ФРАКТАЛЬНЕ ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ЗМІЦНЕНИХ ДЕТАЛЕЙ ГІДРОМОЛОТА

Автор(и)

  • Діана Борисівна Глушкова Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Україна
  • Володимир Миколайович Волчук Придніпровська державна академія будівництва та архітектури, Україна
  • Владислав Олександрович Саєнко Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Україна
  • Андрій Олександрович Єфименко Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Україна

DOI:

https://doi.org/10.30977/BUL.2219-5548.2023.100.0.48

Ключові слова:

механічні властивості, гідромолот, мультифрактал, зміцнення, модель, іонно-плазменне хромування

Анотація

Інтенсивний абразивний знос деталей гідромолота в процесі експлуатації призводить до зменшення їх залишкового ресурсу. Оскільки існуючі методики об'ємного та поверхневого зміцнення деталей не дають суттєвого ефекту, актуальним стало залучення методу іонно-плазменного хромування. Високоякісні покриття хрому отримані за температури підкладки не нижче 80–100°С. На підставі експериментальних досліджень встановлено вплив іонно-плазмового хромування на зносостійкість та механічні властивості деталей гідромолота, а також проаналізовано структурні зміни у матеріалі. Технологія іонно-плазмового хромування забезпечує роботу зміцнених деталей без сколів та без викрошування і підвищує їх зносостійкість у 1,75 рази. На ділянках ушкодження деталей відзначаються зони структурних перетворень, характерні для явищ вторинного загартування. Для аналізу неоднорідної поверхні деталей гідромолота (бойок, піка) застосовано теорію фракталів, зокрема, мультифрактальний аналіз із застосуванням рівняння Реньї. Досліджувалась сорбітна структура бойка та піки при збільшенні в 100 разів. Отримано моделі, що описують зв'язок між механічними властивостями та мультифрактальними характеристиками структури: однорідності D600, упорядкованості (прихованої періодичності) D = D1 - D600, регулярності K = D-600 - D600. Адекватність моделей підтверджується статистикою Durbin-Watson на рівні 2,62 та 3,12. Встановлено чутливість досліджуваних мультифрактальних статистичних характеристик цементиту до властивостей міцності sв (0,80) і s0,2 (0,96), а також фериту до пластичних властивостей d (0,97) и y (0,97). Отримані результати дозволяють використовувати цей підхід як експрес-методику неруйнівного контролю при прогнозі механічних властивостей відповідальних деталей гідромолота після іонно-плазменного хромування.

Біографії авторів

Діана Борисівна Глушкова, Харківський національний автомобільно-дорожній університет

д-р техн. наук, проф., завідувач кафедри технології металів та матеріалознавства

Володимир Миколайович Волчук, Придніпровська державна академія будівництва та архітектури

д-р техн. наук, проф., завідувач кафедри матеріалознавства і обробки матеріалів

Владислав Олександрович Саєнко, Харківський національний автомобільно-дорожній університет

інженер кафедри технології металів та матеріалознавства

Андрій Олександрович Єфименко, Харківський національний автомобільно-дорожній університет

молодший науковий співробітник кафедри технології мета-лів та матеріалознавства

Посилання

Sidashenko, O.I., Luzan, S. (2017). Study of the wear resistance of restorative coatings of the Ni-Cr-B-Si system, modified with mechano-activated SVS-materials. Design, production and operation of agricultural machines: general state. between science and technology coll. Kropyvnytskyi, vol. 47, part 1, pp. 221–229.

Vahrusheva, V.S., Hlushkova, D.B., Vol-chuk, V.M., Nosova, T.V., Mamhur, S.I., Tso-kur, N.I., Bagrov, V.A., Demchenko, S.V., Ryzhkov Yu.V., Scrypnikov V.O. (2022). In-creasing the corrosion resistance of heat-resistant alloys for parts of power equipment. Problems of Atomic Science and Technology, no. 4 (140), pp. 137–140.

Hlushkova, D.B., Bagrov, V.A., Demchenko, S.V., Volchuk, V.M., Kalinin, O.V., Kalinina, N.E. (2022). Structure and properties of powder gas-plasma coatings based on nickel. Problems of Atomic Science and Technology, no. 4 (140), pp. 125–130.

Paul, C., Ganesh, P., Mishra, S. (2007). Investigat-ing laser rapid manufacturing for Inconel-625 components. Opticsand Laser Technology, no. 39 (4), pp. 800–805.

Hlushkova, D.B., Bahrov, V.A., Hrinchenko, O.D., Hnatiuk, A.A., Kalinina, N.E., Kalinin, V.T.

Вісник ХНАДУ, вип. 100, 2023 (2021). Corrosion Resistance of Reinforced Lay-ers of 15Х11МФ Steel Steam Turbine Blades. Problems of Atomic Science and Technology, no. 2 (132), pp. 136–141.

Trembach, B.O., Sukov, M.G., Vynar, V.A., Trem-bach, I.O., Subbotinа, V.V., Rebrov, O.Yu., Re-brova, O.M., Zakiev, V.I. (2022). Effect of in-complete replacement of Cr for Cu in the deposit-ed alloy of Fe–C–Cr–B–Ti alloying system with a medium boron content (0.5% wt.) on its corrosion resistance. Metallofiz. Noveishie Tekhnol, no. 4 (44), pp. 493–513.

Yanchuk, V., Kruhlov, I., Zakiev, V., Lozova, A., Trembach, B., Orlov, A., Voloshko, S. (2022). Thermal and ion treatment effect on nanoscale thin films scratch resistance. Metallofiz. Noveishie Tekhnol, no. 10 (44), pp. 1275–1292.

Hlushkova D.B., Kyrychenko I.H., Bahrov V.A., Kalinina N.Ye., Nosova T.V. (2021). Use of det-onation sputtering to increase the durability of hydraulic hammer critical parts. Problems of Atomic Science and Technology, no. 5 (135), pp. 139–145.

Kalinina N.E., Glushkova D.B., Voronkov A.I., Kalinin V.T. (2019). Influence of nanomodifica-tion on structure formation of multicomponent nickel alloys. Functional Materials, no. 3 (26), pp. 514–518.

Murashov, A.P., Vigilyanska, N.V., Gryshchen-ko, O.P., Yushchenko, A.O., Gorban, V.F. (2022). Study of mechanical properties and wear resistance of plasma coatings based on Fe-Al in-termetalide. Bulletin of the Vinnytsia Polytechnic Institute, no. 4, pp. 91–96.

Bolshakov, V.I., Kalinin, O.V., Kalinina, N.E., Hlushkova, D.B., Voronkov, O.I., Ryzhkov, Y.V., Stepanyuk, A.I. (2022). Increas-ing the corrosion resistance of welded joints of heat-resistant nickel alloy with steel. Problems of Atomic Science and Technology, no. 1 (137), pp. 195–198. 12. Volchuk, V., Kroviakov, S., Kryzhanovskyi, V. (2004). Strength assessment of lightweight con-crete considering metric variance of the structural elements. Revista Română de Materiale / Roma-nian Journal of Materials, no. 2 (52), pp. 185–193.

Mandelbrot, B.B., Evertsz, C.J., Gutzwiller, M.C. (2004). Fractals and chaos: the Mandelbrot set and beyond. New York: Springer, 2004, 308 р.

Baqir, M.A. et al. (2021). ZrN fractal-graphene-based metamaterial absorber in the visible and near-IR regimes. Optik, 237, p. 166769.

Tieng, S., Brinza, O. et al. (2012). Nucleation and fractal growth of zirconium oxo-alkoxy nanopar-ticles at the induction stage of sol-gel process. Journal of solgel Science and Technology, no.1 (64), pp. 145–148.

Bolshakov, V.I., Glushkova, D.B. (2015). Inves-tigation of peculiarities of piston rings laser berat-ing. Bulletin of Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture, no. 11, pp. 27–31.

Holyakevych, А.А., Orlov, L.M., Pokhmurs’ka, H.V., Student, М.М. Cher-vins’ka, N.R., Khyl’ko, O.V. (2015). Influence of the Phase Composition of the Layers Deposit-ed on the Rods of Hydraulic Cylinders on Their Local Corrosion. Materials Science, no. 5(50), pp. 740–747.

Raoufi, D., Fallah, H.R., Kiasatpour, A., Roza-tian, A.S.H. (2008). Multifractal analysis of ITO thin films prepared by electron beam deposition method. Applied Surface Science, no. 7 (254), pp. 2168–2173.

Rényi, A. (1970). Probability Theory. Amster-dam: North-Holland, pp. 301–367.

Hausdorff, F. (1919). Dimension und äusseres Mass. Math. Ann., no. 79, pp. 157–179.

Bol’shakov, V.I., Volchuk, V.M. (2011). Materi-als science aspects of using of wavelet-multifractal approach to an evaluation of structure and properties of low-carbon low-alloyed steels. Metallofiz. Noveishie Tekhnol., no. 3 (33), pp. 347–360. 22. Durbin-Watson statistic. URL: https://en.wikipedia.

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-04-07

Номер

№ 100 (2023)

Розділ

МАТЕРІАЛОЗНАВСТВО