Український журнал будівництва та архітектури

ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ ХІМІЧНОГО СКЛАДУ СТАЛЕЙ ДЛЯ ЗАЛІЗНИЧНИХ ОСЕЙ НА РІВНОМІРНІСТЬ КІНЦЕВОЇ МІКРОСТРУКТУРИ

чт, 10 жов 2024 00:00:00 +0300

Актуальність роботи. Для сучасного залізничного транспорту актуальним завданням стало збільшення міцності та службової надійності деталей рухомого складу, зокрема, залізничних осей. Відомо, що неоднорідність розподілу хімічних елементів у структурі вуглецевих сталей конструкційного класу утворюється переважно під час їх кристалізації та в подальшому може впливати на кінцевий структурний стан та комплекс властивостей. Мета – дослідження впливу хімічного складу сталей для залізничних осей на рівномірність структури. Методика. В лабораторних умовах виготовлено дослідні зливки різного хімічного складу з різною кількістю та відношенням основних хімічних елементів у межах марки ОС та EA1N. Зеренну структуру досліджували на мікрошліфах після травленням ніталем. Хімічну неоднорідність («сліди» дендритної структури) – розподіл хімічних елементів у мікроструктурі зразків литої заготовки виявляли травленням у гарячому розчині пікрату натрію. Металографічний аналіз виконано на світловому (оптичному) мікроскопі «Axiovert 200 M MAT» виробництва фірми «Carl Zeiss». Наукові результати. Визначено вплив зміни хімічного складу вуглецевої сталі, яка призначена для виготовлення залізничних осей, на особливості формування феритно-перлітної неоднорідності та різнозернистості. Показано, що в зразках сталей, які відповідають марці EA1N з меншим вмістом вуглецю, розподіл фаз нерівномірний. Наведено пояснення механізму формування такої структури з погляду двох теорій. У зразках сталей із середнім вмістом вуглецю, що відповідають сталі марки ОС, розподіл перлітної та феритної фази більш рівномірний, встановлено зв'язок розміру та ступінь затемнення перлітних ділянок із порядком колишніх дендритних гілок. За результатами кількісного аналізу кінцевої зеренної структури встановлено, що сталь ОС із середнім вмістом вуглецю за різного відношення Mn/Si має більш рівномірну зеренну структуру. Сталь EA1N із меншим вмістом вуглецю має виражену різнозернистисть, у разі збільшення відношення Mn/Si найбільший максимум залежності розподілу зміщується до більшого розміру (меншого номера) зерна. Практичні результати. Підвищення однорідності кінцевої мікроструктури сприяє підвищенню показників пластичності та в’язкості сталі, що безпосередньо впливає на надійність та довговічність залізничних осей.

ОЦІНКА ТЕХНОЛОГІЧНОЇ ПЛАСТИЧНОСТІ ВИСОКОБОРИСТОЇ КОРОЗІЙНОСТІЙКОЇ СТАЛІ В ПРОЦЕСІ ГАРЯЧОЇ ДЕФОРМАЦІЇ ТРУБ, ЩО ЗАСТОСОВУЮТЬСЯ ДЛЯ РОЗМІЩЕННЯ ВІДПРАЦЬОВАНОГО ЯДЕРНОГО ПАЛИВА

В. С. Вахрушева , Н. В. Грузін, І. А. Тютєрєв — сб, 28 вер 2024 00:00:00 +0300

Постановка проблеми. Сталий розвиток світової ядерної енергетики на подальшу перспективу залежить від того наскільки ефективно будуть вирішені пов’язані з нею проблеми радіаційної безпеки та ядерного розповсюдження. Такі проблеми мають місце, у тому числі, і на кінцевому етапі ядерно-паливного циклу – поводження з відпрацьованим ядерним паливом. Це завдання сьогодні стоїть на порядку денному як для світової спільноти, так і для національних урядів країн, які розвивають або мають наміри розвивати атомну енергетику [1−3]. Наразі, у зв'язку із забезпеченням безпеки атомної енергетики, у світовій практиці знаходять широке застосування борумісні сталі як матеріал для забезпечення біологічного захисту та для виготовлення спеціальних деталей обладнання. Це пояснюється тим, що ізотоп В₁₀, який міститься у сталях, забезпечує захоплення нейтронів [4]. Задля екранізації опорного чохла ущільненого сховища відпрацьованого ядерного палива атомних електростанцій знадобилися шестигранні труби з високобористої сталі. Корозійностійкі сталі, леговані бором, широко використовують в атомній енергетиці завдяки їх спеціальним ядерним властивостям. У процесі експлуатації атомних електростанцій тепловидільні збірки, які відслужили свій термін, підлягають зберіганню в спеціальних сховищах із використанням контейнерів − шестигранних труб, які виготовляють із сталі 04Х14Т3Р2Ф. Для зниження витрат під час будівництва та експлуатації АЕС частина робіт із поводження з відпрацьованим ядерним паливом (ВЯП) повинна виконуватися на підприємствах України. Це забезпечить значний імпортозамінний ефект. Для виготовлення шестигранних труб зі сталі 04Х14Т3Р2Ф за схемою: зливки − гаряча деформація − профілювання − термічна обробка потрібна розробка параметрів гарячої деформації і наступних технологічних операцій. Застосування зазначених труб в ущільнених сховищах відпрацьованого палива АЕС дозволить збільшити вдвічі ємність сховищ, що дасть значний народно-господарський економічний ефект. Матеріал та методи дослідження. Матеріалом для дослідження обрано сталь 04Х14Т3Р2Ф (ЧС-82), виплавлену за двома варіантами (вакуумно-індукційний – «ВІ» і вакуумно-індукційний з подальшим вакуумно-дуговим переплавом – («ВД»). Сталь марки 04Х14Т3Р2Ф відносять до високолегованих, корозійностійких сталей феритного класу з високим вмістом бору до (2 %). Для дослідження температур фазових перетворень у сталі застосовано метод диференціального термічного аналізу. Для оцінення фазового стану − метод рентгеноструктурного аналізу та мікрорентгеноспектрального аналізу. Зразки сталі випробували на прошивання. Після охолодження прошиті зразки піддавалися рентгенівському просвічуванню [5]. Також проведено випробування на гаряче скручування та механічні випробування за високих температур. Результати. Оцінено макро- і мікроструктуру сталі залежно від способу виплавки. Досліджено фазовий склад сталі. Дослідження пластичних властивостей сталі ЧС-82 випробуваннями на прошиваність і гаряче скручування показало, що область температур максимальної пластичності перебуває в широкому діапазоні (від 1 025 до 1 150 ⁰С) за досить незначного опору деформації. За гарячої деформації в температурному інтервалі 1 175 ⁰С і вище спостерігалось руйнування металу по межах зерен у місцях плавлення боридної фази Cr−Fe−B. Слід вважати оптимальним температурний інтервал гарячої деформації сталі ЧС-82 в діапазоні 1 000−1 050 ⁰С. Наукова новизна. Для корозійностійкої високобористої сталі, яка використовується для зберігання відпрацьованого ядерного палива, вибрано температурний інтервал гарячої деформації та оцінено структурний та фазовий склад, що дозволить деформувати метал на прошивному стані та виготовляти труби.

ОСОБЛИВОСТІ УТВОРЕННЯ ТРІЩИН У ГЕТЕРОФАЗНИХ ВКЛЮЧЕННЯХ ТИПУ "ЕВТЕКТИКА ВКЛЮЧЕННЯ – МАТРИЦЯ"

С. І. Губенко, Е. В. Парусов , І. А. Тютєрєв — сб, 28 вер 2024 00:00:00 +0300

Мета роботи − вивчення особливостей зародження тріщин у гетерофазних включеннях типу «евтектика включення−матриця» за деформації сталей. Методика. Дослідження проводили після деформації зразків зі сталей 08Ю, 12ГС, 08кп, 09Г2С, НБ-57, 08ГСЮТФ в інтервалі температур 20…1 200 °С зі швидкістю переміщення захватів 1 680 мм/хв. Застосовано методи дослідження – петрографія, мікрорентгеноспектральний аналіз («Cameca MS-4, Nanolab-7»,) оптична мікроскопія (Neophot-21). Результати. Встановлено, що різноманітність фаз, що становлять гетерофазні включення типу «евтектика включення−матриця», зумовлює їх різну поведінку за пластичної деформації. Показано, що зародження крихких чи в'язких мікротріщин відбувається уздовж внутрішніх міжфазних границь між металевою матрицею і другою неметалевою фазою евтектики. З’ясовано, що характер тріщин визначається рівнем пластичності фаз включень і температурою деформації. Показано, що критичні ступені деформації зразків, за досягнення яких виникали помітні мікротріщини уздовж внутрішніх міжфазних границь, залежать від температури та природи фаз включень «евтектика включення − матриця». Встановлено, що показники критичних ступенів деформації визначають рівень когезивної міцності внутрішніх міжфазних границь в гетерофазних включеннях «евтектика включення − матриця». Наукова новизна. З’ясовано особливості зародження мікротріщин в гетерофазних включеннях типу «евтектика включення − матриця». Показано, що характер мікротріщин, які утворилися уздовж міжфазних границь, залежить від температури, рівня пластичності та умов поєднання крихких та пластичних фаз у включеннях типу «евтектика включення − матриця», а також від температури деформації. Критичні ступені деформації сталей, коли виникали мікротріщини уздовж внутрішніх міжфазних границь, визначають когезивну міцність цих границь і залежать від температури та природи фаз включень типу «евтектика включення − матриця». Практична значимість. Використання отриманих результатів дозволить розробити технології отримання сталей з регламентованими видами гетерофазних неметалевих включень, що допоможе суттєво підвищити їх технологічні та експлуатаційні характеристики, а також запобігти утворенню різноманітних дефектів під час обробки сталей тиском та експлуатації виробів.

РОЗРОБКА ІННОВАЦІЙНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ТА ГАРТІВНОГО ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ РЕАЛІЗАЦІЇ ЗМІЦНЮВАЛЬНОЇ ТЕРМІЧНОЇ ОБРОБКИ МЕТАЛОВИРОБІВ ІЗ ВИКОРИСТАННЯМ ПСЕВДОЗРІДЖЕНИХ СИПУЧИХ МАТЕРІАЛІВ (ЧАСТИНА 1)

сб, 28 вер 2024 00:00:00 +0300

Постановка проблеми. Одна з основних проблем, з якими стикається сучасне підприємство – це пошук шляхів підвищення ефективності його діяльності. Для ефективного функціонування термічних підрозділів інструментальних виробництв потрібна одночасна наявність нагрівальних та гартувальних пристроїв із різними середовищами для нагрівання та охолодження. Цим пояснюється прагнення виробничників і вчених до пошуку технологічних, дешевих, екологічно чистих середовищ для нагрівання та охолодження, які здатні забезпечити необхідні параметри термічної обробки і високу якість оброблюваних деталей. Мета статті – аналіз стану методів зміцнювальної термічної (комбінованої) обробки з використанням сипучих матеріалів як середовищ для об^’ємного нагрівання і примусового охолодження металовиробів та конструктивно-технологічних особливостей гартівних пристроїв, які в змозі забезпечити раціональний структурний стан металу деталей складної геометричної форми за мінімального рівня їх жолоблення та деформації на прикладі використання віброзріджених сипучих матеріалів (в технічній літературі використовується термін «віброгравітаційні частки теплоносія»). Висновок. Досліджено використання у промисловості псевдозріджених сипучих матеріалів як середовищ для об’ємного нагрівання та гартування металовиробів і конструкцій пристроїв для їх використання. Визначено переваги способу охолодження в киплячому шарі для ефективної реалізації режимів зміцнювальної термічної обробки. Показано, що такий спосіб примусового об'ємного охолодження виробів інструментальних виробництв раціональний за різними показниками. Проаналізовано конструктивно-технологічні параметри пристроїв для його реалізації, які можуть стабільно забезпечити необхідний рівень властивостей легованих та високолегованих інструментальних сталей за мінімального рівня їх жолоблення і деформації.

РОЗРОБКА СУХИХ БУДІВЕЛЬНИХ СУМІШЕЙ НА ОСНОВІ РЕДИСПЕРСІЙНИХ ПОРОШКІВ ДЛЯ РЕГУЛЮВАННЯ ВЛАСТИВОСТЕЙ ГІПСОВИХ СУМІШЕЙ

А. А. Дрозд , Т. М. Дехта — сб, 28 вер 2024 00:00:00 +0300

Актуальність роботи. Теоретично обґрунтовано та експериментально доведено можливість отримання сухої добавки-сповільнювача утворення гіпсу на основі негашеного вапна і полівінілацетатної дисперсії внаслідок утворення полівінілового спирту і солей ацетату кальцію в результаті лужного гідролізу дисперсії (ПВАД) полівінілацетату під час гасіння вапна в гідратну вапно-пушонку. Результати роботи реалізовано у виробництві сухих гіпсових сумішей. Мета дослідження – розроблення сухих будівельних сумішей на основі гіпсу і збільшення терміну їх придатності за рахунок введення складних добавок на основі негашеного вапна та дисперсії [ПВАД] полівінілацетату. Методика. Застосовано стандартні методи дослідження для визначення фізико-механічних властивостей гіпсових в’яжучих і якості комплексних добавок згідно з ДСТУ Б В.2.7-82:2010, ДСТУ Б В.2.7-23-95, ДСТУ Б В.2.7-171:2008. Дослідження фазового складу матеріалів, мікро- та макроструктури проводились за допомогою рентгенофазового аналізу, електронної і світлової мікроскопії. Результати. Досліджено вплив основних складових добавки (дисперсії полівінілацетату та вапна) на властивості напівводного гіпсу. Запропоновано та установлено хімізм взаємодії компонентів складової добавки, згідно з яким лужний гідроліз полівінілацетату зумовлює утворення полівінілового спирту, особливістю структури, молекули якої – наявність гідрофільних ОН− груп і гідрофобний компонент – вуглеводневий радикал. Гідрофільна частина молекули, будучи іонною, адсорбується на поверхні частинок в’яжучого, утворює мономолекулярну плівку, орієнтовану гідрофобною частиною від частинок гіпсу. Можливе також утворення ацетату кальцію Са(СН₃СОО)₂, що підвищує концентрацію іонів кальцію в розчині. Комбінована дія продуктів гідролізу значно знижує розчинність напівгідрату, швидкість утворення центрів кристалізації, тим самим забезпечуючи ефект сповільнення.

БЕЗПІЛОТНІ ЛІТАЛЬНІ АПАРАТИ ЯК ЕФЕКТИВНИЙ ІНСТРУМЕНТ ДЛЯ ОБСТЕЖЕННЯ МОСТОВИХ СПОРУД

Л. І. Живцова — сб, 28 вер 2024 00:00:00 +0300

Постановка проблеми. У сучасному світі технології швидко впроваджуються в різні сфери нашого життя, надаючи нові можливості і підвищуючи ефективність різних процесів. Однією з таких технологій стали безпілотні літальні апарати, які здобувають все більшу популярність у сфері інженерії та будівництва. Безпілотні літальні апарати виявляються надзвичайно корисними в обстеженні мостових споруд, де безпека та ефективність є критичними чинниками. Мета статті полягає у розгляді переваг використання безпілотних літальних апаратів у процесі обстеження мостових споруд та їх впливу на підвищення безпеки та продуктивності цього процесу; наведено фотоматеріали стану деяких мостових споруд на території України. Висновки. В сучасному світі одним з актуальних способів отримання інформації стали безпілотні літальні апарати. Їх використання з технологіями штучного інтелекту – це один з ефективних інструментів для обстеження мостових споруд. Разом вони можуть значно швидше обстежити об’єкт та точно визначити можливі габарити пошкоджень за побудованою тривимірною моделлю. Отримані дані з об’єкта обстеження дозволяють керувати ресурсами та раціонально планувати технічне обслуговування і ремонт мостових споруд. Підвищуються якість та темпи обстеження як підводної, так і наземної частини мостових опор. Безпілотні літальні апарати – дуже ефективний інструмент для обстеження мостових споруд, але важливо бути свідомими їх обмежень і вирішувати відповідні проблеми з урахуванням конкретних умов і вимог проекту. Аналіз та оцінення пошкоджених споруд простіше вести, якщо є реальна картина обстеження, знята з висоти кількох метрів.

ПЕТРИКІВКА – ОСЕРЕДОК УКРАЇНСЬКОГО НАРОДНОГО ДЕКОРАТИВНОГО РОЗПИСУ

сб, 28 вер 2024 00:00:00 +0300

Постановка проблеми. Історія розвитку Петриківського розпису, потребує вивчення творчості народних майстрів та їх послідовників, їхніх робіт. Мета статті – дослідити історію виникнення та розвитку мистецтва Петриківського розпису. Визначити етапи розвитку та особливості в різні його періоди. Висновок. Мистецтво Петриківського розпису являє собою унікальний релікт національної художньої традиції, який делегує в сучасний світ самобутню культуру історичної колиски запорізького козацтва, його могутній дух, своєрідність поетичного світосприйняття та глибинного етнічного народного художнього мислення. Петриківський декоративний розпис має у потенціалі народного мистецтва приховані нескінченні можливості, здатні збагатити культуру країни та світу. Під час війни художня творчість стає особливо гострою та активною. Завдяки зусиллям майстрів-художників Петриківського розпису це мистецтво живе, розвивається та дивує своїм унікальним орнаментом та технікою. У зв’язку зі значними економічними труднощами, що накопичувалися впродовж останніх десятиліть, до критичної межі виживання дійшла важлива галузь національної культури. Забезпечити збереження історичних осередків народного мистецтва та народних художніх промислів України – необхідна складова формування національної свідомості. Наступні найважливіші стратегічні напрямки: державна підтримка та захист центральної постаті галузі – її виробника, носія народних художніх традицій, народних майстрів та підприємств, історичних осередків народних художніх промислів; підготовка майбутньої зміни народних майстрів у творчому середовищі історичних осередків народного мистецтва шляхом охоплення різних вікових категорій учнів, включно зі створенням спеціалізованих середніх навчальних закладів (училищ), які поступово розширювати в міру розвитку галузі; створення музеїв в історичних центрах народних художніх промислів з метою їх популяризації, наукового дослідження, сприяння у вихованні майбутньої зміни, розвитку осередків та туристичної галузі в Україні. Петриківське малювання виживе, якщо віднайде нову органічну «ужитковість», чи то художниками декоративного мистецтва, чи то майстрами народного мистецтва.

НАУКОВО ОБҐРУНТОВАНІ РОЗРАХУНКОВІ МЕТОДИ ТА БАЗИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ ДАНИХ ІЗ ПОПЕРЕДЖЕННЯ ПЕРЕДЧАСНИХ ПОЖЕЖОВИБУХОНЕБЕЗПЕЧНИХ СПРАЦЬОВУВАНЬ ПІРОТЕХНІЧНИХ БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ НІТРАТНО-МЕТАЛІЗОВАНИХ СУМІШЕЙ В УМОВАХ ЗОВНІШНІХ ТЕРМОДІЙ

сб, 28 вер 2024 00:00:00 +0300

Постановка проблеми. Велике практичне значення мають способи попередження виникнення вимушених пожежонебезпечних руйнувань виробів у випадку впливу зовнішніх термічних дій. При цьому вони повинні ґрунтуватись на науково обґрунтованих методах визначення критичних параметрів термічних дій на вироби та технологічних параметрів зарядів сумішей, перевищення яких спричинює передчасні пожежонебезпечні руйнування виробів. Для розроблення таких методів необхідно мати результати теоретичних та експериментальних досліджень процесів нагрівання оболонок зарядів сумішей для різних зовнішніх теплових потоків та часу їх термодії, а також процесів займання та розвитку їх горіння за різних зовнішніх умов. Мета статті − формування результатів теоретичних досліджень у вигляді науково обґрунтованих методів, які дозволяють попереджати та контролювати передчасне займання зарядів сумішей, вибухонебезпечний розвиток процесу їх горіння та пожежонебезпечне руйнування виробів в умовах зовнішніх термічних дій, а також зведення результатів експериментальних досліджень у єдину базу даних із визначення впливу технологічних параметрів сумішей на характеристики процесів їх займання та розвитку горіння, використання якої дозволяє знижувати кількість пожежовибухонебезпечних руйнувань виробів в умовах підвищених температур нагріву та зовнішніх тисків Висновок. Розроблено науково обґрунтовані методи визначення критичних параметрів зовнішніх термічних дій для кількісної оцінки рівня пожежної безпеки піротехнічних виробів на основі багатокомпонентних нітратно-металізованих сумішей. Створено науково-технічну базу експериментальних даних із визначення закономірностей впливу широкого класу технологічних параметрів сумішей на основні характеристики процесів займання та розвитку горіння сумішей (температуру займання, час індукції, швидкість розвитку горіння) в умовах зовнішніх термічних дій (підвищених температур нагріву, зовнішніх тисків та ін.), що дозволяє визначати ймовірність виникнення пожеж на об’єктах, де зберігаються вироби.

СТРУКТУРОУТВОРЕННЯ ЕЛЕКТРОПОКРИТТІВ СПЛАВОМ Ni–P ІЗ ПІДВИЩЕНОЮ КОРОЗІЙНОЮ СТІЙКІСТЮ

Д. Г. Королянчук , В. І. Овчаренко , О. Б. Гірін — сб, 28 вер 2024 00:00:00 +0300

Вступ. Основні фактори, що знижують захисні властивості електрокристалізованих покриттів, – це утворення об’ємних дефектів – пор, а також виникнення мікрогальванічних пар на межах зерен, тобто на поверхневих дефектах кристалічної будови. Створення в електропокриттях безпористої структури, уникнення формування в шарах металу/сплаву поверхневих дефектів, а також можливість заміни хромових покриттів, що одержуються з токсичних електролітів, постає актуальним завданням. Матеріали та методика. Запропоновано використовувати як захисні шари на виробах, що підвищують корозійну стійкість, електропокриття сплавом Ni–P. Проведено рентгенографічне визначення фазового складу електрохімічних осадів Ni–P. Досліджено морфологію поверхні та корозійну стійкість покриттів. Результати. Досліджено зразки електрохімічних покриттів чистим нікелем та сплавом нікель – фосфор. Установлено, що у процесі формування покриттів нікелем із додаванням іонів фосфору морфологія поверхні практично не має пор, відбувається аморфізація осадів, за рахунок чого поліпшуються захисні властивості, а саме – корозійна стійкість. Наукова новизна. Встановлено фактори, які впливають на підвищення корозійної стійкості покриттів, – відсутність пористої структури та формування аморфного стану. Висновки. Вивчено вплив факторів на структуру та властивості електрохімічних покриттів сплавом нікель – фосфор. Установлено, що додавання в електроліт нікелювання іонів фосфору сприяє формуванню аморфної структури у покриттях, при цьому утворюються шари сплаву Ni–P практично без наявності пор. Вивчено ефект підвищення корозійної стійкості електрохімічного покриття сплавом нікель – фосфор (на 30 %), за рахунок формування аморфної структури затверділої металевої рідини із запобіганням процесу кристалізації під час електрохімічного осадження.

ПРОГНОЗУВАННЯ МIЦНОСТI ЗАЛЕЖНО ВIД ВПЛИВУ ХIМIЧНОГО СКЛАДУ В СПЛАВI 40КХНМ

К. В. Попова — сб, 28 вер 2024 00:00:00 +0300

Вступ. Дослідження присвячене аналізу впливу хімічного складу сплаву 40КХНМ на його твердість. Механiчнi іспити вимагають значних матерiально-часових витрат. Для оперативного оцінення критеріїв якості металів у роботі запропоновано застосувати математичне моделювання. Матеріали та методика. Досліджено вплив хімічного складу на твердість у сплаві 40КХНМ, який відповідає вимогам державного стандарту 51397. Результати експерименту. У ході досліджень виявлено, що зміни хімічного складу сплаву 40КХНМ значно впливають на його механічні властивості, включаючи твердість і стійкість до ударних навантажень. Збільшення вмісту вуглецю, молібдену та хрому у сплаві сприяє підвищенню його твердості. Це з формуванням більш міцних карбідних і молібденових фаз у структурі сплаву, що поліпшує його механічні властивості. Підвищена твердість робить сплав більш стійким до зношування та підвищує його довговічність в умовах експлуатації. Збільшення вмісту нікелю у сплаві посилює його стійкість до ударних навантажень. Це зумовлено збільшенням пластичності та ударної в'язкості сплаву за підвищеного вмісту нікелю. Більш висока стійкість до ударних навантажень робить сплав придатним для застосування в умовах, що вимагають високої стійкості до ударів, наприклад, у виробництві частин машин і обладнання. Побудовано математичну модель залежності міцності сплаву від процентного вмісту компонентів хімічного складу, що дозволяє керувати показниками міцності сплаву в процесі його виготовлення. Висновки. Результати досліджень підтверджують, що зміни у хімічному складі сплаву 40КХНМ суттєво впливають на його механічні властивості. В результаті проведених експериментів установлено, що хімічний склад металу значно впливає на твердість матеріалу. Шляхом зміни складу металу вдалося досягти значного підвищення твердості до рівнів, що відповідають вимогам стандартів якості. Ці результати – важливий крок до оптимізації процесів виробництва та поліпшенню властивостей кінцевої продукції зі сплаву 40КХНМ.

ЕВОЛЮЦІЯ СТРУКТУРИ ТА ВЛАСТИВОСТЕЙ ЕКСТРЕМАЛЬНО ДЕФОРМОВАНИХ СПЕЧЕНИХ МІДНИХ НАНОКОМПОЗИТІВ

І. Г. Рослик , О. А. Носко , А. М. Ковзік , Т. А. Аюпова , О. А. Аюпов — сб, 28 вер 2024 00:00:00 +0300

Мета роботи – визначення структури та механічних властивостей спеченої міді (в тому числі такої що містить вуглецеві нанотрубки) після інтенсивної пластичної деформації скручуванням. Об’єкт дослідження – зразки з порошку міді ПМС – 1 (ГОСТ 4960-75), порошку міді фракцій 45 мкм, порошку міді ПМС – 1 з додаванням 1 % мас. вуглецевих нанотрубок, виготовлені двократним пресуванням – спіканням, з кінцевим тиском 700 МПа, за температури 950°С та піддані інтенсивній пластичній деформації скручуванням на ковадлі Бріджмена. Досліджували структуру з використанням електронного сканувального мікроскопа Tescan Micra 3 LMU. Мікромеханічні випробування проводили за допомогою приладу «Мікрон – Гамма». Наукова новизна. Вперше досліджено мікроструктуру і механічні властивості спеченої міді та наноматеріалу «мідь – вуглецеві нанотрубки» після обробки інтенсивною пластичною деформацією скручуванням. Установлено, що інтенсивна пластична деформація скручуванням суттєво впливає на структуру та механічні властивості зразків спеченої міді. Форма зерен спеченої міді від близької до сферичної змінюється на витягнуту у напрямку деформації, розмір зерен зменшується у 5−7 разів. За інтенсивної деформаційної обробки наноматеріалу складу «мідь + 1 % ВНТ» ефект подрібнення зерна проявляється значно менше. Встановлено суттєве підвищення механічних властивостей спеченої міді у разі інтенсивної пластичної деформації. Найвищі показники отримані для матеріалу системи «мідь + 1 % ВНТ». Практична цінність. Результати роботи можуть бути використані для виготовлення мідних виробів електротехнічного та теплотехнічного призначення з підвищеною зносостійкістю.

В’ЯЖУЧІ ІЗ ВТОРИННОЇ СИРОВИНИ ВІДХОДІВ ВУГЛЕЗБАГАЧЕННЯ ДЛЯ ЇХ ВИКОРИСТАННЯ У ЗВЕДЕННІ БУДІВЕЛЬНИХ ОБ’ЄКТІВ МЕТОДОМ 3D-ДРУКУ

А. А. Рудін — сб, 28 вер 2024 00:00:00 +0300

Постановка проблеми. Технологія будівництва методом 3D-друку – один із сучасних методів швидкого будівництва, який дозволяє значно автоматизувати будівельний процес із досягненням високої точності у виготовленні конструкцій складної конфігурації за допомогою обладнання (3D-принтера), яке працює під управлінням програмного забезпечення для завдання точних координат моделі конструкції, що друкується. Основними матеріалами для технології будівельного 3D-друку стали композиційні суміші на основі в’яжучого. Як в’яжуче може бути застосований цемент або композиційні в’яжучі [1]. Технологія виробництва цементу передбачає випал його компонентів за 1 450 ⁰С, що потребує значних витрат енергетичних ресурсів та впливає на його кінцеву вартість і суміші загалом. Застосування відходів вуглезбагачення, які містять у своєму складі глинисті мінерали, кварц, пірит та незначну кількість карбонатів, домішок і горючих речовин, дозволяє знизити витрати технологічного палива та температури випалу в’яжучого за рахунок реалізації теплотвірних властивостей вугільних включень. Таким чином відходи вуглезбагачення можуть бути використані як паливний компонент в отриманні в’яжучого. Висновки. На основі проведених досліджень можна зробити висновок про перспективність компонентного в'яжучого матеріалу з використанням відходів вуглезбагачення та зведення будівельних об'єктів методом 3D-друку. За рахунок реалізації теплотвірних властивостей можна знизити витрату технологічного палива та температуру випалу для отримання в’яжучого і зменшити викиди СО₂ в атмосферу та кінцеву вартість будівельної суміші для 3D-друку.

ПРОБЛЕМАТИКА ПРОВЕДЕННЯ АНАЛІЗУ ВИРОБНИЧОГО ТРАВМАТИЗМУ В ГАЛУЗІ ЛЕГКОЇ ТА ТЕКСТИЛЬНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ

Ю. С. Соколан — сб, 28 вер 2024 00:00:00 +0300

Постановка проблеми. Одна з основних функцій системи управління охороною праці на підприємствах – це аналіз виробничого травматизму та професійних захворювань, які виникають у працівників унаслідок виконання трудових обов’язків у випадку неналежного стану охорони праці на підприємстві. Галузь легкої та текстильної промисловості в Україні характеризується невизначеністю умов праці, оскільки вона базується в більшості на малих підприємствах. Відсутність аналізу виробничого травматизму та причин його виникнення ускладнює процес розроблення заходів з охорони праці для підприємств, які працюють відповідно у галузі легкої та текстильної промисловості. Мета статті – виявлення причин ускладнення процесу аналізу виробничого травматизму та проблематики аналізу причин виникнення травматизму в галузі легкої та текстильної промисловості. Висновки. Аналіз виробничого травматизму в галузі легкої та текстильної промисловості дозволив виокремити тенденцію до зростання кількості нещасних випадків у цій галузі. Враховуючи, що протягом останніх чотирьох років Державна служба статистики не виокремлює галузь легкої промисловості в окремий пункт збору статистичних даних, це ускладнює аналіз травматизму у цій галузі. Також установлено, що протягом 2020–2024 років у Держпраці були зареєстровані смертельні та групові нещасні випадки, які за причиною не пов’язані з роботою в рамках галузі легкої та текстильної промисловості, але були класифіковані як такі внаслідок того, що власне виробництво займається легкою промисловістю. При цьому вид робіт, які виконували потерпі, більше класифікується як будівельний або вантажний, аніж як виконання робіт, пов’язаних із пошивом одягу. В результаті аналізу встановлено основні проблеми, які перешкоджають виокремленню точних причин нещасних випадків у галузі легкої та текстильної промисловості.

МЕТОДИКА БУДІВЕЛЬНОГО ІНФОРМАЦІЙНОГО МОДЕЛЮВАННЯ МІСЬКИХ ВУЛИЦЬ ТА ДОРІГ

О. В. Трегуб , Є. О. Ландо , Ю. Б. Балашова , Г. С. Ішутіна , Б. І. Самко — сб, 28 вер 2024 00:00:00 +0300

Постановка проблеми. Нові виклики у будівництві автомобільних доріг вимагають застосування сучасних та підтверджених кращою світовою практикою підходів до проєктування та керування процесами будівництва об’єктів автодорожньої інфраструктури із залученням новітніх технологій будівельного інформаційного моделювання (BIM). Впровадження BIM-технологій вимагає досліджень для систематизації інформації, прогнозування та оцінення результатів, розроблення методики моделювання. Мета статті – висвітлити методику будівельного інформаційного моделювання міських вулиць та доріг. Результати досліджень. Запропоновано методику будівельного інформаційного моделювання на прикладі ділянок вулично-дорожньої мережі у місті Дніпро. За геопросторовими даними дистанційного зондування Землі сформовано цифрові моделі рельєфу та місцевості у програмі InfraWorks, розроблено концептуальні моделі міських вулиць та доріг. Моделі концептуальних рішень експортовані до програми Civil 3D, де за даними наземної геодезичної зйомки уточнено модель рельєфу, виконано її аналіз, розроблено плани трас, поздовжні та поперечні профілі вулиць та доріг. Детально розроблені та скоординовані проектні рішення доріг у CIVIL 3D експортовані до програми InfraWorks з метою побудови цілісної автодорожньої інфраструктури. Проведено аналіз просторової плавності трас та перевірено відстані видимості на дорогах, аналіз поверхневого водовідведення за будівельною інформаційною моделлю. Розроблені у програмі Revit моделі шляхопроводу та мосту експортовані до моделі автодорожньої інфраструктури. Змодельовано засоби організації дорожнього руху. Інструментами «Traffic Simulation» програми InfraWorks виконано моделювання автотранспортних потоків на автомобільних дорогах і транспортних розв’язках досліджуваної вулично-дорожньої мережі з урахуванням фактичної інтенсивності руху. Будівельні інформаційні моделі перевірені щодо конструктивних недоліків у програмі Nawisworks. Висновок. Запропонована методика проєктування міських вулиць та доріг за BIM-технологією передбачає поетапне розроблення цифрової моделі з використанням програм автоматизованого проєктування автодорожньої інфраструктури з необхідним рівнем деталізації на відповідному етапі проєктування.

ВПЛИВ ВИДУ ОБРОБКИ РЕЦИКЛІНГОВИХ ЗАПОВНЮВАЧІВ НА МІЦНІСТЬ БЕТОНУ

Л. В. Трикоз , О. С. Зінченко , О. А. Калінін , А. В. Никитинський — сб, 28 вер 2024 00:00:00 +0300

Постановка проблеми. Національна стратегія управління відходами в Україні до 2030 року передбачено створення умов для розвитку ринку використання перероблених відходів будівельно-ремонтних робіт, зокрема, шляхом визначення показників для встановлення нормативів для перероблених відходів будівельно-ремонтних робіт, які забезпечать їх повторне використання та утилізацію. Один із способів повторного використання зруйнованого бетону – отримання з нього крупного і дрібного заповнювача для подальшого виробництва будівельних матеріалів і виробів. Традиційний метод отримання вторинного заповнювача містить етапи дроблення, які не дозволяють відновлювати чисті, тобто безцементні, заповнювачі. Отже, для виробництва високоякісних перероблених заповнювачів потрібен пошук ефективних методів обробки заповнювачів. Мета дослідження – оцінення міцності за стиску бетонних зразків із використанням заповнювачів, отриманих із відходів залізобетонних залізничних шпал. Зроблено порівняння міцності бетонів на заповнювачах, які були очищенні механічною обробкою або просочені розчином силікату натрію. Висновки. Встановлено, що як механічне очищення від залишків старого цементно-піщаного розчину, так і просочення поліпшують фізико-механічні властивості бетону порівняно з бетоном на необробленому заповнювачі. Механічна обробка підвищує міцність на стиск і становить 98 % від міцності бетону на натуральних заповнювачах. Просочення силікатом натрію збільшує міцність бетону порівняно з міцністю на необробленому заповнювачі на 10 %. Отже, обидва способи обробки рециклінгових крупних заповнювачів можна використовувати для отримання бетонів відповідної міцності.

ДОСЛІДЖЕННЯ КОРОЗІЙНОЇ СТІЙКОСТІ ЛИВАРНОЇ ТРИБОТЕХНІЧНОЇ БРОНЗИ БрО3А3

К. І. Узлов , Т. В. Кімстач , С. І. Реп’ях , А. М. Ковзік , О. А. Ремез — сб, 28 вер 2024 00:00:00 +0300

Постановка проблеми. Бронзи були та залишаються основним матеріалом для виготовлення підшипників тертя, антифрикційних та корозійностійких деталей, що працюють в умовах високих навантажень, у хімічно активних середовищах, за низьких та підвищених температур, в умовах кавітації, ерозії тощо. Тобто безперервний розвиток техніки потребує від антифрикційних бронз постійного підвищення їх корозійної стійкості як фактора, що дозволить значно розширити сферу їх застосування, підвищити довговічність та надійність литих виробів із них. Мета. На основі аналізу взаємозв'язку корозійних пошкоджень із хімічним складом порівняти корозійну стійкість бронзи БрО3А3 із корозійною стійкістю бронз марок БрА5, БрА9Ж3Л та БрО5Ц5С5, як матеріалів, що найчастіше використовуються у промисловості для виготовлення деталей, які працюють у вузлах тертя та хімічно активних середовищах. Методика. Сплави для виготовлення зразків готували шляхом сплавлення первинних шихтових матеріалів технічної чистоти. Плавки проводили в індукційній печі з використанням графітового тигля і деревного вугілля як покривного матеріалу. Дослідження корозійної стійкості литих зразків бронз здійснювали відповідно до вимог ISO 7384:2001, ISO 11845:1995 та ГОСТ 9.308-85. Корозійну стійкість досліджуваних зразків оцінювали за результатами відносної втрати їх маси під час витримки протягом 90 діб у клімат-камері за відносної вологості повітря 93 ± 3 % та температури 40 ± 2 °С, у морській та прісній воді з температурою 20...22 °С. Висновки. Бронза БрО3А3, із-поміж досліджених ливарних бронз, характеризується найкращим рівнем антикорозійних властивостей в усіх використаних у дослідженнях середовищах. У зв’язку з чим це є підставою рекомендувати досліджену бронзу для виготовлення литих деталей триботехнічного призначення, які працюють на повітрі, у прісній або морській воді.

ПАРАМЕТРИ ТЕКСТУРИ КЕРНСА ТА ВЛАСТИВОСТІ ГЕКСАГОНАЛЬНИХ МОНО- ТА ПОЛІКРИСТАЛІВ

В. В. Усов , Н. М. Шкатуляк , С. І. Іовчев — сб, 28 вер 2024 00:00:00 +0300

Постановка проблеми. Фізико-механічні властивості полікристалів визначаються відповідними властивостями монокристалів (кристалітів), що складають полікристал, та розподілом останніх за орієнтацією в полікристалі (текстурою). У металів із гексагональною структурою використання параметрів текстури Кернса, що показують ступінь збігу гексагональної осі кристалітів із заданим напрямком у полікристалічному зразку, дозволяє визначити властивість полікристала у цьому напрямку, якщо відомі властивості монокристала у напрямку його гексагональної осі та перпендикулярному напрямку. Можливе також розв’язання зворотної задачі: визначення властивостей монокристала у напрямку його гексагональної осі та перпендикулярному напрямку за даними властивостей полікристала та визначеними параметрами текстури Кернса. Матеріали та методики. Досліджували пружні та механічні характеристики гексагональних сплавів на основі титану (Grade 1 і VT1-0) і магнію (Mg–10 % Li і ZE10) після різних типів деформації – вальцювання, поперемінного згинання і гвинтової екструзії. Параметри текстури Кернса визначали рентгенівським методом за даними побудови обернених полюсних фігур (ОПФ) напрямку нормалі (НН) до площини листів та напрямку вальцювання (НВ). Результати експерименту. Показано, що вказаний метод дозволяє розраховувати пружні та механічні властивості зазначених полікристалів після проходження ними різних видів деформації з похибкою не більше 5–10 %, а також розв’язувати обернену задачу розрахунку властивостей монокристалів із похибкою не більше 5 %. Висновки. Використання параметрів текстури Кернса та характеристик монокристалів магнієвих сплавів ZE10, Mg 5 % Li, титану Grade1 і ВТ1-0 дозволило розрахувати відповідні властивості полікристалів та їх анізотропію. Використання параметрів текстури Кернса, експериментальних значень модуля пружності, меж міцності та плинності полікристалічних листів досліджуваних магнієвих і титанових сплавів дозволило оцінити характеристики. Між значеннями модуля пружності, механічними характеристиками досліджуваних листів магнієвих і титанових сплавів, з одного боку, та відповідними параметрами текстури Кернса, з іншого боку, існують сильні кореляційні зв’язки.

ВИБІР ОПТИМАЛЬНИХ ПАРАМЕТРІВ ОРІЄНТАЦІЇ СОНЯЧНИХ ПАНЕЛЕЙ

Є. Л. Юрченко , О. О. Коваль , В.В. Тимофєєв , Р. О. Однобурцев — сб, 28 вер 2024 00:00:00 +0300

Досліджується питання оптимізації параметрів установлення сонячних панелей для максимізації їх ефективності в умовах сучасної України, де традиційна енергетична інфраструктура зазнає значних руйнувань через війну. Особлива увага приділяється параметрам, таким як кут нахилу та орієнтація сонячних панелей відносно сонця, що впливають на загальну продуктивність системи. Дослідження проводилося на базі сонячної електростанції, розташованої на даху навчального корпусу Українського державного університету науки і технологій у місті Дніпро. Проведено детальний аналіз роботи станції з орієнтацією сонячних масивів на південний захід (азимут 222˚) та порівняння результатів із розрахунками, отриманими за допомогою калькулятора PVWatts®, розробленого Національною лабораторією енергетики США (NREL). Результати дослідження показали, що фактична річна генерація електроенергії становила 3 917 кВт·год, що наближається до прогнозованих 3 973 кВт·год, отриманих за допомогою PVWatts®. Аналіз також продемонстрував, що зміна орієнтації сонячних панелей з південного заходу на південь (азимут 180˚) може збільшити річну генерацію електроенергії до 4 227 кВт·год, що підтверджує максимальну ефективність південної орієнтації. Отримані результати можуть бути використані для оптимізації існуючих і майбутніх проектів сонячних електростанцій, забезпечуючи більш ефективне використання ресурсів та підвищення загальної ефективності енергосистем. Це знання сприятиме зниженню залежності від викопних джерел енергії, скороченню викидів парникових газів та забезпеченню безперебійного постачання електроенергії для населення та критично важливих об'єктів в умовах руйнування традиційної енергетичної інфраструктури.