Збірники наукових праць ЦНТУ

Permanent URI for this communityhttps://dspace.kntu.kr.ua/handle/123456789/1

Browse

Search Results

Now showing 1 - 3 of 3

Теплостійкість іонноазотованих алюмінієвих сплавів при ізотермічному та термоциклічному впливі
(ЦНТУ, 2020) Рутковський, А. В.; Маркович, С. І.; Михайлюта, С. С.; Rutkovskіy, A.; Markovych, S.; Myhajlyta, S.; Рутковский, А. В.; Маркович, С. И.
В роботі проведено дослідження основного параметру, що обмежує застосування поршнів з алюмінієвих сплавів при форсуванні двигунів - теплостійкості та її залежності від дифузійних іонноазотованих шарів. При аналізі останніх досліджень і публікацій визначено найбільш поширені методи нагрівання зразків при випробуваннях, їх переваги та недоліки. Завдання дослідження - виявити взаємозв'язок факторів, що визначають теплостійкість іонноазотованих алюмінієвих сплавів при ізотермічному та термоциклічному впливі для ефективного аналізу механізму явищ та управління технологічним процесом зміцнення поршнів. Для дослідження використовувався комплекс лабораторного устаткування на основі установки “Щелкунчик”, що забезпечує циклічну зміну температури й навантаження зразка, контроль та запис значень температури, навантаження й деформації та функціонування в автоматичному режимі. При цьому використовувалися плоскі зразки з алюмінієвого сплаву АЛ2І з теплозахисними дифузійними іонноазотованими шарами, що нанесені в установці ВІПА-1 та зразки без обробки. Характеристики термічного циклу: 500 °С ↔ 720 °С. час нагрівання - 10 сек., охолодження 15 сек., що відповідає реальним умовам експлуатації поршнів. Визначені криві ізотермічної та термоциклічної повзучості що мають чітко виражені три ділянки повзучості, в залежності від температури тривалість їх різна. Це зумовлено наявністю в поверхневому шарі зміцнюючої фази АlNi; рівномірністю розподілу компонентів покриття по поверхні й ступінню їх тугоплавкості. З цим пов’язано ускладнення руху дислокацій, які на своєму шляху зіштовхуються з необхідністю долати при своєму русі великі перепони, що викликані наявністю зміцненого шару. Вид кривих повзучості залежить від температури та умов її впливу на композицію “основа-покриття”. Час до руйнування при термоциклічному режимі випробувань менший, ніж при ізотермічному. В процесі повзучості алюмінієвого сплаву АЛ21 із теплозахисними дифузійними іонноазотованими шарами спостерігається два конкуруючих процеси: зміцнення в наслідок пластичної деформації та зняття зміцнення під впливом підвищеної температури. Опір ізотермічній та термоциклічній повзучості зміцненого алюмінієвого сплаву АЛ21 підвищився в 1,8...2,2 рази. Тhe study of the main parameter that limits the use of pistons made of aluminum alloys in boosting engines - heat resistance and its dependence on diffusion ion-nitrided layers. In the analysis of recent studies and publications, the most common methods of heating samples during tests, their advantages and disadvantages are identified. The task of the study is to identify the relationship of factors that determine the heat resistance of ionnitrided aluminum alloys under isothermal and thermocyclic effects for effective analysis of the mechanism of phenomena and control of the technological process of strengthening the pistons. The availability of this information will increase the strength and reliability of both the coatings themselves and the parts with coatings at the stage of their design. A set of laboratory equipment based on the Nutcracker installation was used for the study, which provides cyclic change of temperature and load of the sample, control and recording of temperature values, loading and deformation and operation in automatic mode. Flat samples of aluminum alloy AL2I with heatprotective diffusion ion-nitrided layers applied in the VIPA-1 installation and samples without treatment were used. Characteristics of the thermal cycle: 500 ° C ↔ 720 °C. heating time - 10 sec., cooling 15 sec., which corresponds to the real operating conditions of the pistons. The fixed value of the load was 0.8σВ according to DSTU 2637-94 and the criteria for determining the allowable stress in the Standards of ASME (80% of the average value of stresses that lead to a total deformation of 1%). The curves of isothermal and thermocyclic creep having three clearly expressed sites of creep are defined, depending on temperature their duration is different. Isothermal and thermocyclic creep curves of aluminum alloy AL21 with heat-protective diffusion ionnitrided layers have three distinct creep areas, depending on the temperature their duration is different. This is due to the presence in the surface layer of the reinforcing phase AlNi; uniformity of distribution of components of a covering on a surface and degree of their refractoryness. This is due to the complexity of the movement of dislocations, which on their way face the need to overcome large obstacles in their movement, caused by the presence of a reinforced layer. Conclusions. Based on the obtained curves of isothermal and thermo cyclic creep, it is established that the type of creep curves depends on the temperature and conditions of its influence on the composition "basecoating"; the time to failure in the thermo cyclic test mode is less than in the isothermal; in the process of creep of aluminum alloy AL21 with heat-protective diffusion ion-nitrided layers, two competing processes are observed: hardening due to plastic deformation and removal of hardening under the influence of elevated temperature; despite the different composition of heat-protective diffusion ion-nitrided layers, the resistance to isothermal and thermo cyclic creep of the reinforced aluminum alloy AL21 increased by 1.8 ... 2.2 times. В работе проведено исследование основного параметра, что ограничивает применение поршней из алюминиевых сплавов при форсировании двигателей - теплостойкости и ее зависимости от диффузионных ионноазотированых слоев. При анализе последних исследований и публикаций определены наиболее распространенные методы нагревания образцов при испытаниях, их преимущества и недостатки. Задание исследования - обнаружить взаимосвязь факторов, которые определяют теплостойкость ионноазотированых алюминиевых сплавов при изотермическом и термоциклическом влиянии для эффективного анализа механизма явлений и управления технологическим процессом укрепления поршней. Для исследования использовался комплекс лабораторного оборудования на основе установки “Щелкунчик”, которая обеспечивает циклическое изменение температуры и нагрузку образца, контроль и запись значений температуры, нагрузки и деформации и функционирования в автоматическом режиме. При этом использовались плоские образцы из алюминиевого сплава АЛ21 с теплозащитными диффузионными ионноазотоваными слоями, которые нанесены в установке ВИПА-1 и образцы без обработки. Характеристики термического цикла: 500 °С - 720°С. время нагревания - 10 сек., охлаждение 15 сек., которое отвечает реальным условиям эксплуатации поршней. Определены кривые изотермической и термоциклической ползучести что имеют четко выраженные три участка ползучести, в зависимости от температуры длительность их разная. Это предопределено наличием в поверхностном слое укрепляющей фазы АlNi; равномерностью распределения компонентов покрытия по поверхности и степенью их тугоплавкости. С этим связано осложнение движения дислокаций, которые на своем пути сталкиваются с необходимостью преодолевать при своем движении большие преграды, которые вызваны наличием укрепленного слоя. Вид кривых ползучести зависит от температуры и условий ее влияния на композицию “основа-покрытие”. Время до разрушения при термоциклическом режиме испытаний меньше, чем при изотермическом. В процессе ползучести алюминиевого сплава АЛ21 с теплозащитными диффузионными ионноазотированными слоями наблюдается два конкурирующих процесса: укрепление вследствии пластической деформации и снятие укрепления под воздействием повышенной температуры. Сопротивление изотермической и термоциклической ползучести укрепленного алюминиевого сплава АЛ21 повысился в 1,8...2,2 раза.
Дослідження впливу технологічних параметрів процесу вакуумного азотування алюмінієвих сплавів на властивості дифузійних іонноазотованих шарів
(ЦНТУ, 2019) Рутковський, А. В.; Маркович, С. І.; Михайлюта, С. С.; Рутковский, А. В.; Маркович, С. И.; Rutkovskiy, A.; Markovych, S.; Myhajlyta, S.
В роботі проведено дослідження впливу технологічних параметрів процесу вакуумного азотування алюмінієвих сплавів на мікроструктуру, хімічний склад, залишкові напруження, мікротвердість та шорсткість дифузійних іонноазотованих шарів. Наведена методика проведення досліджень. Виявлено утворення рівномірного за товщиною та розподілом легуючих елементів поверхневого шару та утворенню в ньому зміцнювальних фаз на основі АlN, утворюється поверхнева бездефектна структура зі зміненими властивостями, має місце дифузія азоту, що впливає на фазовий склад, і в остаточному підсумку на мікротвердість поверхні. Дослідження мікроструктури показали, що із збільшенням температури азотування збільшується і товщина нітридного шару. Оптимальне значення температури при якому досягається максимальна твердість складає 480°С, найбільші значення мікротвердості спостерігаються при тиску 50 МПа та складу газу 85%Ni2 + 15% Аr. При формуванні теплозахисних дифузійних іонноазотованих шарів в алюмінієвих сплавах виникають напруження стиску. Максимальне значення залишкових напружень σзал=280 МПа спостерігається не на поверхні зразка, а на глибині близько 7 мкм, при цьому зі зростанням тривалості насичення поверхневого шару збільшується значення і залишкових напруг. Проте, таке підвищення проходить в умовах максимальних температур 480 °протягом 180 хв. В работе проведено исследование влияния технологических параметров процесса вакуумного азотирования алюминиевых сплавов на микроструктуру, химический состав, остаточные напряжения, микротвердость и шероховатость диффузионных ионноазотированных слоев. Приведена методика проведения исследований. Обнаружено образование равномерного за толщиной и распределением легирующих элементов поверхностного слоя и образованию в нем укрепляющих фаз на основе АlN, образуется поверхностная бездефектная структура с измененными свойствами, имеет место диффузия азота, который влияет на фазовый состав, и в окончательном итоге на микротвердость поверхности. Исследования микроструктуры показали, что с увеличением температуры азотирования увеличивается и толщина нитридного слоя. Оптимальное значение температуры при котором достигается максимальная твердость составляет 480°С, наибольшие значения микротвердости наблюдаются при давлении 50 МПа и составе газа 85%Ni2 + 15% Аr. При формировании теплозащитных диффузионных ионноазотированных слоев в алюминиевых сплавах возникают напряжения сжатия. Максимальное значение остаточных напряжений σост = 280 МПа наблюдается не на поверхности образца, а на глубине около 7 мкм, при этом с ростом длительности насыщения поверхностного слоя увеличивается значение и остаточных напряжений. Однако, такое повышение проходит в условиях максимальных температур 480 ° на протяжении 180 мин. Growth of operating parameters of combustion engines causes the steady increase of working temperature of structural elements of engine, especially pistons. The perspective for the superficial strengthening of details auto of tractor combustion engines is consider the method of the ionic nitriding. At the same time important is a task of determination of conformities to the law of influence of technological parameters of process on property of the diffusive ion nitrided layers. For the effective analysis of mechanism of the phenomena and technological process control of strengthening of pistons which are made from aluminium alloys, it is necessary to find out intercommunication of factors, which determine motion of process, and their influence on property of the diffusive ion nitrided layers. The presence of this information will allow to promote durability and reliability of both coverages and details with coverages on the stage of their constructing. Research of influence of technological parameters of process of a vacuum nitriding of aluminium alloys is in-process conducted on mikrostructure, chemical composition, remaining tensions, mikrohardness and roughness of the diffusive ion nitrided layers. The method of leadthrough of researches is resulted. Mikro structural researches, namely a presence and distributing of alloying elements is for surfaces, were executed with the use of methods of raster electronic microscopy and x-ray photography mikro to the analysis. The size of remaining tensions was determined on curvature of the treated rectangular standard. Research mikro conducted hardness by a measuring device mikro to hardness of PMT-3, corner between against made 136 degrees the lyings verges of diamond pyramid at loading a 100 gramme. Found out education even after a thickness and distributing of alloying elements of superficial layer and to education in him of strengthening phases on the basis of Aln, a surface structure appears defect-free with the changed properties, diffusion of nitrogen which influences on phase composition takes a place, and in a final result on the microhardness of surface. Researches of microstructure rotined that with the increase of temperature of nitriding was increased thickness of the nitrided layer. The optimum value of temperature at which is arrived at maximal hardness makes 480°С, most values мікро observed hardness at pressure of 50 Mpa and will make gas 85%Ni2 + 15% Ar. At forming of heatcover diffusive іонноазотованих glowed there are tensions of clench in aluminium alloys. The maximal value of remaining tensions of узал=280 Mpa is observed not on-the-spot standard, but on the depth of about 7 мкм, here with growth of duration of satiation of superficial layer increased value and remaining tensions. However, such increase passes in the conditions of maximal temperatures 480 degrees for 180 minutes.
Методика планування експерименту та побудови математичної моделі процесу зміцнення поршнів автотракторних двигунів вакуумним азотуванням у пульсуючому пучку плазми
(ЦНТУ, 2018) Рудковський, А. В.; Маркович, С. І.; Михайлюта, С. С.; Рудковский, А. В.; Маркович, С. И.; Rudkovsky, A.; Markovych, S.; Myhajlyta, S.
В роботі розроблена методика планування експерименту та побудови математичної моделі за допомогою обчислювального експерименту, що дозволить провести пошук оптимальних технологічних режимів формування дифузійних шарів вакуумним азотуванням у пульсуючому пучку плазми, які забезпечать підвищення опору ізотермічній та термоциклічній повзучості поршнів. Вирішення задачі проводилось за наступними етапами: формалізація задачі, конструювання плану експерименту, проведення експерименту, попередній статистичний аналіз результатів експерименту, побудова математичних моделей за результатами експерименту, аналіз якості отриманої моделі, проведення розрахункового експерименту, формування висновків та рекомендацій. На останньому етапі проводитися узагальнення досліджень, формулюються висновки та рекомендації щодо впровадження технологічного процесу. В работе разработана методика планирования эксперимента и построения математической модели с помощью вычислительного эксперимента, который позволит провести поиск оптимальных технологических режимов формирования диффузионных слоев вакуумным азотированием в пульсирующем пучке плазмы, которые обеспечат повышение сопротивления изотермической и термоциклической ползучести поршней. Решение задачи проводилось за следующими этапами: формализация задачи, конструирования плана эксперимента, проведения эксперимента, предыдущий статистический анализ результатов эксперимента, построение математических моделей за результатами эксперимента, анализ качества полученной модели, проведения расчетного эксперимента, формирования выводов и рекомендаций. На последнем этапе проводиться обобщение исследований, формулируются выводы и рекомендации относительно внедрения технологического процесса. In-process developed method of planning of experiment and construction of mathematical model by a calculable experiment, which will allow to conduct the search of the optimum technological modes of forming of diffusive layers a vacuum nitriding in a pulsating bunch plasma which will provide the increase of resistance the isothermal and thermal-cycle creep of pistons. The decision of task was conducted after the followings stages: formalization of task, constructing of plan of experiment, leadthrough of experiment, previous statistical analysis of results of experiment, construction of mathematical models as a result of experiment, analysis of quality of the got model, leadthrough of calculation experiment, forming of conclusions and recommendations. After the leadthrough of formalization constructing of plan of experiment is executed. In this work it is suggested to utillize the plan of experiment which is generated on the basis of LРf – numbers. Constructing of plan of experiment was in-process conducted by PPP PRIAM (application “Planning, regression and analysis of models package»). The got plan is a matrix every line of which contains the encoded values of independent variables for every level. Construction of mathematical models as a result of experiment passed in two stages: choice of structure of equalization of regression and receipt of values of coefficients of regression and them statistical descriptions. For that, to estimate the level of informing in number, utillized the criterion of Boksa-Veca. Verification of adequacy of the got model is taken to verification after the criterion of Fishera. On the last of peat-time conducted generalization of researches, conclusions and recommendations are formulated in relation to introduction of technological process.

Збірники наукових праць ЦНТУ

Browse

Filters

Settings

Sort By

Results per page

Search Results