Кафедра зварювального виробництва (ЗВ ЗФ)
Постійне посилання на фонд
З 01.07.2020 р. кафедра входить до складу Інституту матеріалознавства та зварювання ім. Є. О. Патона
Переглянути
Перегляд Кафедра зварювального виробництва (ЗВ ЗФ) за Ключові слова "621.791"
Зараз показуємо 1 - 3 з 3
Результатів на сторінці
Налаштування сортування
Документ Відкритий доступ Вплив конструктивно-технологічних факторів на залишковий напружено-деформований стан хрестових зварних з’єднань(2018-05) Гайнутдінов, Сергій Фанісович; Прохоренко, Одарка ВолодимирівнаАктуальність теми. Хрестові зварні з'єднання з конструктивною особливістю складання «в зуб» є елементом секцій захисних екранів для броньованих машин. Секції захисних екранів являють собою плоскі решітчасті зварні конструкції, які складаються зі сталевої полоси, товщина та ширина якої, а також відстані між її вертикальними і горизонтальними ребрами, обираються з умов забезпечення необхідної стійкості під час ударної взаємодії з протитанковою гранатою та належної руйнівної дії по її бойовій частині. Полоси з’єднуються між собою «в зуб» електродуговим зварюванням плавким електродом у захисному газі за допомогою кутових швів. Встановлено, що ефективний захист броньованої військової техніки від пробиття сучасними гранатами можливий лише у разі часткового або повного руйнування бойової частини гранати при її взаємодії із елементами екрану і, таким чином, попередження формування кумулятивного струменю та спрацювання протитанкового засобу у штатному режимі. При цьому деформаційно-ріжуча дія робочого елементу захисного екрану на бойову частину засобу ураження залежить від твердості та міцності застосованого матеріалу, стійкості та жорсткості зварної конструкції екрану. Застосування високоміцних сталей для виготовлення зварних протикумулятивних екранів зумовлює високий рівень залишкових напружень у зварному виробі, які можуть сприяти утворенню і розвитку тріщин, а також спричинити руйнування виробу з необхідністю його подальшого ремонту. Таким чином, актуальність даної роботи полягає у обґрунтуванні можливості використання низьковуглецевих сталей, замість високоміцних легованих сталей на основі порівняльного аналізу параметрів залишкових напружено-деформованих станів, визначених методом скінченних елементів для зварних вузлів решітчастої конструкції, виготовлених зі сталей трьох різних марок: низьковуглецевих ко нструкційних сталей звичайної якості Ст3пс і 09Г2С з границею міцності 490 МПа і 590 МПа та високоміцної низьколегованої сталі 30ХГСА у термообробленому стані з границею міцності 1080 МПа. Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконувались в рамках науково-дослідної роботи No2930-п, номер державної реєстрації No0116U000002д «Підвищення ефективності захисту броньованих об’єктів застосуванням стільникових екранів з модифікованим наплавленням та концентрованими джерелами енергії робочими поверхнями». Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка скінченно-елементних моделей хрестового зварного з'єднання для визначення і оцінки параметрів залишкового напружено-деформованого стану та коефіцієнтів концентрації напружень при зварювані кутових швів. Для досягнення визначеної мети в роботі вирішені такі задачі: • розроблена скінченно-елемента модель хрестового зварного з'єднання, яка враховує жорсткість зварного вузла, геометрію конструкції, зміну теплофізичних і механічних властивостей основного металу та зварювальних матеріалів, параметри зварювання, технологічну послідовність зварювання кутових швів; • розроблені скінченно-елементні моделі хрестових зварних з'єднань для різних комбінацій конструктивних параметрів кутових швів; • методом скінченних елементів розв’язана термомеханічна задача і визначений розподіл параметрів залишкового напружено-деформованого стану хрестового зварного з'єднання для шести технологічних схем виконання зварних швів; • методом скінченних елементів розв’язана механічна задача і визначені оптимальні геометричні розміри та форма кутових зварних швів для забезпечення мінімальних значень коефіцієнтів концентрації напружень. Об'єкт дослідження – хрестові зварні з’єднання з конструктивною особливістю складання «в зуб». Предмет дослідження – напружено-деформований стан хрестових зварних з’єднань. Методи дослідження. Теоретичні дослідження проводились на основі теорії напружень і деформацій при зварюванні, положень теорії пружності і пластичності, методів математичного моделювання на персональних комп'ютерах. Наукова новизна одержаних результатів полягає в наступному: 1. Розроблена скінченно-елемента модель НДС хрестового зварного з'єднання, яка дозволяє визначати параметри напружено-деформованого стану, а також величину переміщень зварного вузла після зварювання з урахуванням жорсткості зварного вузла і послідовностей виконання зварних швів для заданих конструкційних та зварювальних матеріалів. 2. Розроблена скінченно-елемента модель хрестового зварного з’єднання з кутовими швами, яка дозволяє визначати коефіцієнти концентрації напружень для різних комбінацій конструктивних факторів. 3. Вперше виявлені особливості розподілу параметрів напружено-деформованого стану у хрестовому зварному з’єднанні з урахуванням конструктивних особливостей, зумовлених складанням зварюваних пластин «в зуб». 4. Для заданого хрестового зварного з'єднання в изначені оптимальні конструктивні параметри кутових зварних швів на основі розрахунку коефіцієнтів концентрації напружень і локалізації зон концентрації напружень. Практичне значення одержаних результатів. Використання розроблених скінченно-елементних моделей дозволяє досліджувати кінетику напружень, деформацій і переміщень зварного хрестового з’єднання, прогнозувати рівень залишкових напружень з урахуванням жорсткості зварного вузла для різних технологічних послідовностей виконання зварних швів; рекомендувати радіуси переходу від шва до основного металу, обґрунтовано призначати оптимальні геометричні розміри зварних швів для мінімізації коефіцієнтів концентрації напружень. Апробація результатів дисертації. Матеріали магістерської дисертації доповідалися і обговорювалися на Х та XI Всеукраїнських міжгалузевих науково-технічних конференціях студентів, аспірантів та наукових співробітників «Зварювання та споріднені процеси і технології», 7-9 червня 2017 р. та 10-12 травня 2018 р. відповідно, м. Київ; на X Всеукраїнській студентській науково-технічній конференції ТНТУ імені Івана Пулюя “ПРИРОДНИЧІ ТА ГУМАНІТАРНІ НАУКИ. АКТУАЛЬНІ ПИТАННЯ”, 25-26 квітня 2017 р., м. Тернопіль. Публікації. Результати магістерської дисертації опубліковані у трьох збірниках тез доповідей науково-технічних конференцій України. Магістерська дисертація представлена: 96 стор., 40 рис., 9 табл., 46 джерел.Документ Відкритий доступ Дослідження зносостійкості наплавленого металу при введені до зварювальної ванни нанооксидів(2018-05) Гончар, Андрій Володимирович; Кузнецов, Валерій ДмитровичАктуальність теми. Однією с найважливіших проблем сучасного етапу розвитку техніки є проблема підвищення довговічності та надійності машин, приладів та обладнання.. Вона відіграє велику роль в економії металів, трудових витрат і підвищенні ефективності виробництва. Основним рішенням даної проблеми є підвищення зносостійкості деталей та конструкцій, що працюють в різноманітних умовах експлуатації. Основним способом підвищення довговічності машин та обладнання є наплавлення спеціально розроблених матеріалів за для надання поверхні виробу необхідних властивостей, що покращать їх протидію різного роду зношенням. Наприклад, для умов тертя металу по металу рекомендовано наплавлений метал типу низьколегованих сталей з вмістом вуглецю до 0.4%. У даному випадку підвищення зносостійкості досягається введенням додаткових легуючих елементів. Значний розвиток в останній час набули нанотехнології і наноматеріали. Існує позитивний досвід застосування наноматеріалів при зварюванні. Систематичні дослідження в ІЕЗ ім. Є.О. Патона і НТУУ «КПІ» при зварюванні низьколегованих сталей показали, що неметалеві включення нанорозмірного діапазону при введені їх до зварювальної ванни суттєво змінюють їх структуру, зокрема, умови формування голчастого фериту, який поєднує підвищені показники міцності і в’язкості. Але відомості щодо їх впливу на зносостійкість наплавленого металу обмежені, хоча наявний досвід застосування як нанопоршків оксидів при плазмово-порошковому наплавленні, так і нанопорошків карбідів в покритті електродів вказує на їх перспективність у наплавних процесах. Таким чином, виходячи з вищевикладеного, актуальним є розвиток напряму, пов’язаного з підвищенням зносостійкості поверхонь деталей і конструкцій при застосуванні стандартних систем легування з одночасним введенням до зварювальної ванни нанопорошкових матеріалів і встановленням закономірностей впливу нанокомпонентів на структуру і зносостійкість наплавленого металу. Мета і задачі дослідження. Підвищення зносостійкості деталей і конструкцій, проти абразивного зношення та сухого тертя металу о метал на основі досліджень структурного стану поверхневих шарів та їх взаємозв’язку з вмістом і складом нанокомпонентів і показниками зносостійкості. Для досягнення поставленої мети необхідно було вирішити наступні завдання: – проаналізувати можливі схеми введення нанопорошкових матеріалів у зварювальну ванну і розробити схеми прийнятні для технологічних умов наплавлення; – дослідити вплив масових часток нанокомпонентів на зносостійкість в умовах сухого тертя металу по металу; – дослідити вплив масових часток нанокомпонентів на структуроутворення наплавленого шару та його мікротвердості; – дослідити вплив розподілу, складу та морфології неметалевих включень на структурний та фазового стан наплавленого металу; – розробити технологічні рекомендації щодо наплавлення зносостійкого шару з введенням до зварювальної ванни нанокомпонентів. Об’єкт дослідження. Наплавлений метал сформований в умовах введення до зварювальної ванни нанокомпонентів. Предмет дослідження. Зносостійкість і структура наплавленого металу та їх взаємозв’язок зі складом та вмістом нанокомпонентів. Методи досліджень. Для виконання поставлених задач і отримання основних результатів дисертації використовувались теоретичні та експериментальні дослідження. Наплавлення проводилось на стандартних установках – автоматі АД-231 та напівавтоматі КП -004У 3. Випробування на зносостійкість в умовах сухого тертя металу по металу проводились за схемою диск – колодка на машинах СМЦ-2. Для досліджень мікротвердості використовувався мікротвердомір ПМТ-3. Структура наплавлених зразків досліджувалась на оптичному мікроскопі Neophot–32 і растрового електронного мікроскопа JEOL JSM-840. Наукова новизна одержаних результатів. 1. Встановлено, що при введені в зварювальну ванну нанооксидів алюмінію та титану шляхом закріплення на поверхні за допомогою ґрунтовки зносостійкість збільшується. При об’ємному вмісті 0,5% вплив на збільшення зносостійкості Al2O3 та TiO2 практично однаковий. Значне підвищення зносостійкості спостерігалося при введені 5% Al2 O3, а саме в 1.4 рази. Виявлено що концентрація нанокомпонентів прямопропорційно вливає зносостійкість, незалежно від консистенції ґрунтовки. 2. Встановлено, що при наплавленні вихідного валика дротом ПП-АН -180 формується структура заевтектичного чавуна, яка характеризується достатньо крупними цементитними виділеннями в аустенітній матриці. Структура металу валика з нанооксидом 1% Al2O3 характеризується більш розвиненою аустенітною матрицею. Цементитні виділення витягнутої форми мають менші розміри порівняно зі структурою вихідного валика. У випадку використання 5% Al2O3 спостерігається суттєва дисперсність цементитних виділень, що і визначає підвищення зносостійкості такої структури. 3. Встановлено, що при введенні в зварювальну ванну нанооксидів алюмінію та титану у вигляді спеченої лігатури його зносостійкість підвищується. При цьому, втрати по масі у разі використання нанооксиду Al2O3 менші в порівнянні з нанооксидом TiO2. Максимальний ефект спостерігається при введенні в ванну Fe+0.5%Al2O3: втрати по масі знижуються з ∑∆ m = 0.042 г (вихідний валик) до ∑∆ m = 0.013 г (валик з додаванням Fe+0.5%Al2O3), тобто в 3.2 рази. Цими даними було підтверджено, що при наплавленні також як і при зварюванні, введення об'ємних співвідношень нанооксидів впливають на властивості литого металу. Практичне значення одержаних результатів. Результати експериментів є основою для розробки технологічних рекомендацій по впровадженню процесів дугового наплавлення за новою технологією. Апробація результатів дисертації. Публікації. Результати дисертації представлені в 2 тезах доповідей на науково-технічних конференціях. Структура і об'єм роботи. Дисертаційна робота складається із вступу, 4 розділів, висновків, перелік посилань. Загальний об’єм роботи – 125 сторінок, у тому числі 46 рисунків, 22 таблиць, перелік посилань із 103 найменувань.Документ Відкритий доступ Модифікування поверхні низьковуглецевих сталей при повітряно-плазмовому різанні(2018-05) Чміль, Богдан Олексійович; Квасницький, Віктор ВячеславовичМагістерська дисертація, 72 ст., 15 рис., 8 табл., 51 джерело. Мета і задачі дослідження: Метою дисертаційної роботи є аналіз чинників та технологічних факторів що впливають на механічні властивості поверхні сталевих виробів при їх обробці азотовмісною плазмою при плазмовому різанні. Для досягнення даної мети сформовано наступні задачі: - Визначення чинників за рахунок яких відбувається зміна механічних властивостей поверхні сталевих виробів; - Визначення товщини поверхневого шару у якому відбувається модифікування; - Аналіз технологій різання які будуть забезпечувати точні розміри та потрібні механічні властивості кромки сталевих виробів. Об’єкт дослідження: Процес зміцнення поверхні сталевих виробів при плазмовому різанні азотовмісною плазмою. Предмет дослідження: Вплив плазмоутворюючого середовища і технологічних параметрів процесу плазмового різання на механічні показники поверхні сталевих виробів. Актуальність: Переважна більшість зварних конструкцій виготовляється з заготовок отриманих за допомогою розділового різання з листового прокату, більше 70 % якого в машинобудуванні обробляється термічним різанням. Найбільш ефективним способом термічного різання листового металопрокату зі сталей товщиною від 3 до 10 мм є плазмове різання, яке при високій продуктивності процесу забезпечує високу якість поверхонь різу, дозволяє в процесі розділового різання заготовок формувати модифіковані шари з визначеною структурою та фазовим складом, підвищеними характеристиками твердості та міцності. У випадку отримання на меті модифікованого поверхневого шару з визначеною структурою та підвищеними показниками міцності та твердості, необхідно визначити технологічні параметри процесу різання та вміст плазмоутворюючого середовища. Тому у даній роботі описано дослідження впливу різних режимів повітряно-плазмового різання на фізико-механічні властивості поверхні сталевих виробів азотовмісною плазмою. Публікації: Основні результати роботи висвітлені в 2-х публікаціях.