Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки.
Permanent URI for this communityhttps://dspace.kntu.kr.ua/handle/123456789/9042
Ідентифікатор медіа: R30-03350 (рішення Національної ради України від 25.04.2024 р. № 1418).
ISSN 2664-262X (p)
DOI: 10.32515/2664-262X
Browse
3 results
Search Results
Item Захист елементів двигунів транспортних засобів від окислення: технологічний аспект(ЦНТУ, 2023) Дзядикевич, Ю. В.; Сван, О. Б.; Захарчук, О. П.; Попович, П. В.; Розум, Р. І.; Буряк, М. В.; Dzyadykevych, Yu.; Swan, O.; Zakharchuk, О.; Popovich, P.; Rozum, R.; Buryak, M.Стаття присвячена проблемі захисту металевих конструкцій елементів двигунів транспортних засобів, а саме лопаток турбін, із тугоплавких металів і сплавів на їх основі від високотемпературного окислення. З метою забезпечення збільшення ресурсу роботи останніх були розроблені багатокомпонентні композиційні покриття на основі тугоплавких сполук, що володіють низькою швидкістю дифузної взаємодії. Розроблено методику і проведено низку досліджень щодо підвищення жаростійкості робочих лопаток турбін. Під час досліджень на робочих поверхнях було сформовано дифузійне боросиліцидне покриття на яке за допомогою шлікерного методу було нанесено шар із дисиліцида молібдена товщиною 120 мкм. Проведені дослідження показали, що при збільшенні товщини (понад 120 мкм) шару дисиліцидної суспензії спостерігалося її відрив від боросилікатної робочої поверхні лопаті турбіни. У зв’язку, з чим встановлено, що товщина шару MoSi2 не повинна перевищувати 120 мікрон. За результатами випробування боросиліційованих лопаток із нанесенням на них шару МоSi2 визначено, що із комбінованим покриттям лопатки турбін, при температурі 1600 0С, працюють протягом 450 годин, що в півтора рази перевищує ресурс роботи зразків тільки з боросиліцидним покриттям. Визначено, що шлікерний шар із МоSi2 підвищує ресурс роботи боросиліцидного покриття. Проведено металографічний аналіз зразків, який показав, що багатошарове шлікерне покриття є композицією на основі дисиліцида молібдена, армованою тугоплавкими оксидами. Проведений ренгенофазовий аналіз захисної поверхневого шару щлікерного покриття, котрий показав, що після високотемпературного опікання крім силіцидів молібдену містить низку таких оксидів: ZrSiO4, HfSiO4, YAlO3, Y4Al2O3. Встановлено, що органічні сполуки одно- і двокомпонентних добавок, котрі вводять у насичуючу суміш, забезпечують формування на тугоплавких металах боросиліцидного покриття з певним розміщенням боридних і силіцидних шарів і регульованої структури силіцидного шару. Отже у сукупності ці фактори сприяють підвищенню ресурсу роботи захисного дифузного покриття. Multi-component composite coatings based on refractory compounds with a low speed of diffuse interaction, are concerned in the article in order to increase the service life. A study was conducted to increase the heat resistance of working blades, in which a diffusion borosilicide coating was formed on their surface; on the surface of coating a layer of molybdenum disilicide with a thickness of 120 μm was applied using the slip method. Experiments showed that when the thickness (over 120 microns) of the layer of disilicide suspension was increased, its detachment from the borosilicate surface of the working blade was observed. It was found that the thickness of the MoSi2 layer should not exceed 120 microns. Based on the results of the test of borosilicinated blades with a layer of MoSi2, the combined coating at a temperature of 1,6000C works for 450 hours, which is one and a half times longer than the service life of samples with only a borosilicide coating. The slip layer made of MoSi2 is found to increase the service life of the borosilicide coating. A metallographic analysis of the samples was carried out, which proved that the multi-layered coating is a composition based on molybdenum disilicide, reinforced with refractory oxides. An X-ray phase analysis of the protective surface layer of the slip coating was carried out, which showed that after high-temperature treatment, in addition to molybdenum silicides, it contains a number of the following oxides: Zr SiO4, HfSiO4, YAlO3, Y4Al2 O 3. According to the study, organic compounds of one- and two-component additives, introduced into the saturating mixture, ensure the formation of a borosilicide coating on refractory metals with a certain arrangement of boride and silicide layers and an adjustable structure of the silicide layer. Therefore, in aggregate, these factors contribute to increasing the service life of the protective diffuse coating.Item Обґрунтування полімерних матеріалів для використання у конструкціях плугів(ЦНТУ, 2020) Деркач, О. Д.; Кабат, О. С.; Макаренко, Д. О.; Харченко, Б. Г.; Derkach, O.; Kabat, O.; Makarenko, D.; Kharchenko, B.; Деркач, А. Д.; Макаренко, Д. А.Викладені результати лабораторних досліджень та визначення приналежності матеріалу “TEKRONE” до групи полімерів. Проведені дослідження фізико-механічних властивостей матеріалу: щільність, теплостійкість, границя міцності. Встановлено, що полімерно-композитний матеріал під торговою маркою TEKRONE за своїми властивостями відповідає матеріалам на основі поліетиленів. Визначено, що найближчими за властивостями є поліетилени марки РЕ 500 і РЕ 1000. The purpose of the work is to study and determine material "TEKRONE" belonging to the group of polymers, substantiate such a polymer composite material (PCM) in the modernization of the plow blade, which is not inferior to the "TEKRONE" composite and is much cheaper. This requires the study of the physical and mechanical properties of the material. The following studies of the physical and mechanical properties of the "TEKRONE" material have been conducted: density, heat endurance, and tensile strength. It has been found out that when heated over an open flame, the polymer softens with subsequent melting. There is no charring, destruction in the solid state. Therefore, the TEKRONE material is a thermoplastic. After pyrolytic decomposition 0.5… 0.7% of the initial sample weight remains. PCM TEKRONE density is 954 kg/m3. The value of this parameter coincides with the polyethylene density, which, depending on the brand, varies from 910 to 980 kg/m3. The tensile strength stress of the investigated samples of PCM TEKRONE is 17.9 MPa, which is very close to the values of polyethylene (14.8-17.0 MPa). The laboratory studies have shown that TEKRONE polymer-composite material in its properties corresponds to the materials based on polyethylene. It is determined that the closest in properties are PE 500 and PE 1000 polyethylene. It is advisable to recommend the use of PE 500 and PE 1000 polyethylene as a basis for the manufacture of plow blade of PLN type. Изложенные результаты лабораторных исследований и определения принадлежности материала “TEKRONE” к группе полимеров. Проведенные исследования физико-механических свойств материала: плотность, теплостойкость, предел прочности. Установлено, что полимерно-композитный материал под торговой маркой “TEKRONE” по своим свойствам соответствует материалам на основе полиэтиленов. Определено, что ближайшими по свойствам являются полиэтилены марки РЕ 500 и РЕ 1000.Item 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.