Аналіз розмірів котушок на індукційній нагрівальній машині в залежності від мікроструктури і розподілу твердості в якості нового матеріалу снарядостійких сталевих листів

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.217297

Ключові слова:

нагрівальний змійовик, індукційна нагрівальна машина, поверхневе зміцнення, розподіл твердості, балістичний матеріал

Анотація

В області оборони і безпеки для самозахисту потрібні балістично стійкі матеріали. Балістично стійкі матеріали повинні витримувати швидкість обертання снаряда і поглинати енергію удару. Для виготовлення снарядостійкого листа необхідно поєднання твердості на поверхні і пластичності на протилежній стороні. Твердість необхідна для витримування швидкості снаряда, пластичність – для зменшення розтріскування, крихкого руйнування і поглинання енергії удару. Метою даного дослідження є визначення впливу форми котушки на мікроструктуру і розподіл твердості на сталевому листі, яке здійснюється шляхом поверхневого зміцнення з використанням індукційної машини. Лист з вуглецевої сталі товщиною 8 мм аустенізується з використанням індукційної нагрівальної машини зі зміною розмірів і форми котушки. Аустенізація поверхні і швидке гартування в масляних середовищах досягають 900 °С. Проведено мікроспостерігання за загартованими листами і розподілом твердості по їх поперечному перерізу. За результатами спостереження мікроструктури і мікротвердості по Віккерсу зі зміною котушки при діаметрі 5 мм і з кількістю витків 2 і 3, утворені мікроструктури з усіх боків мають мартенситну структуру і однакову твердість по всьому поперечному перерізу, таким чином поверхневе зміцнення не утворюється. Мікроспостерігання показало мартенситну структуру на поверхні, а феритові і перлітні структури все ще видно на середній і нижній сторонах з використанням котушок діаметром 8 мм і 2 витків. Максимальна твердість становить 497 HVN на верхній бічній поверхні і 257 HVN на нижній бічній поверхні з використанням котушки діаметром 8 мм і 2 витків. Підвищена твердість на одній з поверхонь листа при збереженні пластичності на протилежній стороні може бути запропонована в якості балістично стійкого листа шляхом подальших досліджень

Біографії авторів

Helmy Purwanto, Universitas Wahid Hasyim Jl. Menoreh Tengah X/22, Sampangan, Semarang, Indonesia, 50236

Doctor of Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Mohammad Tauviqirrahman, Universitas Diponegoro Jl. Prof. H. Soedharto, Tembalang, Semarang, Indonesia, 50275

Doctor of Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Muhammad Dzulfikar, Universitas Wahid Hasyim Jl. Menoreh Tengah X/22, Sampangan, Semarang, Indonesia, 50236

Master of Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Rifky Ismail, Universitas Diponegoro Jl. Prof. H. Soedharto, Tembalang, Semarang, Indonesia, 50275

Doctor of Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Purnomo Purnomo, Universitas Muhammadiyah Semarang Jl. Kedungmundu Raya No. 18, Semarang, Indonesia, 50273

Doctor of Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Ahnas Syifauddin, Universitas Wahid Hasyim Jl. Menoreh Tengah X/22, Sampangan, Semarang, Indonesia, 50236

Bachelor of Mechanical Engineering

Department of Mechanical Engineering

Посилання

  1. Jena, P. K., Mishra, B., RameshBabu, M., Babu, A., Singh, A. K., SivaKumar, K., Bhat, T. B. (2010). Effect of heat treatment on mechanical and ballistic properties of a high strength armour steel. International Journal of Impact Engineering, 37 (3), 242–249. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2009.09.003
  2. Purwanto, H., Soenoko, R., Purnowidodo, A., Suprapto, A. (2018). Energy absorbers on the steel plate – rubber laminate after deformable projectile impact. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (7 (94)), 6–12. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.127345
  3. Purwanto, H., Soenoko, R., Purnowidodo, A., Suprapto, A. (2020). The Influence of Single and Double Steel Plate Hardness on Fracture Behavior after Ballistic Impact. Periodica Polytechnica Mechanical Engineering, 64 (3), 189–198. doi: https://doi.org/10.3311/ppme.11780
  4. Dey, S., Børvik, T., Teng, X., Wierzbicki, T., Hopperstad, O. S. (2007). On the ballistic resistance of double-layered steel plates: An experimental and numerical investigation. International Journal of Solids and Structures, 44 (20), 6701–6723. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijsolstr.2007.03.005
  5. Senthil, K., Iqbal, M. A. (2020). Prediction of superior target layer configuration of armour steel, mild steel and aluminium 7075-T651 alloy against 7.62 AP projectile. Structures. doi: https://doi.org/10.1016/j.istruc.2020.06.010
  6. Purwanto, H., Dzulfikar, M., Tauviqirrahman, M., Ismail, R., Lestari, N. (2019). The Effect of Tempering Temperature on Medium Carbon Steel Plate of Surface Hardening Result Using Induction Heating as Ballistic Resistant Material Study. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 694, 012041. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/694/1/012041
  7. Jo, M. C., Kim, S., Suh, D. W., Hong, S. S., Kim, H. K., Sohn, S. S., Lee, S. (2020). Effect of tempering conditions on adiabatic shear banding during dynamic compression and ballistic impact tests of ultra-high-strength armor steel. Materials Science and Engineering: A, 792, 139818. doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.139818
  8. Jena, P. K., Senthil P., P., K., S. K. (2016). Effect of tempering time on the ballistic performance of a high strength armour steel. Journal of Applied Research and Technology, 14 (1), 47–53. doi: https://doi.org/10.1016/j.jart.2016.02.002
  9. Zhang, P., Wang, Z., Zhao, P., Zhang, L., Jin, X. C., Xu, Y. (2019). Experimental investigation on ballistic resistance of polyurea coated steel plates subjected to fragment impact. Thin-Walled Structures, 144, 106342. doi: https://doi.org/10.1016/j.tws.2019.106342
  10. Liu, Q.-Q., Wang, S.-P., Lin, X., Cui, P., Zhang, S. (2020). Numerical simulation on the anti-penetration performance of polyurea-core Weldox 460 E steel sandwich plates. Composite Structures, 236, 111852. doi: https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.111852
  11. Jena, P. K., Ramanjeneyulu, K., Siva Kumar, K., Balakrishna Bhat, T. (2009). Ballistic studies on layered structures. Materials & Design, 30 (6), 1922–1929. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2008.09.008
  12. Rahman, N., Abdullah, S., Abdullah, M., Zamri, W., Omar, M., Sajuri, Z. (2018). Experimental and Numerical Investigation on the Layering Configuration Effect to the Laminated Aluminium/Steel Panel Subjected to High Speed Impact Test. Metals, 8 (9), 732. doi: https://doi.org/10.3390/met8090732
  13. Yurianto, Y., Pratikto, P., Soenoko, R., Suprapto, W. (2019). Effect of quench and temper on hardness and wear of HRP steel (armor steel candidate). Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (12 (99)), 55–61. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.156799
  14. Mishra, B., Jena, P. K., Ramakrishna, B., Madhu, V., Bhat, T. B., Gupta, N. K. (2012). Effect of tempering temperature, plate thickness and presence of holes on ballistic impact behavior and ASB formation of a high strength steel. International Journal of Impact Engineering, 44, 17–28. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2011.12.004
  15. Lou, D. C., Solberg, J. K., Børvik, T. (2009). Surface strengthening using a self-protective diffusion paste and its application for ballistic protection of steel plates. Materials & Design, 30 (9), 3525–3536. doi: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2009.03.003
  16. Holmen, J. K., Solberg, J. K., Hopperstad, O. S., Børvik, T. (2017). Ballistic impact of layered and case-hardened steel plates. International Journal of Impact Engineering, 110, 4–14. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijimpeng.2017.02.001
  17. Lope, I., Acero, J., Carretero, C. (2016). Analysis and Optimization of the Efficiency of Induction Heating Applications With Litz-Wire Planar and Solenoidal Coils. IEEE Transactions on Power Electronics, 31 (7), 5089–5101. doi: https://doi.org/10.1109/tpel.2015.2478075
  18. Huang, M.-S., Huang, Y.-L. (2010). Effect of multi-layered induction coils on efficiency and uniformity of surface heating. International Journal of Heat and Mass Transfer, 53 (11-12), 2414–2423. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2010.01.042
  19. Nian, S.-C., Tsai, S.-W., Huang, M.-S., Huang, R.-C., Chen, C.-H. (2014). Key parameters and optimal design of a single-layered induction coil for external rapid mold surface heating. International Communications in Heat and Mass Transfer, 57, 109–117. doi: https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2014.07.019
  20. Dikshit, S. N., Kutumbarao, V. V., Sundararajan, G. (1995). The influence of plate hardness on the ballistic penetration of thick steel plates. International Journal of Impact Engineering, 16 (2), 293–320. doi: https://doi.org/10.1016/0734-743x(94)00041-t
  21. Ismail, R., Aldiyaz, F., Bakar, M. A., Nugroho, S. (2018). Pengaruh Frekuensi Arus Induksi Terhadap Distribusi Kekerasan Pada Teknik Pengerasan Quenching Permukaan Menggunakan Teknik Induksi Statis Pada Camshaft Mesin Diesel 2 Silinder. Simposium Nasional RAPI XVII, 141–147. Available at: http://hdl.handle.net/11617/10639
  22. Rudnev, V., Loveless, D., Cook, R., Black, M. (2003). Handbook of Induction Heating. Marcell Dekker Inc.
  23. Kelly, P. M., Nutting, J. (1960). The martensite transformation in carbon steels. Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences, 259 (1296), 45–58. doi: https://doi.org/10.1098/rspa.1960.0210

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-12-31

Як цитувати

Purwanto, H., Tauviqirrahman, M., Dzulfikar, M., Ismail, R., Purnomo, P., & Syifauddin, A. (2020). Аналіз розмірів котушок на індукційній нагрівальній машині в залежності від мікроструктури і розподілу твердості в якості нового матеріалу снарядостійких сталевих листів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(12 (108), 37–44. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.217297

Номер

Том 6 № 12 (108) (2020): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Helmy Purwanto, Mohammad Tauviqirrahman, Muhammad Dzulfikar, Rifky Ismail, Purnomo Purnomo, Ahnas Syifauddin

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.