Нові матеріали і технології в металургії та машинобудуванні

РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ РІЗЦЯ-ОСЦИЛЯТОРА З ДВОМА СТУПЕНЯМИ СВОБОДИ

2025-12-19T12:44:45+02:00

Мета. Основною метою роботи є проведення комплексної оцінки параметрів різця-осциляторного з двома ступенями свободи за допомогою трьох методів: аналітичного, комп'ютерного та експериментального.

Методи дослідження. Аналітичний підхід включав визначення власної частоти коливань та кута результуючого переміщення різця-осцилятора з двома ступенями свободи. Для числового моделювання різця-осцилятора використовувалися програмні пакети SolidWorks та NX. Дослідження також проводилося експериментальним методом, в рамках якого реєструвалися осцилограми коливань різальної кромки. На їх основі визначався статичний вигин різця-осцилятора та частота його вільних коливань.

Результати. В результаті дослідження було встановлено, що використання різця-осцилятора є ефективним для визначення динамічних характеристик процесу точіння. Аналітичний метод дозволив отримати попередні оцінки частот власних коливань та кута напрямку результуючого переміщення. Комп'ютерне моделювання в SolidWorks та NX забезпечило підвищення точності розрахунків та дозволило варіювати параметри системи без додаткових експериментів. Експериментальні вимірювання, засновані на аналізі осцилограм коливань різальної кромки, підтвердили узгодженість теоретичних та модельних даних. Отримані результати доводять надійність прийнятих моделей та доцільність використання комп'ютерного моделювання для подальшого вдосконалення динамічного аналізу процесу точіння.

Наукова новизна. Наукова новизна роботи полягає в комплексному підході до дослідження динамічних характеристик різця-осцилятора з двома ступенями свободи, який поєднує аналітичні, числові та експериментальні методи оцінки.

Практична цінність. Практична цінність роботи полягає в розробці та обґрунтуванні методології оцінки динамічних параметрів різця-осцилятора з двома ступенями свободи, яка може бути використана під час проектування та налаштування інструментальних систем у процесі точіння. Використання комп'ютерного моделювання дозволяє швидко змінювати конструктивні параметри інструменту без проведення значної кількості експериментів, зменшуючи витрати часу та ресурсів. Отримані результати можуть бути впроваджені у виробничу практику та використані для вдосконалення систем динамічного керування в металообробці.

ПРО МОЖЛИВІСТЬ КОНТРОЛЮ МАЛИХ ДЕФОРМАЦІЙ АУСТЕНІТНИХ СЕРЕДНЬОМАРГАНЦЕВИХ СТАЛЕЙ МАГНЕТОМЕТРИЧНИМ МЕТОДОМ

2025-12-19T13:08:08+02:00

Мета роботи. Розробка методики контролю малих деформацій аустенітних середньомарганцевих сталей магнетометричним методом. Визначення парамагнітного параметра аустенітної сталі, величина якого однозначно корелює зі ступенем пластичної деформації стисненням.

Методи дослідження. Визначення питомої магнетної сприйнятливості зразка, результуюча питома магнетна сприйнятливість парамагнітного аустеніту зразка та парапроцесу a -фази зразка здійснювалося на автоматизованих магнетометричних вагах Фарадея. Пластична одновісна деформація стиском при кімнатній температурі виконувалася на лабораторній установці.

Отримані результати. Виходячи з результатів експериментальних досліджень, визначено кількість a¢-мартенситу, що виникає при пластичній деформації стисненням сталі 110Г8Л. Експериментально знайдено результуючу (парамагнетного аустеніту зразка та парапроцесу a¢ -фази зразка) питому магнетна сприйнятливість деформованих зразків сталі 110Г8Л.

Наукова новизна. Запропоновано та експериментально підтверджено ідею про зв'язок між ступенем деформації аустенітної сталі та величиною результуючої питомої магнетної сприйнятливості c_µ (парамагнетного аустеніту зразка та парапроцесу a-фази зразка).

Практична цінність. Деталі з аустенітних середньомарганцевих сталях у процесі експлуатації зазнають статичного чи динамічного навантаження в умовах абразивного зносу. Такий режим роботи деталей супроводжується пластичною деформацією стисненням. Ступінь деформації є важливим параметром оцінки надійності вироби. Визначення ступеня деформації виміром геометричних розмірів не завжди прийнятний, так як конфігурація литих деталей може бути досить складною. В той час, магнетометричний метод контролю деформації, а саме знайдена кореляція між ступенем пластичної деформації стисненням і величиною результуючої питомої магнетної сприйнятливості дозволить визначити ступінь деформацій деталі будь-якої конфігурації.

ВПЛИВ ВИРОБНИЧИХ ВІДХИЛЕНЬ НА ВЛАСНІ ЧАСТОТИ ТА ФОРМИ КОЛИВАНЬ МОНОКОЛІС ТУРБІН

2025-12-19T13:50:32+02:00

Мета роботи. Встановлення особливостей коливань моноколіс турбіни, виготовлених методом лиття, та визначення впливу неминучих виробничих відхилень на їхні власні частоти і форми коливань шляхом поєднання розрахункових та експериментальних методів.

Методи дослідження. Застосовано комплексний розрахунково-експериментальний підхід. Розрахункова частина включала модальний аналіз методом скінченних елементів двох моделей: 1) ідеалізованої циклосиметричної моделі з номінальною геометрією та 2) повної моделі, що відтворює фактичну геометрію виготовленого виробу, отриману за допомогою високоточного 3D-сканування. Експериментальна частина складалася з двох етапів: попереднього визначення амплітудно-частотного спектра методом ударного збудження та детального дослідження власних частот і форм коливань з використанням п'єзощупа.

Отримані результати. Підтверджено, що виробничі відхилення спричиняють значні зміни в динамічній поведінці моноколеса. Встановлено розшарування частотного спектра та асиметрію форм коливань, що не прогнозуються моделями з номінальною геометрією. Розрахункова модель, побудована за даними 3D-сканування, демонструє значно кращу кореляцію з експериментальними даними. Експериментально зафіксовано зміщення вузлових діаметрів відносно осі симетрії, що є прямим доказом впливу асиметрії, спричиненої виробничими допусками.

Наукова новизна. Вперше запропоновано та апробовано підхід до контролю якості моноколіс, що базується не на статичному геометричному порівнянні, а на аналізі інтегральної динамічної «сигнатури» виробу – його власних частот та форм коливань. Доведено, що розбіжності між розрахунком для номінальної геометрії та експериментом є не похибкою, а кількісною мірою впливу виробничих відхилень на динамічну поведінку конструкції.

Практична цінність. Розроблено обґрунтування для нового методу неруйнівного контролю, що дозволяє приймати об'єктивні рішення про придатність до експлуатації моноколіс. Запропоновано створення «еталонного» вібраційного паспорта для об'єктивної оцінки якості серійних виробів та діагностики деградації компонентів під час міжремонтного обслуговування, що підвищує надійність та безпеку експлуатації авіаційних двигунів.

ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ КУВАННЯ ПОКОВОК ВИСОКОЛЕГОВАНИХ МАРОК СТАЛЕЙ НА ГІДРОПРЕСАХ

2025-12-19T15:02:37+02:00

Мета роботи. Проведення хронометричного дослідження процесу кування високолегованих марок сталей на гідравлічних пресах для виявлення шляхів застосування ресурсозберігаючих технологій, що в кінцевому випадку дасть можливість знизити собівартість виготовлення продукції та підвищити конкурентну спроможність вітчизняних виробників кованої продукції.

Методи дослідження. Використано комплекс взаємодоповнюючих наукових методів, які дозволили отримати емпіричні дані та провести аналіз. Зокрема, основним емпіричним методом, застосованим у дослідженні, був хронометраж, а саме: точне вимірювання та фіксація тривалості окремих технологічних операцій у процесі вільного кування. Для формування повної картини технологічного процесу та порівняння фактичних даних з плановими було застосовано аналіз технологічної документації.

Методи обробки та аналізу даних дозволили розрахувати коефіцієнт виконання норм часу. Цей комплекс методів дозволив не лише кількісно оцінити витрати часу, але й якісно проаналізувати організацію та технологію процесу кування з метою розробки рекомендацій щодо його оптимізації.

Отримані результати. Проведений хронометраж всіх складових технологічного процесу кування і подальший аналіз виявив тенденції з удосконалення процесу кування високолегованих марок сталей..

Наукова новизна. Поопераційний хронометраж процесу кування поковок супроводжувався аналізом особливостей технологічного процесу, обладнання, що застосовувалося, маси злитка і маси готової поковки, робочих записів, що виконувалися технологічним персоналом в картах кування по факту виконання процесу.

Практична цінність. Отримані результати хронометричного дослідження існуючого технологічного процесу кування крупних злитків на гідропресах дають можливість виявити та застосувати технічні рішення для зниження ресурсовитрат.

ПІДВИЩЕННЯ ЗНОСОСТІЙКОСТІ СКЛАДНОПРОФІЛЬНИХ ДЕТАЛЕЙ МЕХАНІЗМІВ ПОДВІЙНОГО ПРИЗНАЧЕННЯ

2025-12-19T12:07:04+02:00

Мета роботи. Метою даної роботи є наукове обґрунтування технологічного підходу до значного підвищення зносостійкості лопаток соплового апарату(СА) ГТД шляхом застосування передових методів нанесення захисних покриттів.

Методи дослідження. Методи дослідження включали підбір типових матеріалів для проведення досліджень (сплави ЖС6У та Inconel 718), розгляд багатофункціональних систем покриттів та їх класифікацій (теплозахисні покриття (Thermal Barrier Coatings, TBC), зносостійкі металокерамічні системи (Wear-Resistant Cermet Systems)), методи напилення (детонаційне напилення (Detonation Spraying, D-Gun), високошвидкісним киснево-паливним (High Velocity Oxygen Fuel, HVOF, атмосферним плазмовим напиленням (Atmospheric Plasma Spraying, APS) та аналіз наукових досліджень, що підтверджують ефективність зазначених методів.

Отримані результати. Аналіз наявних досліджень та літератури показав, що технологія детонаційного напилення є унікальною та найбільш придатною для вирішення поставленої задачі, оскільки вона здатна сформувати покриття системи Cr₃C₂-NiCr з необхідною комбінацією властивостей: високою щільністю, відмінною адгезією та, що найважливіше, сприятливим полем залишкових напружень стиснення.

Наукова новизна. Наукова новизна роботи полягає у системному підході до вирішення складної проблеми захисту лопаток СА (деталей та механізмів подвійного призначення) шляхом застосування технології детонаційного напилення, яка відома своєю здатністю формувати надзвичайно щільні та зносостійкі покриття.

Практична цінність. Практичне значення дослідження полягає у потенційній можливості суттєвого збільшення міжремонтного ресурсу, надійності та боєготовності критично важливих елементів ГТД.

ЗАХИСТ ДЕТАЛЕЙ МАШИН З АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВІВ ВІД ГАЗОАБРАЗИВНОГО ЗНОШУВАННЯ

2025-12-19T12:31:23+02:00

Мета роботи. Полягає в аналізі закономірностей газоабразивного зношування алюмінієвого сплаву ВД17, у знаходженні захисних покриттів, які можуть забезпечити ефективне зменшення зносу, та надання рекомендацій щодо оптимального типу захисного покриття.

Методи дослідження. При дослідженні використовувалася установка, конструкція якої дозволяє змінювати параметри газоабразивного зношування у широких межах, які б якнайкраще відтворювали умови зношування деталей машин за різних умов експлуатації. Дослідженню піддавалися зразки з алюмінієвого сплаву ВД17 і металеві захисні шари, нанесені на нього гальванічиним і хімічним способами. Дослідження проводилося із застосуванням металографічного аналізу з метою виявлення структури, яка забезпечує оптимальний захист від газоабразивного зношування.

Отримані результати. У ході роботи проведений аналіз характеру і величини зносу матеріалів, що досліджувалися, у потоці вільного абразиву залежно від швидкості абразивного потоку і його кута атаки. Визначено ступінь зменшення зносу алюмінієвого сплаву ВД17 при використанні хромового і нікелевого захисних покриттів. На підставі порівняльного оцінювання кількісних характеристик захисних шарів визначено можливості цих покриттів зменшити знос сплаву ВД17 при дії газоабразивного потоку.

Наукова новизна. Визначена величина кутів атаки, які відповідають максимальному зношуванню, як для сплаву ВД17, так і для запропонованих захисних хромового і нікелевого покриттів. На підставі аналізу отриманих результатів виявлено, як реагують використані металеві захисні покриття на газоабразивне зношування залежно від складу і зчеплення з основою.

Практична цінність. Результати роботи можуть бути використані конструкторами, що займаються виробами, які працюють в умовах газоабразивного зношування. На підставі отриманих залежностей зносу матеріалів, що досліджувалися, від кута атаки є можливість обрати оптимальні матеріал і конфігурацію виробу таким чином, щоб зношування було мінімальним, а також обрати оптимальний вид і спосіб нанесення покриття залежно від конфігурації деталі та виробничих можливостей.

ПОРІВНЯЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ КОРОЗІЙНОЇ СТІЙКОСТІ ЛИСТОВИХ НЕРЖАВІЮЧИХ СТАЛЕЙ ДЛЯ ПЛАКУЮЧОГО ШАРУ БІМЕТАЛІВ

2025-12-18T16:39:46+02:00

Мета роботи. Оцінка впливу хімічного складу та структури на корозійну стійкість сталей різних структурних класів, що використовуються як плакувальний шар біметалів реакторів та інших пристроїв титаномагнієвого виробництва.

Методи дослідження. З метою вибору раціонального плакуючого шару біметалу, що розробляється, проведено порівняльний аналіз корозійної стійкості сталей 12Х18Н9, 10Х14АГ15 і 08Х18Т1 і взятих як еталони порівняння сталей 04Х18ч, 03Х18ТБч також 03Х17Н3Г9МБДЮч. Як хімічно активне середовище використовували тетрахлорид титану і одномольний розчин сірчаної кислоти.

Отримані результати. Результати дослідження корозійної стійкості сталей різних структурних класів гравіметричним і потенціометричним методами в хімічно активних середовищах показали, що найбільш прийнятим варіантом для шару, що плакує, є сталь 03Х17Н3Г9МБДЮч, що має близькі коефіцієнти лінійного термічного розширення та високою корозійну стійкість з основою біметалу - 14Х17Н13МБч [2].

Наукова новизна. Встановлено, що використання біметалу з плакувальним шаром з 03Х17Н3Г9МБДЮч, 03Х18Н або сталі 04Х18гч, знижує вміст домішки нікелю в 10 разів і більше в титановій губці при відновлювальному процесі.

Практична цінність. Застосування біметалу з основою сталь 14Х17Н13МБч у поєднанні з плакувальним шаром із сталі 03Х17Н3Г9МБДЮч дає можливості отримувати особливо чисту за домішками нікелю титанову губку та суттєво розширить сферу використання в авіаційній та ракетній промисловості.

СТРУКТУРА ТА ВЛАСТИВОСТІ ЖАРОМІЦНОГО СПЛАВУ ЖС-26ВІ ДЛЯ ВИРОБНИЦТВА ВІДПОВІДАЛЬНИХ ДЕТАЛЕЙ ГАЗОТУРБІННИХ ДВИГУНІВ

2025-12-19T11:17:13+02:00

Мета роботи. Вивчити макро- та мікроструктурний стан серії дослідницьких зразків жароміцного сплаву ЖС26-ВІ для виробництва критичних компонентів газотурбінного двигуна, а саме роторних лопаток турбіни високого тиску (ТВТ), та оцінити механічні властивості та жароміцність у відповідності до технічних специфікацій матеріалів гарячої частини газової турбіни.

Методи дослідження. Макро- і мікроструктурний аналіз та дослідження фазового складу проводили методом оптичної металографії на оптичному мікроскопі. Механічні властивості при кімнатній температурі визначали у відповідності до ISO 6892-84 та СТ СЭВ 471-88. Випробування на розрив здійснювали на машині ZDMY30.

Oтримані результати. Проведено дослідження структури та властивостей зразків дослідних плавок сплава ЖС-26ВІ, отриманих у вакуумній печі FM-1-2-100 фірми «ULMAC» методом рівновісної кристалізації. Установлене суттєве подрібнення макрозерна за рахунок інтенсивного тепловідводу та високої швидкості кристалізації. Мікроструктура зразків до термічної обробки відповідає литому стану сплава, а після термообробки по стандартному режиму задовольняє технічні умови та відповідає затвердженій шкалі мікроструктури. Механічні та жароміцні властивості зразків відповідають вимогам нормативної документації до відповідального жароміцного лиття.

Наукова новизна. Одержано нові дані щодо структури та фазового стану сплаву ЖС26-ВІ дослідних та серійних плавок. Вивчено тонку будову жароміцного сплаву на основі нікелю, що традиційно використовується для отримання лопаток турбіни високого тиску газотурбінного двигуна авіаційного призначення.

Практична цінність. Отримані результати надають можливість розширити використання жароміцного сплаву ЖС26-ВІ для виробництва виливків відповідального призначення.