Liukhovets V. Wear resistance of structural steels during nitriding in a cyclically switched discharge

Українська версія

Thesis for the degree of Candidate of Sciences (CSc)

State registration number

0424U000056

Thesis Registration Form

0424U000056.pdf

Applicant for

Specialization

  • 05.02.04 - Тертя та зношування в машинах

12-04-2024

Specialized Academic Board

Д70.052.02

Khmelnytskyi National University

Essay

Physico-technical processes of processing metal surfaces with the use of electric discharge as an intensifier in a gas medium are among the least energy-intensive and universal in terms of purpose and use. However, the lack of general theoretical foundations, which would enable optimization, effective management and design of technological processes, hinders the widespread implementation of BATR processes. The purpose of the research is the development of theoretical and practical foundations for increasing the wear resistance of metals by anhydrous nitriding in a cyclically switched discharge, as well as establishing the basic laws and conditions of nitriding long holes to ensure their wear resistance. The paper develops the position of the theory of diffusion gas-discharge processes of metal surface modification, which are based on the priority of energy approaches. From such positions, the theoretical foundations of the researched technologies were not considered by any of the previous researchers, but precisely such approaches open completely new possibilities for revealing the subtle mechanism of phenomena that take place during the implementation of processes of this type, and further - the development of practical aspects of the use of nitriding technology. Significant scientific interest with the prospect of wide practical use is the problem of applying power other than continuous. These issues have also not been studied theoretically by anyone. At the same time, in reality, all processes of vacuum-diffusion gas-discharge modification of the surface of metals take place in non-stationary electric fields, since it is practically impossible to provide power with an absolutely constant current. A change in the characteristics of the field leads to the priority passage of one of several competing sub-processes, which ensure either the formation of diffuses on the surface, or their dispersion, or the diffusion of nitrogen into the depth of the surface layer. It is with the help of the controlled form of electric field parameters in the discharge chamber that it is possible to neutralize to the required extent the blocking effect of the formation of diffundides on the surface, which will allow not only to increase the efficiency of the modification, but also to provide the necessary final results, including the structure of the surface modified layer. Based on the concept of the energy model, the influence of the shape of the control signal on the efficiency of the modification processes was theoretically substantiated and experimentally verified, since this factor significantly affects the tribological characteristics of nitrided layers. Tribological studies were carried out on the basis of the provisions of physico-chemical mechanics of materials developed by G.V. Karpenko, G.O. Preis, A. Evans and K. Preis, F. Hammit, as well as the theory of structural adjustment of surface nitrided layers during friction by B. I. Kostecki and the mechano-chemical model of the friction and wear process by V. V. Sheveli and V. P. Oleksandrenko. The theoretical propositions developed in the work are intended to be used not only in the practice of applying technological processes of the researched type, but also in the training of specialists when teaching courses on fundamentally new areas of theory and practice of gas-discharge processes of metal surface treatment.

Read more

Research papers

1. Пастух И. М. Теоретические основы процесса безводородного азотирования в тлеющем разряде / И. М. Пастух, Г. Н. Соколова, В. В. Люховец, А. С. Здыбель // Перспективные тренды развития науки: техника и технологии : коллективная монография. – Одесса : Куприенко СВ, 2016. – С. 123–135.

2. Skyba M. Physico-chemical and tribological properties of nitrogened layers of structural steel / M. Skyba, M. Stechyshyn, N. Stechyshyna, A. Martynyuk, V. Lyukhovets // Actual problems of modern science. [Collective monograph]: Bydgoszcz, Poland–2021. – P. 488–499.

3. Pastukh I. M. Average Velocity of Electrons in the Cathode Fall Region during Glow-Discharge Nitriding / I. M. Pastukh, V. V. Lyukhovets’ // Technical Physics. – 2017. – Vol. 62, No. 4. – Pp. 527–536. ISSN 1063-7842.

4. Stechyshyn M. S. Сorrosion-mechanical wear of nitrided steels in acidic medium UDC 620.194 / M. S. Stechyshyn, N. M. Stechyshyna, O. V. Dykha, A. V. Martynyuk, V. V. Liukhovets, and M. V. Lukyanyuk // Materials Science: Springer (USA). – 2023. – 58 (5). – Рp. 597–601.

5. Каплун П. В. Дослідження трибологічних характеристик та довговічності конструктивних елементів з дифузійними і комбінованими покриттями / П. В. Каплун, В. В. Люховець, Г. С. Глущак // Вісник Технологічного університету Поділля. Технічні науки. – Хмельницький. – 2000. – Ч. 1. – № 5. – С. 85–87.

6. Пастух І. М. Аналіз процесів азотування в тліючому розряді отворів з відносно малим діаметром / І. М. Пастух, В. В. Люховець, М. В. Лук'янюк // Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. – 2014. – № 5. – С. 6–9.

7. Пастух І. М. Внутрішні локальні винятки поверхні, азотованої в тліючому розряді / І. М. Пастух, В. В. Люховець // Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. – 2015. – № 6. – С. 12–15.

8. Пастух І. М. Ефект накачування іонів азоту в отвори відносно малого діаметра / І. М. Пастух, В. В. Люховець // Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. – 2016. – № 3. – С. 138–146.

9. Пастух І. М. Обґрунтування азотування в тліючому розряді з живленням змінним струмом / І. М. Пастух, Г. М. Соколова, В. В. Люховець // Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. – 2017. – № 1. – С. 7–9.

10. Курской В. С. Апаратна реалізація живлення циклічно-комутованого розряду в установках азотування / В. С. Курской, В. В. Люховець, О. С. Здибель // Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. – 2017. – № 3. – С. 27–31.

11. Стечишин М. С. Технологія азотування в тліючому розряді сталей різального комплекту м'ясоподрібнювальних машин / М. С. Стечишин, В. П. Олександренко, М. В. Лук'янюк, В. В. Люховець, М. М. Лук'янюк // Проблеми трибології. – Хмельницький. – 2017. – № 2. – С. 50–54.

12. Скиба М. Є. Безводневе азотування у тліючому розряді як метод підвищення зносостійкості конструкційних сталей. / М. Є. Скиба, Н. М. Стечишина, Н. К. Медведчук, М. С. Стечишин В. В. Люховець // Вісник Хмельницького національного університету. Технічні науки. – 2019. – № 5. – С. 7–12.

13. Стечишина Н. М. Вплив технологічних параметрів карбоазотування на зносостійкість сталі 45 / Н. М. Стечишина, В. В. Люховець, М. С. Стечишин // Проблеми тертя та зношування. – Київ : НАУ, 2019. – № 3 (84). – С. 76–82.

14. Stechyshyn M.S. Wear resistance of structural steels nitroded in cyclic-commuted discharge at limit modes of friction / M. S. Stechyshyn, V. V. Lyukhovets, N. M. Stechyshynа, M. I. Tsepenyuk. // Problems of Tribology. – Khmelnytskyi : KHNU, 2022. – V. 27. – № 3/105. – P. 27–33

підвищення корозійної стійкості металевих поверхонь / I. M. Пастух, Г. М. Соколова. В. В. Люховець, О. С. Здибель ; заявник i патентовласник Хмельниц. нац. ун-т. – № u 2016 06058 ; заявл. 03.06.2016 ; опубл. 25.11.2016, Бюл. № 22.

азотування в тліючому розряді оберненої полярності з періодичною очисткою поверхні / І. М. Пастух, Г. М. Соколова, В. В. Люховець, О. С. Здибель ; заявник i патентовласник Хмельниц. нац. ун-т. – № u 2016 06139 ; заявл. 06.06.2016 ; опубл. 26.12.2016, Бюл. № 24.

17. Пат. 112984 Україна, МПК С 23 С 8/36, С 23 С 8/24. Спосіб азотування в тліючому розряді з періодичною очисткою поверхні / І. М. Пастух, Г. М. Соколова, В. В. Люховець, О. С. Здибель ; заявник i патентовласник Хмельниц. нац. ун-т. – № u 2016 05934 ; заявл. 01.06.2016 ; опубл. 10.01.2017, Бюл. №1.

18. Пат. 112983 Україна, МПК С 23 С 8/36, С 23 С 8/48. Спосіб азотування в тліючому розряді з живленням змінним струмом / I. M. Пастух, Г. М. Соколова, В. В. Люховець, О. С. Здибель ; заявник i патентовласник Хмельниц. нац. ун-т. – № u 2016 05929 ; заявл. 01.06.2016 ; опубл. 10.01.2017, Бюл. №1.

19. Пат. 113576 Україна, МПК С 23 С 8/36, С 23 С 8/48. Спосіб азотування азотоактивних металів в тліючому розряді з періодичною очисткою поверхні / І. М. Пастух, Г. М. Соколова, В. В. Люховець, О. С. Здибель, Н. С. Машовець ; заявник i патентовласник Хмельниц. нац. ун-т. – № u 2016 06403 ; заявл. 13.06.2016 ; опубл. 10.02.2017, Бюл. № 3.

20. Пат. 113569 Україна, МПК С 23 С 8/36, С 23 С 8/48. Спосіб азотування в тліючому розряді з оберненою полярністю / І. М. Пастух, Г. М. Соколова, В. В. Люховець, О. С. Здибель ; заявник i патентовласник Хмельниц. нац. ун-т. – № u 2016 06036 ; заявл. 03.06.2016 ; опубл. 10.02.2017, Бюл. № 3.

21. Пат. 115969 Україна, МПК С 23 С 8/36, С 23 С 8/48. Спосіб азотування в тліючому розряді з оптимізацією технологічного режиму / І. М. Пастух, Г. М. Соколова, В. В. Люховець, Т. А. Надопта ; заявник i патентовласник Хмельниц. нац. ун-т. – № u 2016 06133 ; заявл. 06.06.2016 ; опубл. 10.05.2017, Бюл. №9.

22. Пат. 118327 Україна, МПК С 23 С 8/36, С 23 С 8/48. Пристрій для азотування в тліючому розряді з живленням змінним струмом / І. М. Пастух, Г. М. Соколова, В. В. Люховець, О. С. Здибель ; заявник i патентовласник Хмельниц. нац. ун-т. – № u 2016 06460 ; заявл. 13.06.2016 ; опубл. 10.08.2017, Бюл. № 15.

23. Люховець В. В. Перспективи азотування малих отворів у тліючому розряді з нестаціонарним живленням / В. В. Люховець // 11-й Міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові : тези доп. – Львів : КІНПАТРІ ЛТД, 2013. – С. 195.

24. Люховець В. В. Азотування в тліючому розряді деталей з малими отворами із застосуванням змінного живлення / В. В. Люховець // Ольвійський форум – 2014: стратегії країн Причорноморського регіону в геополітичному просторі : тези. – Миколаїв : вид-во ЧДУ ім. Петра Могили, 2014. – С. 52–53.

25. Люховець В. В. Процеси азотування в тліючому розряді отворів з відносно малим діаметром / В. В. Люховець // 12-й Міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові : тези доп. – Львів : КІНПАТРІ ЛТД, 2015. – С. 90–91.

26. Люховець В. В. Азотування в тліючому розряді отворів малого діаметра / Люховець В. В. // Перспективні технології на основі новітніх фізико-матеріалознавчих досліджень та комп’ютерного конструювання матеріалів : зб. тез доп. восьмої міжнар. конф. студентів, аспірантів та молодих вчених. – Київ, 2015. – С. 45.

27. Курской В. С. Зміцнення робочих поверхонь сільськогосподарського знаряддя методом азотування в тліючому розряді / В. С. Курской, В. О. Курская, В. В. Люховець // Наукові здобутки у вирішенні актуальних проблем виробництва та переробки сировини, стандартизації і безпеки продовольства : зб. пр. за підсумками VІІІ Міжнар. наук.-практ. конф. вчених, аспірантів і студентів (м. Київ, 17 квіт. 2019 р. – 18 квіт. 2019 р.). – Київ : РВВ НУБіП України, 2019. – С. 189–191.

28. Стечишин М. С. Азотування довгомірних отворів / М. С. Стечишин, В. В. Люховець, Д. В. Здоренко, В. В. Курской // 16-й Міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові : матеріали симпозіуму. – Львів : КІНПАТРІ ЛТД, 2023. – С. 68–69

Read more

Files

autoreferat-Автореферат Люховець.pdf

Дисертація Люховця-.pdf

Similar theses

0524U000076

Oleksandr A. Milanenko

Scientific and applied principles of increasing the efficiency of lubrication and wear resistance of friction units under extreme operating conditions

0423U100103

Tokaruk Vitalii V.

Increasing the wear resistance of D16 duralumin alloy by reinforcing the surface layer with a discrete electrospark coating

0421U103576

Maltsev Taras Vitaliiovych

Improving the tribotechnical properties of piston rings by multilayer hardening with nanostructured coating

0421U000066

Hlukhonets Andrii

Elastohydrodynamic aspects of lubrication in the conditions of local friction contacts

0421U101039

Varvarov Valeriy Volodymyrovych

Increasing the tribosystems resource in aggregation by switching them to abnormally low friction and wear