Дослідження впливу хімічного складу на механічні властивості виливків із сірого чавуну методами математичної статистики
Loading...
Date
2024-01-18
Authors
Шевченко Богдан Петрович
Shevchenko Bohdan
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
ЦНТУ
Abstract
Метою дослідження є вивчення впливу хімічного складу на механічні властивості виливків із сірого чавуну. Дослідження виконувалось методами математичної статистики – методом найменших квадратів і кореляційним аналізом в середовищі Місrosoft Offis Excel та MathCAD.
Отримані рівняння регресій залежностей механічних властивостей сірого чавуну від хімічного складу. Встановлена тіснота зв’язку між досліджуваними параметрами, встановлено характер впливу вуглецю, кремнію, марганцю, сірки на механічні властивості сірого чавуну. Встановлений оптимальний склад чавуну.
Показано, що суттєвий влив на механічні властивості має сумарний вміст вуглецю і кремнію. Це дозволяє регулювати хімічний склад для поліпшення міцності і твердості виливків із сірого чавуну.
Запропоновано відповідно оптимальний хімічний склад сірого чавуну для дослідження механічних властивостей.
The purpose of the study is to study the influence of the chemical composition on the mechanical properties of gray iron castings.
The research was carried out using the methods of mathematical statistics - the method of least squares and correlation analysis in the environment of Microsoft Office Excel and MathCAD.
Derivation of the regression equation of the dependences of the mechanical properties of gray cast iron on the chemical composition. The closeness of the connection between the investigated parameters was established, and the nature of the influence of carbon, silicon, manganese, and sulfur on the mechanical properties of gray cast iron was established. The optimal composition of cast iron is established.
It is shown that the total content of carbon and silicon has a significant influence on the mechanical properties. This allows you to adjust the chemical composition to improve the strength and hardness of gray iron castings.
The optimal chemical composition of gray cast iron for the study of mechanical properties is proposed.
Description
Актуальність теми
Нині вагоме значення мають дослідження, які направлені на покращення якості і зниження вартості виливків із чавуну, як основного конструкційного матеріалу, який виготовляють в Україні приблизно 21, 675 млн.т, це 1,71% від світового виробництва чавуну.
Застосування виливків із сірого чавуну натепер в машинобудівній промисловості дає змогу підвищити зносостійкість і експлуатаційні властивості деталей машин, що в свою чергу також підвищує надійність конструкцій та деталей і машин для галузі машинобудування України.
Наразі значно виріс інтерес до проблем лиття чавуну – формування структури і механічних властивостей чавуну.
Важливим показником якості сірого чавуну є його механічні властивості, які залежать від його хімічного складу і структури та визначених технологічних процесів плавки і отримання форм.
Для аналізу процесів формування структури і механічних властивостей велика увага приділяється теорії кристалізації. Вивчення теорії кристалізації в процесах лиття дуже тісно пов’язано з дослідженням закономірностей структури і механічних властивостей в залежності від хімічного складу чавуну.
Дослідження чавунів нині показують, що в процесах отримання чавунного литва необхідно надавати важливого значення прийомам та методам коригування хімічного складу чавуну.
Основні направлення роботи – це визначення оптимальних технологічних параметрів, які дозволяють регулювати хімічний склад і структуру виливків з метою покращення їх якості і зниження вартості.
З вищевикладеного матеріалу дослідження по вивченню впливу хімічного складу на механічні властивості виливків із сірого чавуну видно, що це питання є актуальним, а робота, яка спрямована на підвищення міцності і твердості виливків із сірого чавуну в залежності від хімічного складу нині є актуальним науково-практичним завданням.
Мета та задачі дослідження
Метою дослідження є вивчення впливу хімічного складу на механічні властивості виливків із сірого чавуну.
Для досягнення поставленої мети необхідно вирішити наступні задачі:
- отримати рівняння регресій залежностей механічних властивостей виливків із сірого чавуну від хімічного складу;
- дослідити вплив вмісту вуглецю і кремнію на механічні властивості сірого чавуну;
- дослідити вплив сумарного вмісту вуглецю і кремнію на механічні властивості сірого чавуну;
- дослідити вплив вмісту марганцю і сірки на механічні властивості сірого чавуну;
- дослідити вплив вуглецевого еквіваленту і степені евтектичності на механічні властивості сірого чавуну;
- вивчити залежність між міцністю і твердістю виливків із сірого чавуну;
Об’єкт і предмет дослідження
Об’єктом дослідження є виливки із сірого чавуну. Предмет дослідження – вивчення впливу хімічного складу на механічні властивості сірого чавуну.
Наукова новизна одержаних результатів
Запропоновано відповідно оптимальний хімічний склад сірого чавуну для дослідження механічних властивостей.
Уперше проведено дослідження залежностей механічних властивостей виливків із сірого чавуну для відповідного хімічного складу згідно ДСТУ8833 С=3,1–3,7%; Si=1,9–2,5%; Мn=0,45–0,75%; S=0,04-0,14%; Р=0,2%.
Показано, що найбільший суттєвий вплив на механічні властивості має сумарний вміст вуглецю і кремнію, а також вуглецевий еквівалент. Позитивний вплив на механічні властивості сірого чавуну надають марганець і сірка.
Практичне значення отриманих результатів
Проведене дослідження впливу хімічного складу сірого чавуну на механічні властивості показує, що необхідно регулювати і коригувати хімічний склад для поліпшення і збільшення механічних властивостей виливків із сірого чавуну.
Апробація результатів роботи ″Основні результати роботи доповідались на VIII Міжнародній науково-практичній дистанційній конференції «Modern problems of science, education and society» 9-11 жовтня 2023 року у м. Київ, Україна.″
Публікації
″Результати роботи опубліковані в 2023 році у збірнику тез VIII Міжнародної науково-практичної дистанційної конференції «Modern problems of science, education and society» 9-11 жовтня 2023 року у м. Київ, Україна. Тема: ″Дослідження впливу хімічного складу на механічні властивості виливків із сірого чавуну методами математичної статистики.″Отримано сертифікат (див. Додаток 2).
The 8th International scientific and practical conference “Modern problems of science, education and society” (October 9-11, 2023) SPC “Sciconf.com.ua”, Kyiv, Ukraine. 2023. Р.254-258.″
Keywords
механічні властивості, метод найменших квадратів, кореляція, рівняння регресії, mechanical properties,, least squares method, correlation, regression equation
Citation
Шевченко, Б. П. Дослідження впливу хімічного складу на механічні властивості виливків із сірого чавуну методами математичної статистики : кваліфікаційна магістерська робота : спец. 131 «Прикладна механіка» / наук. кер. О. В. Кузик ; Центральноукраїн. нац. техн. ун-т. - Кропивницький : ЦНТУ, 2024. – 107 с.