Проданчук О. О. Підвищення ефективності технологічного процесу механічного оброблення деталей з хромо-нікелевих сплавів на основі імітаційного моделювання процесу формоутворення

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0825U002562

Здобувач

Спеціальність

  • 131 - Прикладна механіка

Спеціалізована вчена рада

PhD 9848

Національний університет "Львівська політехніка"

Анотація

Дисертацію присвячено вирішенню актуальної задачі — розробці науково обґрунтованих рекомендацій щодо вибору структури та параметрів технологічної операції механічного оброблення хромо-нікелевих сплавів на основі імітаційного моделювання процесу різання. У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету, завдання дослідження, а також охарактеризовано теоретичну та практичну значущість результатів. У першому розділі виконано аналіз літератури з оброблення важкооброблюваних сплавів. Встановлено, що високі твердість, терморезистивність і схильність до мікротріщин у хромо-нікелевих сплавах ускладнюють оброблення, погіршуючи втомну міцність через залишкові напруження. Імітаційне моделювання визначено як ефективний метод дослідження таких процесів. Другий розділ присвячено вибору типу моделей для симуляції — пружно-пластичної або жорстко-пластичної. Пружно-пластичні моделі точніше відтворюють залишкові напруження, однак є складнішими у реалізації. Розроблено підхід до моделювання на основі тензора Альмансі. Порівняльні дослідження трьох матеріалів (алюмінієвий сплав, сталь, Inconel 718) підтвердили, що саме для Inconel пружно-пластичне моделювання найбільш виправдане. У третьому розділі проведено аналіз залишкових напружень при обробленні Inconel 718. Виявлено, що швидкість і глибина різання значно впливають на термодинамічний стан та формування залишкових напружень. Зростання температури в зоні різання призводить до розм’якшення матеріалу та збільшення залишкових напружень розтягу, що погіршує експлуатаційні характеристики. Четвертий розділ присвячено впливу мікрогеометрії інструменту. Зокрема, досліджено, як радіус заокруглення вершини леза впливає на розподіл деформацій, утворення стружки, температуру різання та напруження. Доведено, що при великих радіусах деформації концентруються у поверхневому шарі, сприяючи утворенню залишкових напружень стиску, які покращують втомну міцність. У п’ятому розділі наведено результати експериментальних досліджень із використанням тензометричних датчиків і оброблюваних зразків з Inconel 718. Дані, отримані експериментально, підтвердили верифікацію імітаційних моделей (DEFORM 2D, AdvantEdge). Похибка не перевищувала 10%. Встановлено залежності сили різання від швидкості, глибини та радіуса леза. Результати свідчать про адекватність імітаційних моделей, окрім випадків екстремальних режимів (низька швидкість або надмірна глибина), де рекомендовано коригувати критерії руйнування.

Публікації

Stupnytskyy, V., Prodanchuk, O., Stupnytska, N. (2022). Simulation Studies of High-Speed Machining. In: Ivanov, V., Trojanowska, J., Pavlenko, I., Rauch, E., Peraković, D. (eds) Advances in Design, Simulation and Manufacturing V. DSMIE 2022. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Cham, pp. 332–344.

Stupnytskyy V., Prodanchuk O., Dyshev O. Analyzing the use of rigid- or elastic-plastic finite models for the simulating of cutting processes. Archive of Mechanical Engineering. 2025. P. 1–22. URL: https://doi.org/10.24425/ame.2025.153733.

Stupnytskyy V., Xianning S., Dragašius E., Baskutis S., Prodanchuk O. Simulation and analytical studies of chip formation processes in the cutting zone of titanium alloys // Ukrainian Journal of Mechanical Engineering and Materials Science. – 2023. – Vol. 9, № 1. – С. 1–16.

Stupnytskyy V., Pasternak S., Prodanchuk O. Increase productivity of hard-to machine materials by preventive heating of the workpiece // Ukrainian Journal of Mechanical Engineering and Materials Science. – 2024. – Vol. 10, № 2. – P. 66–80.

Stupnytskyy V., Prodanchuk O. Analysis of thermodynamic, stress-strain, and loaded states of chromium-nickel alloy workpieces using machining process simulation in advantage software // Ukrainian Journal of Mechanical Engineering and Materials Science. – 2024. – Vol. 10, № 1. – P. 45–62.

Ступницький В. В., Проданчук О. О. Вплив технологічних чинників та геометрії різального інструменту на оброблюваність хромонікелевих сталей і сплавів на їх основі // Автоматизація виробничих процесів у машинобудуванні та приладобудуванні : український міжвідомчий науково-технічний збірник. – 2024. – Вип. 58. – С. 59–77.

Prodanchuk O., Stupnytska N., Olenuk T. A review and analysis of the influence of technological parameters on the efficiency of processing hard-to-machine materials // Ukrainian Journal of Mechanical Engineering and Materials Science. – 2024. – Vol. 10, No. 3. – P. 65–78.

Ступницький В. В., Проданчук О. О. Оптимізація часу виготовлення прес-форм для лиття пластикових виробів військового спрямування в умовах воєнного часу // Прогресивні технології в машинобудуванні : збірник наукових праць ІX Міжнародної науково-практичної конференції, Львів–Звенів (Карпати), 31 січня – 3 лютого, 2023 року. – 2023. – C. 88–91.

Проданчук О. О., Ступницький В. В. Оптимізація виробничих процесів у індустрії лиття пластику шляхом роботизації допоміжних технологічних кроків // Молода наука - роботизація і нано-технології сучасного машинобудування : збірник наукових праць міжнародної молодіжної науково-технічної конференції, 12–14 квітня 2023 р., Краматорськ-Тернопіль. – 2023. – C. 225–230.

Проданчук О. О. Удосконалення технологічного процесу виготовлення аеродинамічних хвостовиків для застосування боєприпасу типу «ВОГ» на дистанційно керованих літальних апаратах // Сучасні технології у промисловому виробництві : матеріали та програма X Всеукраїнської науково-технічної конференції (Суми, 18–21 квітня 2023 р.). – 2023. – C. 81–82.

Проданчук О. О. Автоматизація процесу вторинної переробки відходів виробництва полімерної продукції шляхом удосконалення комплексу лиття під тиском // 16-й Міжнародний симпозіум українських інженерів-механіків у Львові : матеріали симпозіуму, (Львів, 18 травня – 19 травня 2023 р.). – 2023. – C. 66–67.

Проданчук О. О. Застосування прогресивних технологій лиття пластику під тиском для забезпечення потреб автомобільної промисловості під впливом тенденцій електрифікації транспорту // Наукові горизонти ХХІ століття: мультидисциплінарні дослідження : матеріали міжнародної наукової конференції ( Ужгород, 16-17 травня, 2024 р.). – 2024. – C. 94–98.

Проданчук О. О. Інтегрування наукововмісних технологій машинобудування у підприємницько-волонтерську діяльність в умовах воєнного часу // Перспективи регіонального та місцевого розвитку : матеріали 2-ої Конференції молодих учених, 23 листопада 2023 р., Львів. – 2023. – C. 195–197.

Проданчук О. О. Проектування дослідної установки для вимірювання силових параметрів різання важкооброблюваних матеріалів // Актуальні задачі сучасних технологій : збірник тез доповідей ХІІ Міжнародної науково-технічної конференції молодих учених та студентів, Тернопіль, 6–7 грудня 2023 р. – 2024. – C. 37–38.

Проданчук О. О. Дослідження силових параметрів процесів металообробки важкооброблюваних матеріалів шляхом створення дослідної установки // Молода наука - роботизація і нано-технології сучасного машинобудування : збірник наукових праць міжнародної молодіжної науково технічної конференції, 10–12 квітня 2024 р., Краматорськ. – 2024. – C. 312–317.

Проданчук О. О. Сучасні методи виготовлення карбононаповнених елементів машин шляхом лиття під тиском // Інноваційні технології розвитку машинобудування та ефективного функціонування транспортних систем : матеріали тез ІV Міжнародної науково-технічна інтернет-конференція , 23–24 квітня 2024 року, Рівне. – 2024. – C. 45–48.

Проданчук О. О. Проблема виникнення візуального браку при литті поліацеталю та її вирішення в умовах виробництва // Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку : матеріали XXІІ Міжнародної науково-технічної конференції (Краматорськ – Тернопіль, 28–30 травня 2024 року). – 2024. – C. 160.

Проданчук О. О. Застосування роботизованого комплексу при литті під тиском виробів медичного призначення // Комплексне забезпечення якості технологічних процесів та систем : матеріали XІV Міжнародної науково-практичної конференції (Чернігів, 23–24 травня 2024 р.) : у 2 т. – 2024. – C. 328–329.

Проданчук О. О. Виготовлення та застосування блочних прес-форм для лиття під тиском середньосерійної продукції оборонного характеру // Важке машинобудування. Проблеми та перспективи розвитку : матеріали XXІІ Міжнародної науково-технічної конференції (Краматорськ – Тернопіль, 28–30 травня 2024 року). – 2024. – C. 158–159.

Проданчук О. О. Оптимізація конструкції системи затиску термопластавтомата // Сучасні технології у промисловому виробництві : матеріали та програма IX Всеукраїнської науково-технічної конференції (Суми, 19–22 квітня 2022 р.). – 2022. – C. 44–45.

Файли

Схожі дисертації