Дослідження твердості конструкційного чавуну для виливків автомобілебудування на основі побудови і аналізу рівняння регресії в факторному просторі «вуглець (С) – вуглецевий еквівалент (Секв)»

Автор(и)

  • Dmitriy Demin Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 31002, Україна https://orcid.org/0000-0002-7946-3651

DOI:

https://doi.org/10.15587/2312-8372.2018.109097

Ключові слова:

твердість чавуну, конструкційний чавун, хімічний склад чавуну, рівняння регресії, канонічне перетворення, гребеневий аналіз

Анотація

Об'єктом дослідження є конструкційний чавун з пластинчастим графітом, в якому вуглецевий еквівалент (Секв) знаходиться в діапазоні (4,2–4,4) %, а вміст вуглецю (С) в діапазоні (3,42–3,57) %. Дослідження полягало в описі розподілу величини твердості конструкційного чавуну серійних плавок в факторному просторі С–Секв при фіксованих у вузьких інтервалах значеннях вмісту Cr–Ni–Cu–Ti легуючого комплексу. Показано, що для отримання працездатного аналітичного опису може бути використано поліноміальне рівняння регресії виду HB=HB (С, Секв). Показано, що така структура рівняння і отримані методом найменших квадратів відповідні оцінки коефіцієнтів забезпечують 92 %-ву точність прогнозу навіть при малій вибірці даних.

На основі канонічного перетворення поверхні відгуку і її, і гребневого аналізу встановлена принципова можливість задоволення різних вимог до твердості. Так, якщо в якості накладається обмеження вибрати діапазон галузі планування С=(3,42–3,57) % і Секв=(4,2–4,4) %, то можливе існування декількох субоптимальних рішень. Це відбувається в тому випадку, якщо завдання мінімізації твердості не ставиться і діапазон НВ=180–250 задовольняє вимогам до якості, що задані умовами виробництва. Якщо ж пріоритетом є мінімізація твердості, то субоптимальне рішення одне і знаходиться воно як точка перетину лінії обмеження (r=1,414) і нижньої гребньовій лінії y=y(r). На підставі цього зроблено висновок про багатоваріантність субоптимальних рішень в залежності від вимог виробництва. Побудована номограма, що дозволяє вибирати раціональним чином технологічні режими позапічної обробки в частині, що стосується коригування хімічного складу сплаву.

Біографія автора

Dmitriy Demin, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 31002

Доктор технічних наук, професор

Кафедра ливарного виробництва

Посилання

  1. Lysenko, T. V., Stanovskii, A. L. (2008). Adaptivnoe avtomatizirovannoe sinhroniziruiushchee proektirovanie sistemy «otlivka-peschanaia forma» NTI. Zbirnyk naukovykh prats Odeskoi natsionalnoi morskoi akademii, 13, 82–88.
  2. Hrychikov, V. E., Koteshov, N. P. (1994). Vliianie kombinirovannoi kokil'no-peschanoi liteinoi formy na zatverdevanie i formirovanie makrostruktury v krupnih otlivkah iz vysokoprochnogo chuguna. Liteinoe proizvodstvo, 12, 12.
  3. Ivanova, L. A., Dotsenko, P. V., Prokopovich, I. V., Kasprevich, P. V. (1995). Povyshenie germetichnosti otlivok iz serogo chuguna. Puti povysheniia kachestva i ekonomichnosti liteinyh protsessov. Odessa, 11–13.
  4. Demin, D. (2017). Strength analysis of lamellar graphite cast iron in the «carbon (C) – carbon equivalent (Ceq)» factor space in the range of C=(3.425–3.563) % and Ceq=(4.214–4.372) %. Technology Audit and Production Reserves, 1 (1 (33)), 24–32. doi: http://doi.org/10.15587/2312-8372.2017.93178
  5. Endo, M., Yanase, K. (2014). Effects of small defects, matrix structures and loading conditions on the fatigue strength of ductile cast irons. Theoretical and Applied Fracture Mechanics, 69, 34–43. doi: http://doi.org/10.1016/j.tafmec.2013.12.005
  6. Cheng, Y., Huang, F., Li, W., Liu, R., Li, G., Wei, J. (2016). Test research on the effects of mechanochemically activated iron tailings on the compressive strength of concrete. Construction and Building Materials, 118, 164–170. doi: http://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2016.05.020
  7. Borsato, T., Berto, F., Ferro, P., Carollo, C. (2016). Effect of in-mould inoculant composition on microstructure and fatigue behaviour of heavy section ductile iron castings. Procedia Structural Integrity, 2, 3150–3157. doi: http://doi.org/10.1016/j.prostr.2016.06.393
  8. Fourlakidis, V., Dioszegi, A. (2014). A generic model to predict the ultimate tensile strength in pearlitic lamellar graphite iron. Materials Science and Engineering: A, 618, 161–167. doi: http://doi.org/10.1016/j.msea.2014.08.061
  9. Manasbekov, N. M. (2012). Vliianiia soderzhaniia sery na svoistva sinteticheskogo chuguna. Molodiozh' i nauka: Sbornik materialov VIII Vserossiiskoi nauchno-tehnicheskoi konferentsii studentov, aspirantov i molodyh uchionyh, posviashchennoi 155-letiiu so dnia rozhdeniia K. E. Tsiolkovskogo. Krasnoyarsk: Siberian Federal University. Available: http://conf.sfu-kras.ru/sites/mn2012/section37.html
  10. Bai, Y., Luan, Y., Song, N., Kang, X., Li, D., Li, Y. (2012). Chemical Compositions, Microstructure and Mechanical Properties of Roll Core used Ductile Iron in Centrifugal Casting Composite Rolls. Journal of Materials Science & Technology, 28 (9), 853–858. doi: http://doi.org/10.1016/s1005-0302(12)60142-x
  11. Hrychikov, V. E. (1997). K voprosu obrazovaniia sharovidnogo grafita pri modifitsirovanii chuguna magniem. Liteinoe proizvodstvo, 2, 5–7.
  12. Elkem ASA Research. Modifikator Superseed®Extra Inoculant. (2003). ITB «Litio Ukrainy», 12 (40).
  13. Elkem ASA Research. Modifikator Reseed®Inoculant. (2004). ITB «Litio Ukrainy», 7 (47).
  14. Elkem ASA Research. Modifikator SMZ®Inoculant. (2004). ITB «Litio Ukrainy», 5 (45).
  15. Bondarchuk, A. A., Matveev, M. G., Polianskii, Yu. A. (2007). Modeli upravleniia tverdost'iu metalla v usloviiah stohasticheskoi i nechetkoi neopredelennosti. Sistemy upravleniia i informatsionnye tehnologii, 4.1, 124–128.
  16. Bondarchuk, A. A., Matveev, M. G. (2007). Modeli vybora sostava v sisteme «sostav-svoistvo». Materialy XX mezhdunarodnoi nauchnoi konferentsii «Matematicheskie metody v tehnike i tehnologiiah». Vol. 2. Yaroslavl: Yaroslavl State Technical University, 139–140.
  17. Demin, D. (2017). Synthesis of optimal control of technological processes based on a multialternative parametric description of the final state. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (4 (87)), 51–63. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.105294
  18. Demin, D. A., Pelikh, V. F., Ponomarenko, O. I. (1995). Optimization of the method of adjustment of chemical composition of flake graphite iron. Litejnoe Proizvodstvo, 7-8, 42–43.
  19. Demin, D. A., Pelikh, V. F., Ponomarenko, O. I. (1998). Complex alloying of grey cast iron. Litejnoe Proizvodstvo, 10, 18–19.
  20. Mohanad, M. K., Kostyk, V., Domin, D., Kostyk, K. (2016). Modeling of the case depth and surface hardness of steel during ion nitriding. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (5 (80)), 45–49. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.65454

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-01-23

Як цитувати

Demin, D. (2018). Дослідження твердості конструкційного чавуну для виливків автомобілебудування на основі побудови і аналізу рівняння регресії в факторному просторі «вуглець (С) – вуглецевий еквівалент (Секв)». Technology Audit and Production Reserves, 3(1(41), 29–36. https://doi.org/10.15587/2312-8372.2018.109097

Номер

Том 3 № 1(41) (2018): Виробничо-технологічні системи

Розділ

Металургійні технології: Оригінальне дослідження

Ліцензія

Авторське право (c) 2017 Dmitriy Demin

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.