МОДЕЛЮВАННЯ ТА ОПТИМІЗАЦІЯ ОТРИМАННЯ ПОКРИТТІВ, ЛЕГОВАНИХ ХРОМОМ З ВИКОРИСТАННЯМ КПС
DOI:
https://doi.org/10.31319/2519-8106.2(47)2022.268407Ключові слова:
математичне моделювання, зносостійкість, композиційні порошкові середовища, температура, оптимізація, мікротвердістьАнотація
Сучасні умови експлуатації деталей машин, агрегатів, обладнання, інструмента та механізмів висувають підвищені вимоги до їх фізико-механічних характеристик та робочого ресурсу. У зв’язку з цим велике значення мають властивості їх поверхневого шару та набуває актуальність розробка нових технологій зміцнення деталей з конструкційних матеріалів. Для обробки виробів з вуглецевих та легованих сталей широко застосовують методи створення різноманітних функціональних покриттів. Покриття — локально змінений поверхневий шар, що характеризується певним хімічним та структурно-фазовим складом, який якісно відрізняється від матеріалу основи. Метою роботи є пошук раціональних композиційних порошкових середовищ, що дозволяє сформувати зносостійкі захисні шари на конструкційних матеріалах з різним вмістом вуглецю з використанням технологічних процесів ЕСД В якості оптимізуючого фактору прийнято поверхневу твердість, що прямопропорційно впливає на зносостійкість в умовах різних видів тертя. Вирішення цієї задачі дозволяє забезпечити довговічність обладнання в умовах коксохімічного виробництва та деталях комунального підприємства «Водоканал».
У результаті регресійного аналізу отримуються рівняння, що показують залежність зносостійкості захисних покриттів від режиму теплового самозаймання та вмісту легуючих елементів. У результаті розрахунків отримуються наступні рівняння: Y1 = 87,6 – 1,3Х1 – 1,3Х2 – 0,6 Х3 – 1,5 Х12 + 1,5Х22 + 3Х32 – 0,875Х1Х2 + 2,125Х1Х3 – 0,25Х2Х3. Перевірка адекватності моделей показує, що їх можна використовувати для прогнозування функцій відгуку при будь-яких значеннях факторів, що перебувають між верхнім і нижнім рівнями. За допомогою математичного планування експерименту значно зменшується кількість досліджень необхідних для розрахунку коефіцієнтів рівняння регресії та отримання адекватної моделі, яка характеризує вплив елементів КПС на експлуатаційні властивості сталей з легованими захисними покриттями. Поверхні відгуку отриманих математичних моделей представлено тривимірною графічною залежністю.
За результатами досліджень, виявлено, що у порівнянні з покриттями отриманими в ізотермічних умовах мікротвердість сталі 45 з покриттями отриманими в КПС вища в 1,8—2,0 рази.
Посилання
Samsonov G.V., Epin A.P. (1973) Tugoplavkie pokrytiya [Refractory coatings]. M: Me-tallurgy.
Firstov S. O. (2020). Uspіhi materіaloznavstva [Successes in materials science]. Kyiv: IPM named after I.M. Frantsevich of the National Academy of Sciences of Ukraine. (1), 3–7
Xiaocyu D., Grechanyuk M.I., Kucherenko P.P., Melnyk A.G., Grechanyuk I.M., Baglyuk G.A. (2019) Promislove elektronno-promeneve obladnannya dlya nanesennya zahisnih pokrittіv (oglyad). [Industrial electron beam equipment for applying protective coatings (review)]. Powder metallurgy. Kyiv: IPM named after I.M. Frantsevich National Academy of Sciences of Ukraine, (1(2)), 140–154
Trefilova N.V. (2014) Analiz sovremennyh metodov naneseniya zashchitnyh pokrytij [Analysis of modern methods of applying protective coatings]. Modern science-intensive technologies. (10). 67
Dombrovsky Y. M., Stepanov M.S. (2011) Novye aspekty himiko-termicheskoj obrabotki metallov v poroshkovyh sredah [New aspects of chemical-thermal treatment of metals in powder media]. Bulletin of DSTU, (8(59)), 1217–1221
Shatinsky V.F., Nesterenko A.I.(1988) Zashchitnye diffuzionnye pokrytiya [Protective diffusion coatings]. K:Science thought.
Sereda B.P., Kalinina N.E., Kruglyak I.V. (2004) Poverhneve zmіcnennya materіalіv: Monografіya [Surface strengthening of materials] (Monograph). Zaporizhzhia: RVV ZDIA.
Beresnev V.M., Tolok V.T., Gritsenko V.I. Pokrytiya na osnove tugoplavkih soedinenij, osazhdaemyj iz potokov metallicheskoj plazmy vakuumnoj dugi [Coatings based on refractory compounds deposited from vacuum arc metal plasma flows], PSE (1(3-4)), 237–257
Petrova L.G., Alexandrov V.A., Demin P.E. (2011) Kombinirovannaya tekhnologiya diffuzionnogo nasyshcheniya metallami uglerodistyh stalej, sovmeshchennaya s gidroplazmennym azotirovaniem [Combined technology of diffusion saturation of carbon steels with metals, combined with hydroplasmic nitriding]. Bulletin of KHNADU, (54), 52–59
Imbirovich N.Y., Klapkiv M.D., Posuvaylo V.M., Povstyanoi O.Y. (2015) Vlastivostі oksidokeramіchnih pokrittіv na magnієvih ta titanovih splavah, sintezovanih v elektrolіtnіj plazmі [Properties of oxide ceramic coatings on magnesium and titanium alloys synthesized in electrolytic plasma], Powder metallurgy, (1/2), 54–60
Dolgov N.A., Buketova N.N. (2012) Osobennosti izmereniya ostatochnyh napryazhenij v polimernyh kompozicionnyh pokrytiyah [Peculiarities of measuring final stresses in polymer composite coatings]. Scientific Bulletin of the Kherson State Maritime Academy, (1(6)), 235–242
Sereda B.P., Palekhova I.V., Kruglyak I.V. (2017) Modelirovanie osnovnyh zakono-mernostej formirovaniya hromirovannyh i titano-hromirovannyh pokrytij na stalyah pri nestacionarnyh temperaturnyh usloviyah [Modeling of the main regularities of the formation of chromium and titanium-chromium coatings on steels under non-stationary temperature conditions]. Mathematical modeling, (1(36)), 36–39
Самсонов Г.В.,Эпин А.П. Тугоплавкие покрытия. М.: Металлургия, 1973. 400 с.
Фірстов С.О. Успіхи матеріалознавства. Київ: ІПМ ім. І.М. Францевича НАН України, 2020. №1. C. 3–7.
Сяоcю Д., Гречанюк М.І., Кучеренко П.П., Мельник А.Г., Гречанюк І.М., Баглюк Г.А. Промислове електронно-променеве обладнання для нанесення захисних покриттів (огляд). Порошкова металургія. Київ: ІПМ ім. І.М. Францевича НАН України, 2019. №01/02.
C. 140–154.
Трефилова Н.В. Анализ современных методов нанесения защитных покрытий. Современные наукоёмкие технологии. 2014. № 10. 67 с.
Домбровский Ю.М., Степанов М. С. Новые аспекты химико-термической обработки металлов в порошковых средах. Вестник ДГТУ. 2011. Т. 11, № 8(59), Вып. 1. С. 1217–1221.
Шатинский В.Ф., Нестеренко А.И. Защитные диффузионные покрытия. К.: Наукова думка, 1988. 272 с.
Середа Б.П., Калініна Н.Є., Кругляк І.В. Поверхневе зміцнення матеріалів: Моногра-фія. Запоріжжя: РВВ ЗДІА, 2004. 230 с.
Береснев В.М., Толок В.Т., Гриценко В.И. Покрытия на основе тугоплавких соедине-ний, осаждаемый из потоков металлической плазмы вакуумной дуги. ФІП ФИП PSE т. 1, № 3 – 4, vol. 1, No. 3–4. С. 237–257
Петрова Л.Г., Александров В.А., Демин П.Е. Комбинированная технология диффузионного насыщения металлами углеродистых сталей, совмещенная с гидроплазменным азотированием. Вестник ХНАДУ, вып. 54, 2011. С. 52–59
Імбірович Н.Ю., Клапків М.Д., Посувайло В.М., Повстяной О.Ю. Властивості оксидокерамічних покриттів на магнієвих та титанових сплавах, синтезованих в електролітній плазмі. Порошкова металургія. 2015. № 1/2. С.54–60.
Долгов Н.А., Букетова Н.Н. Особенности измерения остаточных напряжений в полимерных композиционных покрытиях. Науковий вісник Херсонської державної морської академії. 2012. №1(6). С. 235–242.
Середа Б.П., Палехова И.В., Кругляк И.В. Моделирование основных закономерностей формирования хромированных и титано-хромированных покрытий на сталях при нестационарных температурных условиях. Математичне моделювання. 2017. Вип. 1(36). С. 36–39.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
