Результати пошуку “зміцнення” – Збірник науково-технічних статей

12.1.2024 ЗМІЦНЕННЯ СТАЛЕЙ ШЛЯХОМ МОДИФІКАЦІЇ ЇХНЬОЇ ПОВЕРХНІ ІОННО-ПЛАЗМОВИМ АЗОТУВАННЯМ У ЖЕВРІЮЧОМУ РОЗРЯДІ

Дмитрий Макренко — Mon, 17 Jun 2024 11:36:02 +0000

12. Зміцнення сталей шляхом модифікації їхньої поверхні іонно-плазмовим азотуванням у жевріючому розряді

Автори:

Надтока В. М.¹, Штапенко Е. П.², Краєва В. С.¹, Краєв М. В.¹

Організація:

ДП “КБ “Південне” ім. М. К. Янгеля”, Дніпро, Україна¹; Український державний університет науки та технологій²

Сторінка: Kosm. teh. Raket. vooruž. 2024, (1); 102-113

DOI: https://doi.org/10.33136/stma2024.01.102

Мова: Українська

Анотація: Розглянуто технологію зміцнення сталей шляхом модифікації їхньої поверхні методом іонно-плазмового азотування у жевріючому розряді. Іонно-плазмове азотування є багатофакторним процесом, що вимагає вивчення впливу умов процесу азотування на структуру модифікованих шарів, яка, у свою чергу, визначає їхні механічні властивості. Об’єктами досліджень були: аустенітна сталь 12Х18Н10Т, вуглецева сталь Ст3 та конструкційна сталь 45. Дослідження проводили для двох умов створення плазми: вільного розташування зразків на поверхні катода (конфігурація І) та всередині порожнистого катода (конфігурація ІІ). Втановлено оптимальні параметри процесу іонно-плазмового азотування, що забезпечують стабільність процесу та створюють умови для інтенсивної дифузії азоту в поверхню сталі. Для інтенсифікації процесу азотування у газове середовище аргон-азот додавали водень. Робочий тиск у камері підтримувався в діапазоні 250-300 Па, тривалість процесу становила 120 хв. Наведено порівняльні характеристики структури та мікротвердості модифікованих поверхонь досліджуваних сталей для двох технологій іонно-плазмового азотування. Металографічне дослідження структури поверхневих модифікованих шарів у поперечному перерізі показало наявність шаруватого азотованого шару, що складається з різних фаз і має різну глибину залежно від матеріалу зразка та режиму оброблення. Азотований шар сталі 12Х18Н10Т складався з чотирьох підшарів: верхнього «білого» нітридного шару, подвійного дифузійного шару та нижнього перехідного шару. Загальна глибина азотованого шару при зазначеному часі оброблення досягла 23 мкм, застосування порожнистого катода збільшило її на 26% до 29 мкм. Азотовані шари сталі Ст3 і сталі 45 складалися з двох підшарів – товстого “білого” нітридного шару і загальної дифузійного товщиною порядку 18 мкм. Мікротвердість азотованого шару сталі Ст3 становила 480 HV, збільшившись у 2,5 рази, а сталі 45 – 440 HV, збільшившись в 1,7 рази. Застосування порожнистого катода для цих сталей зменшує глибину азотованого шару, але при цьому мікротвердість збільшується за рахунок утворення товстішого та щільнішого нітридного шару на поверхні. Результати проведених досліджень можуть бути використані для зміцнення поверхонь сталевих деталей ракетно-космічної техніки, нанесення високоміцних покриттів.

Ключові слова: іонне азотування, жевріючий розряд, структура шару в поперечному перерізі, зміцнення, мікротвердість.

Список використаної літератури:

1. Loskutova T. V., Pogrebova I. S., Kotlyar S. M., Bobina M. M., Kapliy D. A., Kharchenko N. A., Govorun T. P. Physichni ta tekhnologichni parametry azotuvannya stali Х28 v seredovyschi amiaku. Journal nano-elektronnoi physiki. 2023. №1(15). s. 1-4.
2. Al-Rekaby D. W., Kostyk V., Glotka A., Chechel M. The choice of the optimal temperature and time parameters of gas nitriding of steel. Eastern-European journal of Enterprise Technologies. 2016. V. 3/5(81). P.44-49.
3. Yunusov A. I., Yesipov R. S. Vliyanie sostava gazovoy sredy na process ionnogo azotirovaniya martensitnoy stali 15Х16К5НР2МВФАБ-Ш. Vestnik nauki. 2023. №5(62). s. 854-863.
4. Zakalov O. V. Osnovy tertya i znoshuvannya u mashinah: navch. posibnik, vydavnytstvo TNTU im. I. Pulyuya, Ternopil. 2011. 332 s.
5. Kindrachuk M. V., Zagrebelniy V. V., Khizhnyak V. G., Kharchenko N. A. Technologichni aspeckty zabespechennya pratsezdatnosti instrument z shvydkorizalnykh staley. Problemy tertya ta znoshuvannya. 2016. №1 (70). S. 67-78.
6. Skiba M. Ye., Stechishyna N. M., Medvechku N. K., Stechishyn M. S., Lyukhovets’ V. V. Bezvodneve azotuvannya u tliyuchomu rozryadi, yak metod pidvyschennya znosostiykisti konstruktsiynykh staley. Visn. Khmelnitskogo natsionalnogo universitetu. 2019. №5. S. 7-12.
7. Axenov I. I. Vakkumno-dugovye pokrytiya. Technologiya, materialy, struktura i svoistva. Kharkov, 2015. 379 s.
8. Pastukh I. M., Sokolova G. N., Lukyanyuk N. V. Azotirovanie v tleyuschem razryade: sostoyanie i perspektyvy. Problemy trybologii. 2013. №3. S. 18-22.
9. Pastukh I. M. Teoriya i praktika bezvodorodnogo azotirovanniya v tleuschem razryade: izdatelstvo NNTs KhFTI. Kharkov, 2006. 364 s.
10. Sagalovich O. V., Popov V. V., Sagalovich V. V. Plasmove pretsenziyne azotuvannya AVINIT N detaley iz staley i splaviv. Technologicheskie systemy. 2019. №4. S. 50-56.
11. Kozlov A. A. Nitrogen potential during ion nitriding process in glow-discharge plasma. Science and Technique. 2015. Vol. 1. P. 79-90.
12. Nadtoka V., Kraiev M., Borisenko А., Kraieva V. Multi-component nitrated ion-plasma Ni-Cr coating. Journal of Physics and Electronics. 2021. №29(1). Р. 61–64. DOI 10.15421/332108.
13. Nadtoka V., Kraiev M., Borisenko A., Bondar D., Gusarova I. Heat-resistant MoSi2–NbSi2 and Cr–Ni coatings for rocket engine combustion chambers and respective vacuum-arc deposition technology/ 74th International Astronautical Congress (IAC-23-C2.4.2), Baku, Azerbaijan, 2-6 October 2023.
14. Kostik K. O., Kostik V. O. Porivnyalniy analiz vplyvu gazovogo ta ionno-plazmovogo azotuvannya na zminu struktury i vlastyvostey legovannoi stali 30Х3ВА. Visnik NTU «KhPI». 2014. №48(1090). S. 21-41.
15. Axenov I. I., Axenov D. S., Andreev A. A., Belous V. A., Sobol’ O.V. Vakuumno-dugovye pokrytiya: technologia, materialy, struktura, svoistva: VANT NNTs KhFTI, Kharkov. 2015. 380 s.
16. Pidkova V. Ya. Modyfikuvannya poverkhni stali 12Х18Н10Т ionnoyu implantatsieyu azotom. Technology audit and production reserves. 2012. Vol. 3/2(5). P. 51-52.
17. Kosarchuk V. V., Kulbovsliy I. I., Agarkov O. V. Suchasni metody zmitsnennya i pidvyschennya znosostiykosti par tertya. Ch. 2. Visn. Natsionalnogo transportnogo universytetu. 2016. Vyp. 1(34). S. 202-210.
18. Budilov V. V., Agzamov R. D., Ramzanov K. N. Issledovanie i razrabotka metodov khimiko-termicheskoy obrabotki na osnove strukturno-fasovogo modifitsirovaniya poverkhnisti detaley silnotochnymi razryadami v vakuume. Vestnik UGATU. Mashinostroenie. 2007. T. 9, №1(19). S. 140-149.
19. Abrorov A., Kuvoncheva M., Mukhammadov M. Ion-plasma nitriding of disc saws of the fiber-extracting machine. Modern Innovation, Systems and Technologies. 2021. Vol. 1(3). P. 30-35.
20. Smolyakova M. Yu., Vershinin D. S., Tregubov I. M. Issledovaniya vliyaniya nizkotemperaturnogo azotirovanniya na strukturno-fasoviy sostav i svoistva austenitnoy stali. Vzaimodeystvie izlecheniy s tverdym telom: materialy 9-oi Mezhdunarodnoy konferentsii (Minsk, 20-22 sentyabrya 2011 g.). Minsk, 2011. S. 80-82.
21. Adhajani H., Behrangi S. Plasma Nitriding of Steel: Topics in Mining, Metallurgy and Material Engineering by series editor Bergmann C.P. 2017. 186 p.
22. Fernandes B.B. Mechanical properties of nitrogen-rich surface layers on SS304 treated by plasma immersion ion implantation. Applied Surface Science. 2014. Vol. 310. P. 278-283.
23. Khusainov Yu. G., Ramazanov K. N., Yesipov R. S., Issyandavletova G. B. Vliyanie vodoroda na process ionnogo azotirovanniya austenitnoy stali 12Х18Н10Т. Vestnik UGATU. 2017. №2(76). S. 24-29.
24. Sobol’ O. V., Andreev A. A., Stolbovoy V. A., Knyazev S. A., Barmin A. Ye., Krivobok N. A. Issledovanie vliyaniya rezhimov ionnogo azotirovanniya na strukturu i tverdost’ stali. Vostochno-Yevropeyskiy journal peredovykh tekhnologiy. 2015. №2(80). S. 63-68.
25. Kaplun V. G. Osobennosti formirovanniya diffusionnogo sloya pri ionnom azotirovannii v bezvodorodnykh sredakh. FIP. 2003. T1, №2. S. 145.

Повний текст (PDF) || Зміст 2024 (1)

Завантажень статті: 13

Переглядів анотації:

857

Динаміка завантажень статті

Динаміка переглядів анотації

Географія завантаженнь статті

Країна	Місто	Кількість завантажень
США	Буфало; Чикаго; Ешберн; Даллас; Сіетл; Портленд	6
Німеччина	Фалькенштайн; Фалькенштайн	2
Франція		1
Unknown		1
Китай	Шеньчжень	1
Україна	Кременчук	1
Словаччина		1

Завантажень, переглядів по всім статтям

Статей, завантажень, переглядів по всім авторах

Статей, по всім підприємствах

Географія завантаженнь

Хмара тегів

24.1.2019 Пористі литі матеріали (газари). Варіанти їх застосування в РКТ

manager — Wed, 24 May 2023 16:01:02 +0000

24. Пористі литі матеріали (газари). Варіанти їх застосування в РКТ

Автори: Найдьон О. О., Іванов А. С.

Організація: ДП "КБ "Південне" ім. М. К. Янгеля", Дніпро, Україна

Сторінка: Kosm. teh. Raket. vooruž. 2019, (1); 163-170

DOI: https://doi.org/10.33136/stma2019.01.163

Мова: Російська

Анотація: Газари – новий вид пористих литих матеріалів, які виготовляють на основі металів та їх сплавів, деяких видів кераміки. В основі процесу лежить газоевтектичне перетворення у системі метал-водень. Процес дослідження і створення газарів було розпочато у 1979 році в Національній металургійній академії України та на цей час триває в таких країнах, як Україна, США, Китай, Японія, Південна Корея, Польща та ін. Технологічний процес виготовлення газарів полягає в тому, що заданий матеріал (метал, сплав, кераміка) розплавляють у атмосфері водню (або іншого активного газу) за певного тиску. Після насичення розплаву активним газом до необхідної концентрації починається процес кристалізації, під час якого запускається процес пороутворення. Оскільки ріст пор відбувається перпендикулярно до фронту кристалізації, то на їх розташування впливає орієнтація відведення тепла. Так, наприклад, для отримання радіальної пористості потрібно радіальне відведення тепла. Для одержання різних структур, крім процесу спрямованої кристалізації, важливим фактором є тиск у камері кристалізації, від якого також залежить морфологія газару. Порова структура газарів різноманітна. Є газари з поздовжніми, циліндричними, сферичними, конічними порами. Можна чергувати шари пористості і монолітного металу. Розміри пор газарів лежать у межах від 10 мкм до 10 мм за загальної пористості від 7 до 55 (75)%. Проте можна одержувати пори і меншого діаметра. Механічні властивості газарів мають низку переваг перед традиційними пористими матеріалами, які одержують різними способами. Подальше оброблення газарів не відрізняється від оброблення аналогічного непористого матеріалу, що також є перевагою перед традиційними пористими матеріалами. А в разі, якщо діаметр пор становить менше 50 мкм, спостерігається перевищення механічних властивостей газару у порівнянні з монолітним матеріалом такого ж хімічного складу. Це зумовлено тим, що пори утворювалися під час кристалізації і під час впливу тиску на газар, відбувається локальне зміцнення. На цей час газари вже застосовують як легкі та міцні конструкційні матеріали, фільтри, теплообмінники, демпфери, підшипники ковзання, каталізатори, фрикційні матеріали та ін. Використання газарів у ракетній техніці допоможе істотно зменшити масу елементів конструкції ракети-носія без зменшення міцнісних властивостей. Можливість зварювання та паяння газарів дозволяє застосувати їх у конструкціях паливних систем, систем подачі стиснених газів, а також компонентів палива, створювати на основі газарів фільтрувальні елементи, у тому числі системи розпилювання та змішування палива.

Ключові слова: газари, газоевтектичне перетворення, евтектика, пористість

Список використаної літератури:

1. Шаповалов В. И. Легирование водородом. – Д.: Журфонд, 2013. – 385 с.
2. Shapovalov V. TERMEC 2006 // International Conference on Processing and Manufacturing of Advanced Materials, July 4–8, 2006, Vancouver, Canada. – Р. 529.
3. Komissarchuk Olga, Xu Zhengbin, Hao Hai, Zhang Xinglu, Karpov V. Pore structure and mechanical properties of directionally solidified porous aluminum alloys // Research & Development.  Vol. 11, No.1, January 2014.
4. Карпов В. В., Карпов В. Ю. Влияние пористости на теплопроводность газаров // Теория и практика металлургии. – 2003. – № 4.

Повний текст (PDF) || Зміст 2019 (1)

Завантажень статті: 41

Переглядів анотації:

364

Динаміка завантажень статті

Динаміка переглядів анотації

Географія завантаженнь статті

Країна	Місто	Кількість завантажень
США	Бордман; Балтімор; Плейно; Майамі; Колумбус; Фінікс; Фінікс; Монро; Ашберн; Сіетл; Сіетл; Ашберн; Сіетл; Таппаханок; Портленд; Сан-Матео; Де-Мойн; Бордман; Бордман; Ашберн; Ашберн	21
Сінгапур	Сінгапур; Сінгапур; Сінгапур; Сінгапур; Сінгапур; Сінгапур; Сінгапур; Сінгапур; Сінгапур; Сінгапур	10
Unknown	;	2
Німеччина	Франкфурт на Майні; Фалькенштайн	2
Азербайджан	Баку	1
Великобританія	Лондон	1
Румунія	Волонтарі	1
Нідерланди	Амстердам	1
Литва	Шяуляй	1
Україна	Дніпро	1

Завантажень, переглядів по всім статтям

Статей, завантажень, переглядів по всім авторах

Статей, по всім підприємствах

Географія завантаженнь

Хмара тегів

4.2.2019 Числове моделювання поведінки пружних конструкцій з локальними підкріпними елементамии

manager — Mon, 15 May 2023 15:45:37 +0000

4. Числове моделювання поведінки пружних конструкцій з локальними підкріпними елементамии

Автори:

Гудрамович В. С.², Гарт Е. Л.³, Струнін К. А.¹

Організація:

ДП “КБ “Південне” ім. М. К. Янгеля”, Дніпро, Україна¹; Інститут технічної механіки НАНУ та ДКАУ, Дніпро, Україна²; Дніпровський національний університет ім. Олеся Гончара, Дніпро, Україна³

Сторінка: Kosm. teh. Raket. vooruž. 2019 (2); 25-34

DOI: https://doi.org/10.33136/stma2019.02.025

Мова: Російська

Анотація: Різноманітні включення, підкріплення, порушення суцільності (отвори, пори, тріщини) є чинниками, що зумовлюють неоднорідність структури, і є характерними для елементів конструкцій і споруд різних галузей сучасної техніки, зокрема ракетно-космічної. Вони значно впливають на процеси деформування та призводять до концентрації напруг, що може викликати локальні руйнування або появу недосконалостей форми, що унеможливлює подальшу експлуатацію конструкції. Матеріали, які було використано під час створення конструкцій, також неоднорідні за своєю структурою. Включення можуть моделювати тонкі підкріплювальні елементи, накладки, зварні або клейові з’єднання. Потреба у врахуванні наявності тонких включень виникає також під час дослідження фазових перетворень матеріалів, наприклад під час формування мартенситних структур. Дослідження деформування різноманітних тіл із включеннями має важливе значення у процесах порошкової технології, керамічного виробництва тощо, в яких відбувається спікання за великих температур порошку, який було спресовано під високим тиском. Для багатьох галузей техніки перспективним є використання поверхневого зміцнення, що підвищує працездатність елементів конструкції. Важливим є розроблення дискретного зміцнення, яке здійснюється за допомогою технологічних схем певного виду. Під час моделювання впливу дискретних зміцнень на напружено-деформований стан елементів конструкцій їх також можна розглядати як включення особливої структури. Включення можуть моделювати також смужкуватість феритно-перлітної структури у мікроструктурі, що пов’язана з попереднім складним навантаженням під час пластичного деформування матеріалів. Під час досліджень доцільно використовувати числові методи, які є універсальними та застосовними для об’єктів різної форми, розмірів, а також для різних видів навантаження. До основних числових методів належать методи скінченних різниць, граничних елементів, варіаційно-сітковий, скінченних елементів, локальних варіацій. За допомогою пакета ANSYS проведено комп’ютерне моделювання поведінки елемента конструкції ракетно-космічної техніки – прямокутної пластини з двома протяжними пружними включеннями різної жорсткості, що моделюють пружні неоднорідності конструкцій та матеріалів.

Ключові слова: метод скінченних елементів, міцність, включення, комп’ютерне моделювання

Список використаної літератури:

Повний текст (PDF) || Зміст 2019 (2)

Завантажень статті: 39

Переглядів анотації:

135

Динаміка завантажень статті

Динаміка переглядів анотації

Географія завантаженнь статті

Країна	Місто	Кількість завантажень
США	Бордман; Матаван; Балтімор; Північний Берген; Плейно; Колумбус; Колумбус; Фінікс; Фінікс; Лос Анджелес; Монро; Ашберн; Сіетл; Ашберн; Ашберн; Сіетл; Таппаханок; Сан-Матео; Сан-Матео; Сан-Матео; Де-Мойн; Де-Мойн; Бордман; Бордман; Ашберн	25
Сінгапур	Сінгапур; Сінгапур; Сінгапур; Сінгапур; Сінгапур; Сінгапур	6
Китай	Шанхай	1
Фінляндія	Гельсінкі	1
Unknown		1
Канада	Монреаль	1
Німеччина	Фалькенштайн	1
Румунія	Волонтарі	1
Нідерланди	Амстердам	1
Україна	Дніпро	1