Дослідження впливу розрахункових параметрів на розподіл температурних зон в елементах прес-форми в умовах активованої обробки

Автор(и)

  • Andrij Morozov Видавничо-поліграфічний інститут Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0001-5769-489X
  • Volodymir Olijnyk Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0003-3117-2780

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.205500

Ключові слова:

метод контрольних об’ємів, прес-інструмент, тепловий поток, електроспікання, джоулів нагрів

Анотація

Проведеними розрахунковими дослідженнями в моделі обойма-діелектрична матриця-верхній електрод-пуансон-спікаємий кільцевий виріб-нижній електрод-пуансон-підставка було визначено кінетику температурних змін. Завдяки цьому стало можливим визначення температури контрольних об’ємів виробу і оснастки в довільний проміжок часу. Експериментами підтверджено, що розрахункові значення температури в верхніх та нижніх шарах спікаємого виробу доволі подібні між собою і мало відрізняються від реальних. Зокрема встановлено, що в спікаємому виробі зосереджується 24 % теплової енергії, яке виділяється у всьому блоці (прес-інструмент-виріб). При кондукційному способі нагріву дуже важливо у самий короткий проміжок часу досягнути максимальної температури у зоні спікаємого виробу.

 Показано, що при експлуатації матеріал прес-форми в умовах електроспікання піддається термоциклічному і термомеханічному впливу. Компоненти оснастки мають різну стійкість до зносу: ресурс ізольованої вставки складає 20 циклів спікання, електродів – пуансонів 50 циклів. Це дозволяє стверджувати, що необхідно підібрати матеріал складових прес-форми, який би відповідав наступним вимогам:

– мінімальний нагрів елементів оснастки, забезпечуючих її конструкційну надійність та експлуатаційну технологічність (обойма, матриця, підставка);

– максимальний нагрів ланцюжка: верхній електрод-пуансон-ігла-спікаємий виріб-нижній кільцевий електрод-пуансон, сприяючий акумулюванню тепла в зоні дотику ділянок компонентів прес-форми з майбутнім виробом.

Вищевказані заходи призводять до підвищення структурної міцності спечених виробів, а також оптимізації контролю майбутніх технологічних операцій та оперативної фіксації важливих експериментальних даних.

Таким чином, є підстави стверджувати про можливість спрямованого регулювання температурних полів шляхом попереднього розрахунку та вибору матеріалів оснастки по теплофізичним характеристикам. Використання даної математичної моделі є ефективним способом рішення вищевказаного питання

Біографії авторів

Andrij Morozov, Видавничо-поліграфічний інститут Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології поліграфічного виробництва

Volodymir Olijnyk, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технології поліграфічного виробництва

Видавничо-поліграфічний інститут

Посилання

  1. Morozov, A. S., Raychenko, A. I. (1988). Nekotorye strukturnye osobennosti materialov, poluchennyh elektrospekaniem droblennoy struzhki alyuminievoy bronzy. Elektronnaya obrabotka materialov, 5, 38–41.
  2. Morozov, A. S., Burenkov, G. L., Raychenko, A. I., Tomchak, N. N., Lysakovskiy, N. I. (1987). Vliyanie stepeni okislennosti na strukturu i svoystva materiala poluchennogo elektricheskim spekaniem struzhkovogo poroshka alyuminievoy bronzy. Poroshkovaya metallurgiya, 10, 44–48.
  3. Raychenko, A. I., Chernikova, E. S. (1989). Matematicheskaya model' elektricheskogo nagreva poristoy sredy sovmestno s podvodyashchimi elektrodami-punsonami. Poroshkovaya metallurgiya, 5, 34–41.
  4. Pilipchenko, A. V., Tsitrin, A. I., Homenko, A. N. (1987). Modelirovanie temperaturnogo polya pri pryamom elektricheskom nagreve poroshkovyh materialov. Poroshkovaya metallurgiya, 3, 26–29.
  5. Kreyt, F., Bllek, U. (1983). Osnovy teploperedachi. Moscow: Mir, 512.
  6. Samarskiy, A. A. (1971). Vvedenie v teoriyu raznostnyh shem. Moscow: Nauka, 552.
  7. Zhang, Z.-H., Liu, Z.-F., Lu, J.-F., Shen, X.-B., Wang, F.-C., Wang, Y.-D. (2014). The sintering mechanism in spark plasma sintering – Proof of the occurrence of spark discharge. Scripta Materialia, 81, 56–59. doi: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2014.03.011
  8. Milligan, J., Shockley, J. M., Chromik, R. R., Brochu, M. (2013). Tribological performance of Al–12Si coatings created via Electrospark Deposition and Spark Plasma Sintering. Tribology International, 66, 1–11. doi: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2013.04.006
  9. Jin, X., Gao, L., Sun, J. (2010). Highly Transparent Alumina Spark Plasma Sintered from Common-Grade Commercial Powder: The Effect of Powder Treatment. Journal of the American Ceramic Society, 93 (5), 1232–1236. doi: https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2009.03544.x
  10. Kolomeichenko, A. V., Kuznetsov, I. S., Kravchenko, I. N. (2015). Investigation of the thickness and microhardness of electrospark coatings of amorphous and nanocrystalline alloys. Welding International, 29 (10), 823–825. doi: https://doi.org/10.1080/09507116.2014.986892
  11. Kumar, P., Parkash, R. (2016). Experimental investigation and optimization of EDM process parameters for machining of aluminum boron carbide (Al–B4C) composite. Machining Science and Technology, 20 (2), 330–348. doi: https://doi.org/10.1080/10910344.2016.1168931
  12. Rafi, H. K., Starr, T. L., Stucker, B. E. (2013). A comparison of the tensile, fatigue, and fracture behavior of Ti–6Al–4V and 15-5 PH stainless steel parts made by selective laser melting. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 69 (5-8), 1299–1309. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-013-5106-7
  13. Zuo, F., Saunier, S., Marinel, S., Chanin-Lambert, P., Peillon, N., Goeuriot, D. (2015). Investigation of the mechanism(s) controlling microwave sintering of α-alumina: Influence of the powder parameters on the grain growth, thermodynamics and densification kinetics. Journal of the European Ceramic Society, 35 (3), 959–970. doi: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2014.10.025
  14. Raychenko, A. I., Chernikova, E. S. (1989). Teoreticheskiy analiz nagreva psevdosplavov putem propuskaniya elektricheskogo toka. Poroshkovaya metallurgiya, 7, 15–17.
  15. Grigoriev, E., Rosliakov, A. (2007). Electro Discharge Compaction of WC-Co Composite Material Containing Particles of Diamond. Materials Science Forum, 534-536, 1181–1184. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.534-536.1181
  16. Belyavin, K. E. (2004). Poluchenie poristyh materialov iz tugoplavkih metallov metodom elektroimpul'snogo spekaniya. Teoriya i praktika mashinostroeniya, 2, 68–77.
  17. Raychenko, A. I., Sizonenko, O. N., Derevyanko, A. V., Kolesnichenko, V. G., Grigor'ev, E. G., Ivliev, A. I. (2012). Osobennosti vozdeystviya elektricheskogo razryada v protsesse konsolidatsii poroshkov. Visnyk NTU «KhPI». Seriya: Tekhnika ta elektrofizyka vysokykh napruh, 52 (958), 146–154.
  18. Grigor'ev, E. G. (2008). Kinetika protsessov uplotneniya dispersnyh materialov pri elektroimpul'snom vozdeystvii. Izvestiya RAN. Seriya fizicheskaya, 72 (9), 1210–1212.
  19. Ryabinina, O. N. (2006). Tehnologicheskie printsipy vybora materialov press-instrumenta pri elektrorazryadnoy obrabotke metallicheskih poroshkov. Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta, 10, 414–421.
  20. Raichenko, O. I. (2016). Model of Compaction Process of a Porous Powder Elastic-Viscous Material at Electric Sintering. Metallofizika i noveishie tekhnologii, 38(5), 635–645. doi: https://doi.org/10.15407/mfint.38.05.0635
  21. Gevorkyan, E. S., Chishkala, V. A., Kyslytsia, M. V. (2016). Electroconsolidation method (electric sintering) as a highly efficient method for the compaction of nanopowders to obtain composite materials for instrumental and structural purpose. Zbirnyk naukovykh prats UkrDUZT, 160, 75–79.
  22. Raychenko, A. I., Sizonenko, O. N., Derevyanko, A. V., Kolesnichenko, V. G., Grigor'ev, E. G. (2012). Analiz izmeneniya sostoyaniya poroshkovyh kompozitsiy pri elektrorazryadnom vozdeystvii (Obzor). Visnyk Ukrainskoho materialoznavchoho tovarystva, 1 (5), 49–56.
  23. Zamula, M. V., Derevyanko, A. V., Kolesnichenko, V. G., Samelyuk, A. V., Zgalat-Lozinskiy, O. B., Ragulya, A. V. (2007). Osobennosti elektrorazryadnogo spekaniya nanokompozitov sistemy TiN - AlN. Poroshkovaya metallurgiya, 7-8, 19–27.
  24. Morozov, A. (2019). Analysis of the technological and morphological peculiarities of bronzed powders production from the swarf wastes. Technology Audit and Production Reserves, 1 (3 (45)), 24–26. doi: https://doi.org/10.15587/2312-8372.2019.163794
  25. Zavaliangos, A., Zhang, J., Krammer, M., Groza, J. R. (2004). Temperature evolution during field activated sintering. Materials Science and Engineering: A, 379 (1-2), 218–228. doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2004.01.052

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-06-30

Як цитувати

Morozov, A., & Olijnyk, V. (2020). Дослідження впливу розрахункових параметрів на розподіл температурних зон в елементах прес-форми в умовах активованої обробки. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(12 (105), 15–28. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.205500

Номер

Том 3 № 12 (105) (2020): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Andrij Morozov, Volodymir Olijnyk

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.