. In the process of partial recrystallization of alloyed structural steel 4Х3Н5М3Ф a spheroidized carbide component is formed, which leads to the improvement of machining of the workpiece for the manufacture of dies of the stamping tool. Practical value. Abbreviated technological operation, namely thermo-deformation processing (forging) of ingots obtained by electroslag remelting technology. To facilitate machining by cutting the workpiece in the manufacture of dies from die steel 4Х3Н5М3Ф, it was proposed to conduct a partial recrystallization, namely incomplete annealing at a temperature of 750±20 °C. Possibility of use of die steel (4Х3Н5М3Ф) with adjustable austenitic transformation at operation for a wide range of operating temperatures of hot deformation of copper of the M1 brand and a copper-nickel alloy of the MНЖ 5-1 brand (600–620 °C and 900–950 °C accordingly) is shown resource of operation.Item Дослідження структури та механічних властивостей сталей марки Т та К+Al+N+Ti після лиття та гарячої пластичної деформації (ГПД)(Національний університет «Запорізька політехніка», 2021) Бабаченко, О. І.; Філоненко, Н. Ю.; Кононенко, Г. А.; Babachenko, O.; Filonenko, N.; Kononenko, H.UK: Мета роботи. Виконати порівняльні дослідження особливостей структурного стану та механічних властивостей дослідної сталі для залізничних коліс з мікролегуючим комплексом Al+N+Ti та відомої сталі для високоміцних залізничних коліс марки Т, мікролегованої ванадієм. Методи дослідження. Для визначення структурного стану сплавів використовували мікроструктурний, мікрорентгеноспектральний та рентгенофазовий аналізи. Отримані результати. Виконано порівняльний аналіз структури та механічних властивостей сталей для високоміцних залізничних коліс марки Т та К+Al+N+Ti. Показано, що у сталі марки К+Al+N+Ti після кристалізації структура стає більш дрібнозернистою та спостерігали збільшення об’ємної частки перліту у порівнянні зі сталлю марки Т. Виявлено, що ГПД призводить до зменшення об’ємної частки та розмірів оксидів, та в оксидах алюмінію Al2O3 відбувається часткове заміщення атомів алюмінію атомами заліза та титану. Наукова новизна. Показано, що зменшення вмісту ванадію в сталі та комплексне легування алюмінієм, титаном та азотом призводить до утворення більш дрібнозернистої структури та збільшення об’ємної частки дрібнодисперсного перліту. В мікроструктурі сталі К+Al+N+Ti спостерігали утворення оксидів, нітридів та карбонітридів, які були розташовані по границям зерен та в тілі зерна перліту. Вперше показано, що ГПД призводить до того, що в включеннях оксиду алюмінію Al2O3 відбувається часткове заміщення атомів алюмінію атомами заліза або титану, з утворенням оксидів Fe2(Al)O3 та (Al, Ti)2O3. Практична цінність. Використання комплексного легування сталі призводить до покращення – механічних властивостей: збільшення ударної в’язкості при високому рівні твердості та міцності сталі марки К+Al+N+Ti у порівнянні з маркою сталі Т. EN: Purpose. To perform comparative studies of structural features and mechanical properties of test steel for railway wheels with microalloy complex Al + N + Ti and known steel for high-strength railway wheels of brand T, microalloyed with vanadium. Methodology. Microstructural, micro-X-ray spectral and X-ray phase analyzes were used to determine the structural state of the alloys. Results. Comparative analysis of the structure and mechanical properties of steels for high-strength railway wheels of brand T and K + Al + N + Ti. It is shown that in K + Al + N + Ti steel after crystallization the structure becomes finer-grained and increase in the volume fraction of perlite was observed in comparison with steel of T brand. It was found that the HPD leads to the decrease in the volume fraction and size of oxides, and in aluminum oxides Al2O3 there is a partial replacement of aluminum atoms by iron and titanium atoms. Originality. It is shown that the reduction of vanadium content in steel and complex alloying with aluminum, titanium and nitrogen leads to the formation of the finer-grained structure and increase in the volume fraction of fine perlite. In the microstructure of K + Al + N + Ti steel, the formation of oxides, nitrides and carbonitrides was observed, which were located along the grain boundaries and in the body of the perlite grain. It was shown for the first time that HPD leads to the fact that in the inclusions of aluminum oxides Al2 O3 the partial replacement of aluminum atoms by atoms of iron or titanium, with the formation of oxides of Fe2(Al)O3 and (Al, Ti)2O 3, take place. Practical value. The use of complex alloying of steel leads to improvement of mechanical properties: increase in toughness at the high level of hardness and strength of steel grade K + Al + N + Ti in comparison with steel of brand T.Item Вплив системи легування та розмірної невідповідності решіток γ- і γ'- фаз на характеристики міцності монокристалічних жароміцних нікелевих сплавів(Національний університет «Запорізька політехніка», 2021) Ольшанецький, Вадим Юхимович; Глотка, Олександр Анатолійович; Кононов, Віталій Владиславович; Olshanetskii, V.; Glotka, O.; Kononov, V.UK: Мета роботи. Отримання прогнозуючих регресійних моделей, за допомогою яких можна адекватно розраховувати механічні властивості монокристалічних жароміцних нікелевих сплавів, без проведення попередніх експериментів.. Методи дослідження. Для експериментально-теоретичних досліджень температурної працездатності, сформовано робочу вибірку сплавів, що складається з відомих промислових жароміцних нікелевих сплавів для монокристалічного лиття вітчизняного і зарубіжного виробництва, які за вмістом основних елементів охоплюють широкий діапазон легування хімічними елементами. Отримані значення оброблялись в програмному комплексі Microsoft Office з отриманням математичних рівнянь регресійних моделей (ліній трендів), що оптимально описують ці залежності. Отримані результати. Розглянуто вплив легувальних елементів на схильність їх до утворення фаз та їх морфологію в ливарних жароміцних нікелевих сплавах. На основі впливу елементів на фазоутворення було вперше розроблено коефіцієнт співвідношення легувальних елементів К?' в сплавах даного класу. Виявлено тісну кореляційну залежність співвідношення К?' з розмірною невідповідністю кристалічних граток γ- та γ'- фаз (місфіт). Також показано, що для багатокомпонентних нікелевих систем можна з високою імовірністю прогнозувати місфіт, який істотно впливає на характеристики міцності сплавів даного класу. Наведено регресійні моделі кореляційних залежностей від розмірної невідповідності (γ / γ'- місфіту), які дають можливість прогнозувати границі короткочасної і тривалої міцності сплавів. Показано, що величина місфіта при температурі експлуатації повинна прагнути до нуля. Це буде сприяти підвищенню структурної стабільності завдяки зведення до мінімуму структурних напружень, що забезпечує позитивний вплив на міцність та пластичні характеристики. Наукова новизна. Вперше запропоновано коефіціент співвідношення легувальних елементів Кγ' і має тісний кореляційний зв’язок з характеристиками міцності та розмірної невідповідності ливарних жароміцних нікелевих сплавів. Практична цінність. Показано перспективний і ефективний напрямок у вирішенні задачі прогнозування основних характеристик, що впливають на комплекс службових властивостей сплавів як при розробці нових монокристалічних жароміцних нікелевих сплавів, так і при вдосконаленні складів відомих промислових марок даного класу. EN: Purpose of the work. Obtaining predictive regression models, by means of which, it is possible to adequately calculate the mechanical properties of monocrystalline nickel-base superalloys without conducting previous experiments. Methods of research. For experimental and theoretical studies of temperature performance, a working sample of alloys is formed consisting of known industrialt nickel-base superalloys for monocrystalline castings of domestic and foreign production, which due to contents of the main elements, cover a wide range of alloying. The obtained values were processed in the Microsoft Office with the least squares method, with the obtaining of the "parameter-property" correlation dependencies with the obtaining of mathematical equations of regression models (trend lines) that describe these dependencies optimally. Received results. The influence of alloying elements on their tendency to the formation of phases in foundry heatresistant nickel alloys is considered. Based on the influence of elements on phase formation, the coefficient of the ratio of alloying elements Kγ' in the alloys of this class was first developed. A close correlation dependence of the ratio K?' with a dimensional discrepancy between the γ- and γ-phases crystalline lattice (localized) was found. It has also been shown that for multi-component nickel systems it is possible to predict with high probability misfit, which significantly affects the strength characteristics of alloys of this class. The regression models of correlation dependencies on dimensional inconsistency (γ / γ'-misfit) are given, which allow to predict the boundaries of short-term and long-term strength of alloys. It is shown that the magnitude of the misfit at the operating temperature should tend to zero. This will increase the structural stability by minimizing structural stresses, which has a positive effect on the strength and plastic characteristics. Scientific novelty. For the first time, a coefficient of the ratio of alloying elements Kγ', which has a close correlation with the strength and dimensional discrepancy of casting nickel-base superalloys, is proposed. Practical value. The perspective and effective direction in solving the problem of forecasting of the main characteristics affecting the complex of service properties of alloys, both in the development of new monocrystalline nickelbase superalloys, and in the improvement of the composition of known industrial brands of this class, is shown.