МАТЕМАТИЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ЩОДО ПІДВИЩЕННЯ НАДІЙНОСТІ МЕХАНІЧНОГО ОБЛАДНАННЯ СТАНА ГАРЯЧОГО ПРОКАТУВАННЯ 1680
DOI:
https://doi.org/10.31319/2519-8106.2(53)2025.342837Ключові слова:
саморозповсюджувальний високотемпературний синтез, термодинамічне моделювання, шворень, ножиці, захисні покриття, зносостійкість, математичне моделюванняАнотація
У статті досліджено поверхневе зміцнення відповідальних елементів металургійного устаткування, з використанням функціонально активних шихт при нестаціонарних температурних умовах, яке спрямовано на підвищення їх експлуатаційної надійності та ресурсу роботи. Як об’єкт дослідження обрано шворінь поворотного важеля летючих ножиць стана гарячої прокатки типу 1680, виготовлений зі сталі 40Х. Зміцнення поверхні шворня поворотного важеля, здійснювали із застосуванням функціонально активних шихт на основі хрому, легованих бором при нестаціонарних температурних умовах. Конструктивно вузол летючих ножиць цього типу реалізує кривошипно-важільну кінематичну схему, у якій шворінь виконує функцію осьового шарніра між поворотним важелем і тримачем ножа, забезпечуючи точність та стабільність його руху під час високошвидкісного різання. Проведене моделювання та експериментальні дослідження дозволили визначити вплив складу легуючих компонентів функціонально-активної шихти на параметри зносостійкості при умовах тертя ковзання. Дослідження фазового складу отриманих хромованих покриттів легованих бором дифузійних шарів, дозволило визначити, що на поверхні оброблюємого шворня поворотного важеля, формуються дифузійні шари, що мають у своєму складі фази (Fe,Cr,Al)2B з вкрапленням FeB, Fe3Al і тв. розчин В, Cr, Al в α-залізі. При T більше 800 K мольна частка конденсованої фази стабілізується на постійному рівні, що вказує на перебіг реакцій у інтервалі 800–1600 K з утворенням виключно конденсованих продуктів без зміни стехіометричного балансу газової фази. Варіюючи вміст бору та амонієвих газотранспортних агентів у порошковій шихті, формуються сполуки (BH, BH₂, BH₃, BF, BF₂, BF₃, BHF, BH₂F, BI, BI₂, BI₃) та конденсовані фази (B(c), Al₂O₃(c), BN(c), AlF₃(c), AlN(c), Cr(c)). Отримано регресійні залежності, що описують взаємозв’язок між концентрацією легувальних елементів та триботехнічними характеристиками зміцненого шару, що створює наукові передумови для оптимізації складу порошкових сумішей і режимів термообробки при підвищенні довговічності деталей вузлів гарячої прокатки.
Посилання
Kucherenko, Yu. S. (2022). Suchasni tekhnolohiyi nanesennya pokryttiv [Modern technologies of coating application]. Visnyk Khmelnytskoho natsionalnoho universytetu, (3), 89–91. https://doi.org/10.31891/2307-5732-2022-309-3-89-91
Zhang, Z., Wang, L., & Li, Q. (2019). High-performance coatings for industrial applications. Journal of Coating Technology, 21(5), 1024–1035. https://doi.org/10.1007/s11998-019-00264-1
Sereda, B. P., Bannikov, L. P., Nesterenko, S. V., Kruhlak, I. V., Haidaienko, O. S., & Sereda, D. B. (2019). Poverkhneve zmitsnennia materialiv, shcho pratsiuiut v umovakh kompleksnoho vplyvu ahresyvnykh rechovyn [Surface strengthening of materials operating under complex influence of aggressive substances]. Dniprovskyi derzhavnyi tekhnichnyi universytet.
Muthiah, P., Palaniappan, G., & Raj, S. (2022). Boriding of steels: Improvement of mechanical properties – A review. High Temperature Material Processes, 26(2), 1–15. https://doi.org/10.1615/HighTempMatProc.2022041805
Dang, M. N., Singh, S., King, H. J., Navarro-Devia, J. H., Le, H., Pattison, T. G., Hocking, R. K., Wade, S. A., Stephens, G., & Papageorgiou, A. I. (2024). Surface enhancement of titanium-based coatings on commercial hard steel cutting tools. Crystals, 14(5), Article 470. https://doi.org/10.3390/cryst14050470
Xie, Y., Medvedovski, E., Joyce, L., Simonton, D., & Frishholz, E. (2024). Assessing boronized and aluminized thermal diffusion coatings in molten chloride salt and molten sodium environments. Surface and Coatings Technology, 487, Article 130973. https://doi.org/10.2139/ssrn.4775692
Merlo, A., & Leonard, G. (2021). Magnetron sputtering vs. electrodeposition for hard chrome coatings: A comparison of environmental and economic performances. Materials, 14(14), Article 3823. https://doi.org/10.3390/ma14143823
Sereda, B. P. (2009). Obrabotka metallov davleniem [Metal forming]. Zaporizka derzhavna inzhenerna akademiya.
Danchenko, V. M. (2006). Obrabotka metallov davleniem [Metal forming]. Porohy.
Zhang, Z., Wang, L., & Li, Q. (2019). High-performance coatings for industrial applications. Journal of Coating Technology, 21(5), 1024–1035. https://doi.org/10.1007/s11998-019-00264-1
Montgomery, D. C. (2017). Design and analysis of experiments (9th ed.). John Wiley & Sons.
Prykhozko, M. A., & Herasymov, H. H. (2008). Termodynamika ta teploperedacha [Thermodynamics and heat transfer]. Natsionalnyi universytet vodnoho hospodarstva ta pryrodokorystuvannya.
Кучеренко Ю. С. Сучасні технології нанесення покриттів // Вісник Хмельницького наці-онального університету. – 2022. – № 3 (309). – С. 89–91. – DOI: 10.31891/2307-5732-2022-309-3-89-91.
Zhang Z. High-performance coatings for industrial applications / Z. Zhang, L. Wang, Q. Li // Journal of Coating Technology. – 2019. – Vol. 21, no. 5. – P. 1024–1035. – DOI: 10.1007/s11998-019-00264-1.
Поверхневе зміцнення матеріалів, що працюють в умовах комплексного впливу агресив-них речовин : монографія / Б. П. Середа, Л. П. Банніков, С. В. Нестеренко [та ін.]. – Кам’янське : Дніпровський державний технічний університет, 2019. – 170 с.
Boriding of steels: improvement of mechanical properties – a review / P. Muthiah, G. Palaniappan, S. Raj // High Temperature Material Processes: An International Quarterly of High-Technology Plasma Processes. – 2022. – Vol. 26, iss. 2. – P. 1–15. – DOI: 10.1615/HighTempMatProc.2022041805.
Surface enhancement of titanium-based coatings on commercial hard steel cutting tools / M. N. Dang, S. Singh, H. J. King [et al.] // Crystals. – 2024. – Vol. 14, iss. 5, art. 470. – P. 1–15. – DOI: 10.3390/cryst14050470.
Assessing boronized and aluminized thermal diffusion coatings in molten chloride salt and molten sodium environments / Y. Xie, E. Medvedovski, L. Joyce [et al.] // Surface and Coatings Technology. – 2024. – Vol. 487, art. 130973. – DOI: 10.2139/ssrn.4775692.
Magnetron sputtering vs. electrodeposition for hard chrome coatings: a comparison of environmental and economic performances / A. Merlo, G. Leonard // Materials. – 2021. – Vol. 14, iss. 14, art. 3823. – DOI: 10.3390/ma14143823.
Обробка металів тиском : навч. посіб. для студентів ВНЗ / Б. П. Середа ; Запорізька держ. інженерна академія. – Запоріжжя : Видавництво Запорізької держ. інж. акад., 2009. – 342 с. – ISBN 978-966-8462-11-5.
Обробка металів тиском : навч. посіб. для студентів вищих навч. закладів за напрямком «Металургія» / В. М. Данченко. – Дніпро : Пороги, 2006. – 183 с. – ISBN 996-525-716-1.
Zhang Z. High-performance coatings for industrial applications / Z. Zhang, L. Wang, Q. Li // Journal of Coating Technology. – 2019. – Vol. 21, no. 5. – P. 1024–1035. – DOI: 10.1007/s11998-019-00264-1.
Design and analysis of experiments / D. C. Montgomery. – 9th ed. – New York : John Wiley & Sons, 2017. – 640 p. – ISBN 978-1-119-32093-1.
Термодинаміка та теплопередача : навч. посіб. / М. А. Приходько, Г. Г. Герасимов. – Рі-вне : НУВГП, 2008. – 250 с. : іл.
##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).
