Результати пошуку “gas” – 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

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: 10

Переглядів анотації:

497

Динаміка завантажень статті

Динаміка переглядів анотації

Географія завантаженнь статті

Країна	Місто	Кількість завантажень
США	Матаван; Фінікс; Ашберн; Де-Мойн; Бордман	5
Україна	Київ; Дніпро	2
Фінляндія	Гельсінкі	1
Сінгапур	Сінгапур	1
Нідерланди	Амстердам	1

Завантажень, переглядів по всім статтям

Статей, завантажень, переглядів по всім авторах

Статей, по всім підприємствах

Географія завантаженнь

Хмара тегів

8.1.2024 ТЕОРЕТИКО-ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ОЦІНЮВАННЯ ЕРОЗІЙНОГО ГОРІННЯ ЗАРЯДУ ТВЕРДОГО РАКЕТНОГО ПАЛИВА

manager — Mon, 17 Jun 2024 08:41:58 +0000

8. Теоретико-експериментальне оцінювання ерозійного горіння заряду твердого ракетного палива

Автори: Таран М. В., Мороз В. Г.

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

Сторінка: Kosm. teh. Raket. vooruž. 2024, (1); 72-77

Мова: Українська

Анотація: Високі вимоги до рівня витратно-тягових характеристик, що ставлять до сучасних твердопаливних двигунів в умовах жорстких масово-габаритних обмежень, потребують високого рівня заповнення камери згоряння твердим паливом. При цьому в процесі горіння заряду часто реалізується режим «ерозійного» горіння (збільшення швидкості горіння зі зростанням швидкості потоку продуктів згоряння твердого палива в каналі заряду). Зазначений режим може відігравати як негативну (нерозрахункове підвищення тиску в камері), так і позитивну роль (наприклад, збільшення тягоозброєності під час старту ракети). Це явище характерне для маршових двигунів ракет різного призначення (ракетні системи залпового вогню, зенітні керовані ракети, тактичні й авіаційні, стартово-розгінні ступені). Запропоновано методику розрахунку внутрішньобалістичних характеристик твердопаливного двигуна за наявності ерозійного горіння, яка потребує відносно незначних затрат часу та ресурсів. Методика базується на еквідистантній моделі горіння заряду з розбиванням його по довжині на ряд ділянок. Для кожного моменту часу роботи двигуна проводять розрахунок поверхні горіння та площі прохідного перерізу каналу кожної окремої ділянки з урахуванням впливу ерозійного ефекту, загальну поверхню горіння обчислюють як суму поверхонь горіння всіх ділянок. Швидкість газового потоку в каналі заряду на кожній ділянці визначають за допомогою газодинамічних функцій. Масова витрата двигуна є сумою масоприходів від усіх ділянок, при цьому швидкість горіння на кожній ділянці обчислюють з відповідним коефіцієнтом ерозії. Проведено розрахунки тиску в камері згоряння з використанням чотирьох варіантів моделей ерозійного горіння, запропонованих різними авторами. Усі моделі показали достатню для проєктної оцінки збіжність з результатами випробувань експериментального РДТП (зокрема, за рівнем максимального тиску та часу роботи). Обрана за результатами модель ерозійного горіння може бути використана під час проєктування нових двигунів на подібному за хімічним складом твердому паливі з подальшим уточненням параметрів цієї моделі на тестових зразках.

Ключові слова: ракетний двигун, тверде паливо, ерозійне горіння, внутрішньобалістичні характеристики

Список використаної літератури:

Arkhipov V. Erosionnoe gorenie condensirovannykh system. Sb. tr. ІХ Vserossiyskoy nauch. conf. 2016 g. (FPPSM-2016). Tomsk, 2016.
Mukunda S., Paul P. J. Universal behaviour in erosive burning of solid propellants. Combustion and flame, 1997.
Sabdenov K. , Erzda M., Zarko V. Ye. Priroda i raschet skorosti erozionnogo goreniya tverdogo raketnogo topliva. Inzhenerniy journal: nauka i innovatsii, 2013. Vyp. 4.
Evlanova A., Evlanov A. A., Nikolaeva Ye. V. Identifikatsiya parametrov erozionnogo goreniya topliva po dannym ognevykh stendovykh ispytaniy. Izvestiya TulGU. Tekhn. nauki. 2014. Vyp. 12, ch. 1.
Yanjie Ma, Futing Bao, Lin Sun, Yang Liu, and Weihua Hui. A New Erosive Burning Model of Solid Propellant Based on Heat Transfer Equilibrium at Propellant Surface. Hindawi International Journal of Aerospace Engineering, Vol. 2020, Article ID 8889333.
Williams, Forman A., Combustion Theory. The Benjamin/Cummings Publishing , Menlo Park, 1985.
Irov Yu. D., Keil E. V., Maslov B.N., Pavlukhin Yu. A., Porodenko V. V.,
Stepanov Ye. A. Gasodynamicheskie funktsii. Mashinostroenie, Moskva, 1965.
William Orvis. EXCEL dlya uchenykh, inzhenerov i studentov. Kiev: «Junior», 1999.

Повний текст (PDF) || Зміст 2024 (1)

Завантажень статті: 14

Переглядів анотації:

228

Динаміка завантажень статті

Динаміка переглядів анотації

Географія завантаженнь статті

Країна	Місто	Кількість завантажень
США	Матаван; Фінікс; Сіетл; Ашберн; Де-Мойн; Бордман; Ашберн	7
Україна	Київ; Дніпро	2
Сінгапур	Сінгапур; Сінгапур	2
Фінляндія	Гельсінкі	1
Монголія		1
Нідерланди	Амстердам	1

Завантажень, переглядів по всім статтям

Статей, завантажень, переглядів по всім авторах

Статей, по всім підприємствах

Географія завантаженнь

Хмара тегів

7.1.2019 Досвід розроблення та застосування генераторних систем наддування баків ракет-носіїв на висококиплячих компонентах

manager — Thu, 25 May 2023 12:09:38 +0000

7. Досвід розроблення та застосування генераторних систем наддування баків ракет-носіїв на висококиплячих компонентах

Автори: Волошин М. Л., Куда С. А., Логвиненко А. І., Мащенко О. М., Шевцов Є. І.

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

Сторінка: Kosm. teh. Raket. vooruž. 2019, (1); 45-53

DOI: https://doi.org/10.33136/stma2019.01.045

Мова: Російська

Анотація: Узагальнено багаторічний досвід проектування, експериментального відпрацювання і застосування генераторних систем наддування паливних баків ракет-носіїв на азотному тетраоксиді і несиметричному диметилгідразині. Заміна газобалонних систем наддування на генераторні на ракетах-носіях 15А14, 15А15, 11К68 (8К67), 15А18М істотно спростила експлуатацію, знизила масу пневмогідравлічної системи подачі щонайменше у два рази, а їх вартість – у п’ять разів. Показано характерні етапи створення і впровадження генераторних систем наддування: розроблення генераторів, їх експериментальне відпрацювання; дослідження складу і параметрів газу. Важливими кроками стали розроблення методології розрахунку параметрів систем наддування, за допомогою якої досягнуто істотних покращень їх характеристик, поява високоефективної високотемпературної (до ~1000 оС) системи наддування бака з несиметричним диметилгідразином, дослідження ступеня впливу кожного з параметрів системи наддування на тиск. Урахування кореляційного зв’язку витрати з температурою генераторного газу дало змогу покращити енергетичні характеристики, а також спростити експериментальне відпрацювання системи наддування та зменшити його обсяг. Описано важливу роль конструкції розпилювачів газу у формуванні параметрів системи наддування, показано їх перспективні варіанти з урахуванням впливу перевантаження, зміни температури, тиску і рівня палива у баку. Значущим етапом розвитку генераторних систем наддування стало ефективне застосування високотемпературного наддування бака пального із заглибленою рушійною установкою. При цьому вперше було виявлено ефект механічної температурної дестратифікації палива у баках, що виникає під час вимкнення рушійних установок. Завдяки йому підвищено енергетичні характеристики РН «Днепр». Вдалі технічні рішення щодо систем наддування було захищено ~80 авторськими свідоцтвами та патентами на винаходи, з яких близько сорока успішно впроваджено.

Ключові слова: система наддування, газогенератор, розпилювач, рушійна установка, бак, тиск газу, температура газу

Список використаної літератури:

1. Беляев Н. М. Системы наддува топливных баков ракет. – М.: Машиностроение, 1976. – 336 с.
2. Логвиненко А. И. Основные направления совершенствования ПГС современных РН // Докл. Межд. астронавт. конгр. IAA. – C4.1 IAC-63. – Неаполь, Италия, 2012.
3. Козлов А. А., Новиков В. Н., Соловьев Е. В. Системы питания и управления жидкостных ракетных двигательных установок. – М.: Машиностроение, 1988. – 352 с.
4. Логвиненко А. И. Тенденции развития систем наддува топливных баков РН // Тез. докл.Междунар. астронавт. конгр. IAC–05–C4.1.10, IAC-56. – Фукуока, Япония, 2005.
5. Logvinenko A. Gas-generation pressurization system experimental development method of the LV propellant tanks // Acta Astronautica. –2009. – AA3161. – №64. – Р. 84-87.
6. Иваницкий Г. М., Логвиненко А. И., Ткачев В. А. К вопросу расчета температуры газа наддува в баках ракет // Системне проектування аерокосмічної техніки. – 2001. – Т. III. – С. 44-47.
7. Пат. 72330 Україна, МПК (2006) F02K 9/44 (2006.1), F02K 11/00, В64Д 37/00. Спосіб вироблення залишку палива в рушійній установці рідинної ракети / Іваницький Г. М., Кубанов С. М., Логвиненко А. І., Юшин Г. І.; заявник і власник ДП “КБ “Південне”. – №20021210267; заявл. 18.12.2002; опубл.15.02.2005, Бюл. №2/2005.
8. Волошин М. Л., Куда С. А., Михальчишин Р. В. Комплекс мероприятий по повышению энергетических характеристик РН //Космическая техника. Ракетное вооружение:Сб. науч.-техн. ст. – Днепр: ГП КБ «Южное». – 2017. – Вып. 2. – С. 29-34.

Повний текст (PDF) || Зміст 2019 (1)

Завантажень статті: 33

Переглядів анотації:

292

Динаміка завантажень статті

Динаміка переглядів анотації

Географія завантаженнь статті

Країна	Місто	Кількість завантажень
США	Бордман; Матаван; Балтімор; Плейно; Фінікс; Монро; Ашберн; Сіетл; Сіетл; Ашберн; Сіетл; Таппаханок; Сан-Матео; Сан-Матео; Сан-Матео; Де-Мойн; Бордман; Бордман; Уест-Лафейєтт	19
Сінгапур	Сінгапур; Сінгапур; Сінгапур; Сінгапур; Сінгапур; Сінгапур; Сінгапур	7
Україна	Дніпро; Дніпро	2
Камбоджа	Пномпень	1
Фінляндія	Гельсінкі	1
Великобританія	Лондон	1
Румунія	Волонтарі	1
Нідерланди	Амстердам	1