Metallurgicheskaya i gornorudnaya promyshlennost
Latest Publications


TOTAL DOCUMENTS

92
(FIVE YEARS 50)

H-INDEX

2
(FIVE YEARS 1)

Published By Ukrmetallurginform Sta Ltd

0543-5749

Author(s):  
Vladislav Kaverinsky ◽  
Anatoly Trotsan ◽  
Zoya Sukhenko

Цель. Разработать метод деформационно-термической обработки доэвтектических сплавов системы Al-Si, позволяющий измельчить и сфероизизировать включения кремния, тем самым повысив пластичность материала и его способность к упрочнению при последующей холодной деформации.Методика. Изготовление отливок из сплава Al-Si (7 % Si) в лабораторных условиях: литьё в земляную форму при температуре расплава 700 – 720 °С. Отливки подвергались деформации ковкой – вытяжке. Исследование микроструктуры в литом, отожжённом и деформированном состояниях. Определение механических свойств: измерение твёрдости, испытание на осаживание.Результаты. Разработан метод деформационно-термической обработки сплавов системы Al-Si (доэвтектических силуминов), заключающийся в серии малых горячих деформаций (начало деформации при 510 – 540 °C) с промежуточными отжигами при температуре выше 500 °C в течении 10 – 20 мин каждый. Метод позволяет получить степени деформации более 50 % для данного класса сплавов, характеризующихся низкой пластичностью в литом состоянии. В ходе данной деформационно-термической обработки в структуре сплавов системы Al-Si происходит существенное измельчение включений кремния и их сфероидизация, которая возрастает при увеличении степени деформации, а также предложенный способ позволяет более равномерно перемешать включения кремния в металлической матрице. Как обычный, так и циклический (с чередующимися нагревами и охлаждениями) отжиг не позволяют получить такой степени одновременного измельчения и сфероидизации включений кремния, что показывает важную роль деформации в разработанном процессе деформационно-термической обработки, позволяющей не только в большей степени сфероидизировать включения Si, но и измельчить их. Показано, что разработанный режим деформационно-термической обработки сплавов системы Al-Si позволяет в значительной мере увеличить их пластичность, в гораздо большей степени, чем отжиг. Твёрдость образцов после деформационно-термической обработки снижается по сравнению с литым состоянием до уровня показателей отожжённой отливки. При этом суммарная степень деформации при деформационно-термической обработке практически не оказывала влияния на общую твёрдость (хотя несколько возрастала микротвёрдость металлической матрицы). Твёрдость материала можно повысить за счёт наклёпа при холодной пластической деформации. При этом, так как материал после деформационно-термической обработки оказывается более пластичным, он имеет большие резервы для упрочнения данным способом. Таким образом, хотя деформационно-термическая обработка и снижает твёрдость по сравнению с литым состоянием, она за счёт повышения пластичности создаёт резерв для гораздо большего упрочнения материала за счёт холодной пластической деформации, чем этого можно достичь для литого или отожжённого материала.Научная новизна. Определена зависимость размера и степени вытянутости включений кремния в составе Al-Si эвтектики в сплавах Al-Si с 7 % Si от параметров деформационно-термической обработки, получены статистические характеристики распределения включений по размерам. Показана возможность дополнительного упрочнения доэвтектических силуминов после сфероидизирующей деформационно-термической обработки за счёт холодной пластической деформации, так как повышенный запас пластичности позволяет получить большие степени деформации в холодном состоянии, чем того допускает литой или отожжённый материал.Практическая значимость. Показана возможность создания пластичных сплавов системы Al-Si (силуминов) путём деформационно-термической обработки, а также возможность варьирования, при необходимости, показателей твёрдости и пластичности в значительно более широких пределах, чем в литом состоянии.


Author(s):  
Oleh Maksimenko ◽  
Volodymyr Samokhval ◽  
Andrii Orobtsev ◽  
Oleksandr Nikulin ◽  
Kostiantyn Marchenko

Метою роботи є дослідження впливу умов тертя в осередку деформування і режиму обтиснень на поздовжню сталість процесу та міжклітьові натяжіння розкату при прокатуванні в дротовому блоці. Методика проведення досліджень передбачала математичне моделювання процесу прокатування в клітях дротового блоку з визначенням середньої результуючої внутрішніх сил в металі, що пластично деформується, та інших параметрів процесу. Результати. Встановлено, що з збільшенням коефіцієнту тертя поздовжня сталість процесу прокатування по всій лінії дротового блоку збільшується з одночасним зменшенням питомого натяжіння розкату в міжклітьових проміжках, а при незначних змінах обтиснення в першій кліті блоку спостерігаються суттєві зміни режиму натяжіння між клітями та неоднозначні зміни показника сталості процесу прокатування. Наукова новизна отриманих результатів полягає у розробці математичної моделі процесу прокатування, яка дозволяє визначати, окрім відомих параметрів, середню результуючу поздовжніх сил в якості критерію сталості процесу, та підтвердженні можливості застосування такої моделі для дротових блоків з жорстким кінематичним зв’язком між клітями. Практична цінність результатів роботи зводиться до використання розробленої моделі, виявлених особливостей зміни параметрів по клітям блоку при розробці і удосконаленні технології прокатування катанки, а також у можливості використання моделі для коригування режимів обтиснень з метою забезпечення мінімальних міжклітьових натяжінь та сталості процесу по клітям блоку.


Author(s):  
Iryna Roslyk

Мета - отримання методами порошкової металургії композитного матеріалу на основі міді з додаванням у якості армуючого компоненту вуглецевих нанотрубок та дослідження структури цього матеріалу. Методика. Дослідні зразки виготовляли з порошку міді марки ПМС-1 (ГОСТ 4960-2009) фракції менше 45 мкм. В якості армуючого компонента використані багатостінні ВНТ діаметром від 8 до 28 нм, , які були отримані CVD методом. Вуглецеві нанотрубки додавали в шихту у кількості 0,08 мас. % у стані суспензії в розчині полівінілового спирту та додатковою обробкою ультразвуком упродовж 15 хвилин при частоті коливань 14,1 кГц. Приготовлену суміш просушували при температурі 150 °С для виділення зайвої вологи. Зразки для досліджень виготовляли у вигляді таблеток діаметром 12 мм і висотою 6 мм однобічним пресуванням з подальшим спіканням у атмосфері водню. Дослідні зразки виготовляли за двома технологічними схемами, які включали двократне пресування та спікання. При другому спіканні за схемою 1 температура складала 950 °С, а за схемою 2 температура була більш висока , а саме 1050 °С.  Дослідження структурних характеристик порошку міді виконані з використання електронного скануючого мікроскопу (Tescan Mira 3 LMU). Для визначення елементного складу зразків використовували метод енергодисперсійної спектроскопії з використання систем локального аналізу (ЕДС), використовували детектор випромінювання «X-max 80» ("Oxford Instruments" Англія).Результати. Експериментально встановлено, що спосіб додавання ВНТ до порошку міді шляхом рідкофазного змішування в розчині полівінілового спирту та обробкою суспензії ультразвуком сприяє рівномірному розподілу ВНТ в об’ємі спеченого матеріалу. Вуглецеві нанотрубки після спікання розташовуються в мідній матриці по границях зерен та в порах, переважно у вигляді скупчень. Високотемпературне друге спікання при температурі, наближеної до температури плавлення міді, призводить до зниження пористості спеченого матеріалу з мікроструктурою, що відповідає структурі дисперснозміцнених композитів. В мідній матриці рівномірно розташовані пори, які заповнені скупченнями ВНТ.Наукова новизна. Вперше встановлено, що спосіб обробки ультразвуком суспензії ВНТ в розчині полівінілового спирту під час приготування шихти перед пресуванням та застосування другого високотемпературного спікання при температурі наближеної до температури плавлення металу-матриці призводить до утворення структури, яка характерна дисперсно-зміцненим матеріалам. Практична цінність. Результати роботи можуть бути використані для виготовлення матеріалів електротехнічного призначення.


Author(s):  
Suleiman Rakhmanov ◽  
Sergey Belodedenko ◽  
Vasiliy Hanush ◽  
Ihor Khatskelian ◽  
Viktor Povorotniy

Мета. Дослідження напружено-деформованого стану станини робочої кліті прошивного стану трубопрокатного агрегату 350 (ТПА 350). Розробка методики визначення надійності станини робочої кліті прошивного стану ТПА 350 після її довготривалої експлуатації. Розробка стратегії подальшої експлуатації прошивного стану ТПА 350.Методика. При виконанні роботи проводилися тензометрічні виміри напружень, що виникають у станині прошивних  станів ТПА 350, проводилися дослідження 3D моделі станини. Було розроблено математичні моделі для визначення функції розподілу довговічності станини прошивного стану та показника безпеки, а також для визначення довговічності станини при наявності існуючих дефектів.Результати. Наведено результати досліджень 3D моделі станин прошивного стану ТПА 350. Визначено напружено-деформований стан робочої кліті прошивного стану ТПА 350. Встановлено, що в станиніробочої кліті прошивного стану виникають максимальні напруження в зонах виявлених раніше тріщин, місця концентрації максимальних напружень «мігрують» при зміні умов закріплення станіни. Виявлено, що небезпеку представляють дефекти (тріщини), які з’являються в напружених зонах станини робочої кліті. Виявлено, що початкові розміри дефектів малі для надійного діагностування, але їх критичні розміри достатньо великі, щоб їх не виявити при обстеженнях. Встановлено, що безпека станини прошивного стану при більш жорстких умовах експлуатації, які фактично спостерігаються у реальності, була вичерпана після 75 років експлуатації. Дослідженнями напружено-деформованого стану встановлено, що зазори в місці з'єднання кришки й станини робочої кліті сприяють росту локальних напружень, наслідки появи яких аналізувалися в даній роботі. Наукова новизна. Вперше проведено дослідження надійності станини прошивного стану ТПА 350 після 80 років експлуатації. При розробці математичної моделі опору втомному руйнуванню використано І та ІІ моди руйнування.   Практична цінність. Розрахунки показують, що в даний момент станина прошивного стану працює в зоні повного ризику, що супроводжується утворенням тріщин. Період живучості сферичного дефекту становить близько 5 років, після цього дефект трансформується в тріщину з погано визначною геометрією й розвивається по закономірностях, що вимагають окремого вивчення. Показано, що найбільш ефективно в цьому плані здійснювати її контроль неруйнуючими діагностичними методами. Для продовження експлуатації станини прошивного стану пропонується: надійно закріпити верхню кришку станини прошивного стану гвинтовим механізмом фіксації. Запропоновано максимально знизити (виключити) кількість труб, що виготовляються, із сплавів, що важко деформуються, робити діагностування кліті й регулярно перевіряти розміри тріщин.


Author(s):  
Lyudmila Solonenko ◽  
Sergei Repyakh

Мета. Встановлення закономірностей впливу умов плакування кварцового піску рідким склом, параметрів паро-мікрохвильового затвердіння і терміну зберігання суміші на величину її межі міцності при стисненні в структурованому стані.Методика. У дослідженнях використовували кварцовий пісок з вмістом глинистої складової не більше 0,5% за масою і переважним розміром піщинок 0,23 мм, плакований содовим натрієвим рідким склом з силікатним модулем 2,8...3,0 і питомою щільністю 1,43...1,46 г/см3. Для визначення навантаження руйнування структурованих сумішей при стисканні за способом паро-мікрохвильового затвердіння виготовляли зразки розмірами Ø 50×50 мм і Ø 30×30 мм. Випробування зразків проводили на приладі LRu-2e. Температуру сумішей вимірювали з похибкою ±1 °С.Результати. Встановлено, що межа міцності при стисненні в результаті тривалого зберігання плакованого піску навіть в герметично закритій тарі зменшується в 2...3 рази в порівнянні з свіжовиготовленою сумішшю, що, ймовірно, обумовлено частковою карбонізацією рідкого скла в плакованому шарі. Рекомендовано для структурування піщано-рідкоскляної суміші за способом паро-мікрохвильового затвердіння використовувати свіжовиготовлений плакований кварцовий пісок з температурою 20...26 °С. При цьому для плакування натрієвим рідким склом рекомендовано використовувати кварцовий пісок з вмістом води до 0,2 % (за масою) та вмістом вологи в затверділому рідкому склі не більше 2...3 % від маси гідратованого силікату натрію. Наведені описи та аналіз встановлених закономірностей.Наукова новизна. Вперше встановлено, що плакування кварцового піску рідким склом для його подальшого структурування способом паро-мікрохвильового затвердіння слід здійснювати при утриманні в піску вологи не більше 0,2 % (за масою) з наступним сушінням піску до вмісту вологи в затверділому рідкому склі не більше 2...3 % від маси гідратованого силікату натрію.Практична цінність. Отримані дані будуть корисними в ливарному виробництві, а саме в області формоутворення піщано-рідкоскляних сумішей.


Author(s):  
Tetiana Кimstach ◽  
Konstantin Uzlov ◽  
Sergei Repyakh ◽  
Lyudmila Solonenko

Мета. На підставі порівняльного аналізу нормативних вимог до використовуваних матеріалів визначити ефективні напрями удосконалення складів та технології обробки сплавів для виготовлення гребних гвинтів морських суден. З урахуванням одержаних даних, встановити перспективні матеріали та шляхи підвищення надійності і довговічності роботи виробів для судноплавства. Методика. В роботі використано метод зіставного аналізу з метою обґрунтування перспективи використання спеціальних бронз для виготовлення деталей, що аналізуються.Результати. Встановлено, що найбільш доцільним матеріалом для виготовлення гребних гвинтів з точки зору сукупності показників конструкційної міцності, зносостійкості та експлуатаційної надійності є алюмінієві бронзи додатково леговані манганом та оловом. Наукова новизна. Новизна технічного рішення полягає в тому, що на підставі аналізу нормативно-технічних вимог до алюмінієвих бронз, які стандартно використовують для виробництва гребних гвинтів, відмічена перспективність додаткового їх легування оловом, що дозволить підвищити корозійну стійкість та опір абразивному зносу, а також манганом, у раціональній кількості, з метою підвищення міцності.Практична цінність. Надана актуальна інформація щодо проблеми підвищення надійності та довговічності роботи гребних гвинтів, одним з методів вирішення якої є цілеспрямований вибір матеріалу для їх виготовлення. Запропоновані у якості ефективних матеріалів для виготовлення виконавчих рушійних елементів морських суден алюмінієві бронзи з аргументовано обґрунтованою кількістю легуючих домішок.


Author(s):  
Yevhen Shifrin ◽  
Valeriy Balakin ◽  
Natalia Kvitka

Цель. Предложить уравнение, аппроксимирующее расчётные значения коэффициента подпора  с достаточной для инженерных расчётов точностью и, тем самым, упростить определение силовых параметров технологических процессов прокатки.Методика. Использовали следующую последовательность создания аппроксимирующего уравнения: вначале выбирается базовое уравнение, характер изменения которого при изменении варьируемых параметров качественно соответствует характеру изменения расчётной зависимости; затем базовое уравнение дополняется функциями варьируемых параметров, целесообразность использования которых в аппроксимирующем уравнении обосновывается на основании сопоставления исходных расчётных данных и результатов расчёта по аппроксимирующей зависимости.Результаты. Получена зависимость, аппроксимирующая расчётные значения коэффициента подпора в пределах реальных значений коэффициента трения, относительного обжатия и относительного радиуса валков. Приведены графики расчётных и аппроксимированных значений коэффициента подпора. Расхождение между исходными и аппроксимированными значениями коэффициента подпора не превышает –12…+15 %.Научная новизна. Впервые получено аппроксимирующее уравнение для расчёта коэффициента подпора во всём диапазоне реальных значений коэффициента трения, относительного обжатия и относительного радиуса валков.Практическая ценность. Использование разработанной аппроксимирующей зависимости позволило выполнить расчёты силовых параметров деформации в станах трубопрокатных агрегатов "30-102", "350", "140" и "80". Эти данные были использованы при разработке таблиц прокатки и проектировании нового оборудования.


Author(s):  
Oleksandr Nazarov ◽  
Valentyn Gankevych ◽  
Oleksandr Pashchenko ◽  
Vyacheslav Kiba

Мета. В роботі розглянуто напрями та розробки що направлені на підвищення продуктивності процесу буріння, зниження енерговитрат і підвищення надійності обладнання, в першу чергу інструменту. Так розглянуто застосування гідравлічних бурових установок, що дозволяють: знизити в 1,5...1,8 рази масу бурової установки, скоротити в 1,5 рази час спускопідімальні операції; забезпечити підвищення швидкості буріння в 1,3...2 рази, знизити час на нарощування бурильних труб в 2,5 рази, скоротити час на монтаж і демонтаж установки в 2...5 разів. Дослідження процесу руйнування гірської породи показали, що вплив ПАР на гірську породу викликає її разупрочнення і покращує умови її руйнування. Застосування добавок ДБ збільшує швидкість обертального буріння на 25 – 30 % і глибину проходки до його затуплення на 20 – 25 %. Результати дослідно-промислових випробувань показали, що використання добавок піноутворювача ДБ в промивної рідини при обертальному бурінні економічно доцільно.Методика. Роботи по розробці теоретичних моделей руйнування [8] шляхом математичного моделювання дозволяють розрахувати нелінійні безрозмірні залежності; частот і амплітуд поперечних власних коливань бурового ставу як від параметрів обертання ставу, так і від зовнішніх факторів. Спираючись на теорію подібності та аналізу розмірностей це дозволяє вивчити вплив параметрів не окремо, а в комплексі, що зменшує обсяг досліджень до 2-х раз.Результати. Системи гасіння поперечних коливань НСП, ефективність, якої перевіряється розрахунками і моделюється за допомогою SolidWorks, що виключає флатер бурового інструменту. Проводяться розробки моделей верстатів шарошкового буріння, які дозволяють виробнику верстатів вибирати раціональні параметри систем гасіння поперечних коливань бурових ставів, проект верстата використаний для розробки робочої документації діючої моделі.Наукова новизна. Встановлено залежність появи флатера бурового інструменту внаслідок збігу частоти його обертання з власною частотою поперечних коливань бурового ставу, на буровому ставі, який складається з 3-х восьмиметрових штанг, флатер з'являється на I частоті обертів 30 хв-1, а на буровому ставі, що складається з 2-х восьмиметрових штанг – на частоті I оборотів 113 хв-1.Встановлено шляхом математичного моделювання нелінійні безрозмірні залежності; частот і амплітуд поперечних власних коливань бурового ставу як від параметрів обертання ставу, так і від зовнішніх факторів. Спираючись на теорію подібності та аналізу розмірностей це дозволяє вивчити вплив параметрів не окремо, а в комплексі, що зменшує обсяг досліджень до 2-х раз.У теоретичному аналізі ефективності амортизаторів згинальних коливань - АІК, встановлено, що вони дозволяють значно (в 6 разів) зменшити поперечні коливання бурового става до 26 мм, однак не виключають появу флатера бурового інструменту, тому обгрунтован вибір більш ефективної системи виброгашення з накладними легкими напівмуфтами (НСП).Практична цінність. Розробка систем гасіння поперечних коливань НСП, ефективність, яких перевіряється розрахунками і моделюється за допомогою SolidWorks, що виключає флатер бурового інструменту. Проведення розробки моделей верстатів шарошечного буріння, які дозволяють виробнику верстатів вибирати раціональні параметри систем гасіння поперечних коливань бурових ставів, проект верстата використано для розробки робочої документації діючої моделі.Проведення робот по зниженню енергоємності та підвищення продуктивності при бурінні свердловин, також виготовлення установок для глибокого буріння на машинобудівних заводах країни і оснащувати їх власними комплектуючими виробами.Наукове і інженерне забезпечення виконується Національним технічним університетом «Дніпровська політехніка», також роботи проводяться в Українському державному науково-дослідному геологорозвідувальному інституті (УкрГНІГРІ), Івано-Франківському державному університеті нафти і газу (ІФГУНГ). Проектно-конструкторські роботи виконуються в ДКБ "Південне", Полтавському відділенні УкрГНІГРІ, ПКТИ АТ "Дніпроважмаш", КБ АТ "Сумський машинобудівний завод".


Author(s):  
Artem Sybir ◽  
Mykhailo Hubynskyi ◽  
Serhii Fedorov ◽  
Semen Hubynskyi ◽  
Olexey Gogotsi

Мета: Метою статті є критичний аналіз та систематизація печей з електротермічним киплячим шаром, які використовуються у низько- та високотемпературних технологічних процесах у металургійній та хімічний промисловості., а також визначення конструктивних особливостей цих  пічних агрегатів.Методика: Критичний аналіз конструкцій високотемпературних установок з електротермічним киплячим шаром  на основі  світового доробку в галузі графітації та рафінування вуглецевих матеріалів з метою отримання високочистого батарейного графіту.Результати: За результатами проведеного дослідження та критичного аналізу літературних джерел, авторами запропонована класифікація електротермічних печей киплячого шару: за температурним режимом – низько- та високотемпературні установки; та за на напрямом руху електричного струму між електродами печі крізь шар оброблюваного матеріалу – агрегати із горизонтальним та вертикальним рухом струму. Визначено відмінні особливості у схемах підведення газу та проаналізовано способи завантаження / вивантаження матеріалу.Наукова новизна: Вперше визначено взаємозв’язок можливих конструктивних характеристик електротермічних печей киплячого шару з температурним режимом їх експлуатації.Практична цінність: Результати роботи являють собою систематизований науково-технічний матеріал корисний для науковців, дослідників та інженерів задіяних в розробці нових технологій та експлуатації наявних пічних установок на основі електротермічного киплячого шару.


Author(s):  
Oleksandr Uchytel ◽  
Yurii Malinovskyi ◽  
Dmytro Vlasenkov ◽  
Ihor Kravchuk ◽  
Svitlana Teroshyna

Цель - разработка научно-обоснованной методики расчета буровых станков типа СБШ-250, позволяющей определить критические нагрузки бурового става, вызывающие динамически неустойчивые состояния системы: буровой инструмент – став – вращатель – мачта – машинное отделение. Кроме того, наметить пути по уменьшению динамических составляющих крутящего момента на вращателе и усилия прижатия бурового става.Методика исследований. Для обоснования причин динамически неустойчивой работы станка принято представление о том, что вращающийся буровой став под действием крутящего момента и усилия подачи при бурении скважины приобретает форму винтовой линии, который находится в динамически неустойчивом состоянии, вызванным моментом сил трения между буровым инструментом и забоем. Составлены соответствующие системы дифференциальных уравнений и уравнения баланса кинетической и потенциальной энергий системы станка при колебаниях.Результаты. В работе установлено, что в результате действия на буровой став крутящего момента и усилия подачи став деформируется и при определенных значениях силовых факторов став теряет продольную устойчивость и приобретает форму винтовой линии, «навитой» на скважину. В этом случае работа става и всего станка сопровождается значительными вибрациями. Проведенные исследования позволили определить, что источником как крутильных, продольных, так и изгибных колебаний става является нелинейное трение между инструментом и забоем. Кроме того, авторами выявлены зоны динамической неустойчивости при работе става и намечен ряд практических рекомендаций для стабилизации работы става и всего станка в целом.Научная новизна работы заключается в том, что выявлен источник сложных продольно-изгибно-крутильных колебаний бурового става, которым является нелинейная характеристика трения между забоем и инструментом, обладающая ниспадающим участком. В этой связи фрикционные крутильные автоколебания вызывают продольно-изгибные параметрические колебания, которые возбуждаются с частотой собственных колебаний крутильной системы. Кроме того, установлено, что совпадение собственных частот изгибных колебаний с частотой вращения является причиной неустойчивости при работе става.Практическая ценность работы заключается в том, что выявлены зоны динамической неустойчивости продольно-изгибных колебаний бурового става, которые соответствуют собственным частотам и формам изгибных колебаний под действием приращения продольного усилия подачи. В случае совпадения одной из собственных частот изгибных колебаний с угловой частотой вращения става наступает неограниченное возрастание амплитуд изгибных колебаний, рост которых сдерживается зазором между диаметрами скважины и штанги. Рассматривая отдельно энергетику крутильных и продольных колебаний, получены выражения для коэффициентов динамичности. Установлено, что продольный коэффициент динамичности при одинаковом статическом укорочении става примерно пропорционален корню квадратному из величины свободного хода бурового става (т.е. свободный ход става необходимо ограничить).Рекомендовано с целью снижения виброактивности бурового става применять самонастраивающуюся систему автоматического регулирования угловой частоты вращения совместно с усилием подачи става. Кроме того, рекомендуется снижение виброактивности за счет применения наложенных вибраций в зоне взаимодействия инструмента с забоем.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document