Барсук А. С. Проєктно-експериментальний підхід в розробці технологічних заходів підвищення зносостійкості чавуну для виливків, що працюють в умовах абразивного тертя

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0826U002983

Облікова картка дисертації

0826U002983.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 136 - Металургія

28-08-2026

Спеціалізована вчена рада

PhD 15062

Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут"

Анотація

Дисертаційна робота присвячена вирішенню актуальної науково-технічної задачі, пов'язаної з розробкою проєктно-експериментального підходу стосовно технологічних заходів підвищення зносостійкості чавуну для виливків, що працюють в умовах абразивного тертя. Об’єкт дослідження – чавун для виливків, що працюють в умовах абразивного тертя. Предмет дослідження – оптимальний склад чавуну та легуючі комплекси, що забезпечують максимальні значення коефіцієнту зносостійкості, твердості, межі міцності на розрив, ударної в’язкості. Метою дисертаційної роботи є розробка проєктно-експериментального підходу в розробці технологічних заходів підвищення зносостійкості чавуну для виливків, що працюють в умовах абразивного тертя, на основі синтезу оптимальних хімічних складів чавуну та подальшої практичної реалізації відповідних технологічних рішень. За результатами дослідження отримано такі наукові результати: – Вперше побудовано математичну модель σb=f1(C; Ceq; Ti), що дозволяє визначити поведінку межі міцості на розтягування чавуну при зміні вмісту вуглецю та вуглецевго еквіваленту чавуну за різного легування його титаном та оптимізовано хімічний склад чавуну за критерієм максимізації межі міцості на розтягування. – Вперше побудовано математичну модель Kwr=f2(C; Ceq; Ti), що дозволяє визначити поведінку коефіцієнту зносостійкості чавуну при зміні вмісту вуглецю та вуглецевго еквіваленту чавуну за різного легування його титаном та оптимізовано хімічний склад чавуну за критерієм максимізації коефіцієнту зносостійкості. – Вперше побудовано математичну модель HRC=f(C; Ceq; Ti), що дозволяє визначити поведінку твердості чавуну при зміні вмісту вуглецю та вуглецевго еквіваленту чавуну за різного легування його титаном та оптимізовано хімічний склад чавуну за критерієм максимізації твердості. – Вперше побудовано математичну модель an=f(C; Ceq; Ti), що дозволяє визначити поведінку ударної в’язкості чавуну при зміні вмісту вуглецю та вуглецевого еквіваленту чавуну за різного легування його титаном та оптимізовано хімічний склад чавуну за критерієм максимізації ударної в’язкості, а також визначено особливості впливу на ударну в’язкість суміщеного легування чавуну титаном та бором. – Знайшли подальший розвиток напрямки вибору раціональних легуючих комплексів з урахуваням різного впливу легуючих елеменітв на властивості зносостійкого чавуну. – Знайшли подальший розвиток технологія виготовлення комплексно легованого чавуну для лопаток асфальтозмішувачів. Практичне значення отриманих результатів полягає в наступному: – надано практичні рекомендації для конструкторів по підбору хімічному складу чавуну, який має забезпечувати вимоги по межі міцності на розрив, та для технологів по раціональному складу шити та підбору таких режимів легування чавуну титаном за обраного технологами хімічного складу чавуну, які забезпечують максимум межі міцності чавуну; – надано практичні рекомендації по забезпеченню високих значень зносостійкості чавуну для виготовлення деталей, які працюють в умовах інтенсивного абразивного тертя, завдяки оптимізації хімічного складу чавуну по критерію максимуму коефіцієнта зносостійкості, з можливістю варіативного вибору раціонального режиму коригування вмісту кремнію та марганцю шляхом введення феросиліцію та феромарганця; – надано методику вибору раціональних варіантів підвищення твердості чавуну для деталей типу «лопатки змішувачів», поверхні яких піддаються інтенсивному тертю з боку абразивних елементів, шляхом комбінованого легування чавуну титаном та введення феросплавів, що впливають як на процес графітизації, так і на процес карбідоутворення; – надано методику вибору хімічного складу зносостійкого чавуну для деталей, що працюють в умовах абразивного тертя, який може бути використаний для розрахунку та оптимізації шихти за критеріями витрат на шихтові матеріали та одночасного забезпечення комплексу вимог по механічним властивостям чавуну – або твердості, або межі міцності на розрив, коефіцієнту зносостійкості та ударної в’язкості; – надані практичні рекомендації по легуванню чавуну бором, хромом, нікелем, ванадієм, виконання яких забезпечує підвищення твердості чавуну та зностійкості і, відповідно, експлуатаційного ресурсу лопаток асфальтозмішувачів; – отримані в дисертаційній роботі результати можуть бути впроваджені в ливарних цехах машинобудівних підприємств. Ключові слова: зносостійкість чавуну, абразивне тертя, легування, легуючі елементи, вуглецевий еквівалент, механічні властивості, твердість, коефіцієнт зносостійкості, ударна в’язкість, лопатки змішувачів, індукційна плавка, мікроструктура, лиття, структурні та фазові характеристики, фазовий склад, хімічний склад, зносостійка структура, карбіди титану, стійкість деталей, що працюють в умовах абразивного зношування, зносостійкі покриття, поверхневе зміцнення.

Читати повністю

Публікації

1. Kharchenko, S., Barsuk, A., Karimova, N., Nanka, A., Pelypenko, Y., Shevtsov, V., Morozov, I., Morozov, V. (2021). Mathematical model of the mechanical properties of Ti-alloyed hypoeutectic cast iron for mixer blades. EUREKA: Physics and Engineering, 3, 99–110. doi: https://doi.org/10.21303/2461-4262.2021.001830

2. Frolova, L., Barsuk, A., Nikolaiev, D. (2022). Revealing the significance of the influence of vanadium on the mechanical properties of cast iron for castings for machine-building purpose. Technology Audit and Production Reserves, 4 (1 (66)), 6–10. doi: http://doi.org/10.15587/2706-5448.2022.263428

3. Barsuk, A. (2022). Optimization of the composition of cast iron for cast parts operating under abrasive friction, according to the criterion of maximum wear resistance. ScienceRise, 6, 14–20. doi: http://doi.org/10.21303/2313-8416.2022.002775

4. Barsuk, A. (2024). Development of the hardness mathematical model of Ti-alloyed iron for cast parts used in conditions of intensive abrasive friction. Technology Audit and Production Reserves, 3 (1 (77)), 6–9. doi: https://doi.org/10.15587/2706-5448.2024.301156/

5. Barsuk, A., Makarenko, D., Trenov, M., Sevoian, A. (2024). Identification of regularities of the influence of titanium on the impact toughness of hypoeutectic wear-resistant cast iron and assessment of the efficiency of its additional alloying with boron. ScienceRise, 2, 43–51. http://doi.org/10.21303/2313-8416.2024.003629

Барсук А. С., Дьомін Д. О. Підвищення зносостійкості чавунних виливків для роботи в умовах абразивного тертя. XХI Міжнародна науково-практична конференція «Інфор-маційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я. MicroCAD-2023» URI: https://zp.edu.ua/uploads/dept_s&r/2024/conf/1.5/NMGCA-2024.pdf

Барсук А. С. Вплив складу чавуну для литих деталей, що працюють в умовах абразив-ного тертя, на зносостійкість XІX міжнародна науково-практична конференція «ЛИТВО. Металургія. 2023», 10-12 жовтня 2023 року. URI: https://ptima.nas.gov.ua/images/stories/Conf/

Барсук А. С. Визначення твердості ti-легованого чавуну для виливків з підвищеними вимогами до зносостійкості/ XХII Міжнародна науково-практична конференція «ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ: НАУКА, ТЕХНІКА, ТЕХНОЛОГІЯ, ОСВІТА, ЗДОРОВ’Я. MicroCAD-2024». URI: https://ndch.kpi.kharkov.ua/wp-content/uploads/2025/01/Zbirnik-tez-MicroCAD-2024.pdf

Барсук А. С. Визначення твердості доевтектичного зносостійкого Ti-легованого чаву-ну для деталей, що експлуатуються в умовах абразивного тертя. XX Ювілейна міжна-родна науково-практична конференція «Литво 2024» ХIII Міжнародної науково-практичної конференції металургія 2024, 28 – 30 травня 2024 р. URI: https://ptima.nas.gov.ua/index.php/?view=article&id=434:zmistlytvometalurhiia2024&catid=9

Барсук А. С., Дьомін Д. О. Синтез складу чавуну, легованого титаном, за критерієм мак-симуму коефіцієнту зносостійкості. Збірник тез ХVІІ Міжнародної науково-технічної конференції «НЕМЕТАЛЕВІ ВКРАПЛЕННЯ І ГАЗИ У ЛИВАРНИХ СПЛАВАХ», Запо-ріжжя, 26-27 листопада 2024 року, с. 68–70. URI: https://repository.kpi.kharkov.ua/items/46f6191e-f16d-4058-ae06-2d168e34911f

Барсук А. С. Закономірності впливу титану на ударну в'язкість доевтектичного зносо-стійкого чавуну [Електронний ресурс] / А. С. Барсук // Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров'я = Information technologies: science, engineering, technology, education, health : тези доп. 33-ї міжнар. наук.-практ. конф. MicroCAD-2025, 14-17 травня 2025 р. / ред. Є. І. Сокол ; уклад. Г. В. Лісачук ; Нац. техн. ун-т "Харків. політехн. ін-т" [та ін.]. – Електрон. текст. дані. – Харків : НТУ "ХПІ", 2025 – С. 366. URI https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/90367

Барсук А. С. Оцінка ефективності додаткового легування доевтектичного зносостійкого чавуну бором [Електронний ресурс] / А. С. Барсук // Литво. Металургія. 2025 = Foundry. Metallurgy. 2025 : матеріали 21-ї Міжнар. наук.-практ. конф., 27-29 травня 2025 р. / Нац. техн. ун-т "Харків. політехн. ін-т" [та ін.] ; заг. ред. О. І. Пономаренко. – Електрон. текст. дані. – Харків; Київ, 2025. – С. 29-30. – URI: https://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/90470

Барсук А. С. Систематизовані ретроспективні дані щодо показників ефективності інду-кційної плавки. ХІХ Міжнародна науково-практична конференція магістрантів та аспі-рантів «Теоретичні та практичні дослідження молодих вчених» (19–21 листопада 2025 року): матеріали конференції / за ред. проф. Є.І. Сокола. – Харків : НТУ «ХПІ», 2025. – 881, с. 783-784. URI: https://web.kpi.kharkov.ua/masters/wp-content/uploads/sites/135/2026/01/Programa-roboty-konferentsiyi-2025-1.pdf

Барсук А.С. Хімічний склад та твердість комплексно легованого зносостійкого чавуну за даними промислових плавок. Інформаційні технології: наука, техніка, технологія, освіта, здоров’я: тези доповідей ХXХІV міжнародної науково-практичної конференції MicroCAD-2026. Харків: НТУ «ХПІ», (2026), 462. URI: https://zenodo.org/records/20205455

Барсук А.С. Визначення можливостей забезпечення комплексних вимог по властивос-тям зносостійкого чавуну. Литво. Металургія. 2026: Матеріали XXІІ Міжнародної на-уково-практичної конференції. Харків: НТУ «ХПІ», 2026. C. 26–27. URI: https://ptima.nas.gov.ua/index.php/instytut/dovidka-pro-instytut?view=article&id=477:zmistlytvometalurhiia2026&catid=9:pages

Читати повністю

Файли

autoreferat-Анотація Барсук.pdf

Дисертація Барсук_Готово.pdf

Схожі дисертації

0826U003584

Треньов Микола Станіславович

ПІДВИЩЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ТА ФІЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ АЛЮМІНІЄВИХ СПЛАВІВ ЗА ДОПОМОГОЮ ВИКОРИСТАННЯ НАНОДИСПЕРСНИХ МАТЕРІАЛІВ

0826U003011

Пензєв Павло Сергійович

Конструкторсько-технологічне проєктування складних корпусних виливків з можливістю керування структурами і механічними властивостями сплаву.

0826U002985

Ніколаєв Денис Анатолійович

Визначення оптимальних шляхів переплаву різнономенклатурної шихти для отримання чорних сплавів з заданими властивостями, призначених для фасонного литва

0826U002818

Чистяков Олег Валерійович

Вплив пружних коливань і термочасової обробки на процес кристалізації в металевих системах

0826U002661

Ліхацький Іван Федорович

Розроблення ливарних високоентропійних сплавів з підвищеним вмістом алюмінію і технологій їх одержання