CC BY
8
DOI: 10.15587/2312-8372.2017.104769
АНАЛ1З ТЕХНОЛОГIЧНОÏ ПОШКОДЖУВАНОСТ1 ВИЛИВК1В, ВИГО-ТОВЛЕНИХ В П1ЩАНИХ ФОРМАХ
Кузш О. А., Кусий Я. М., Кузiн М. О.
1. Вступ
В умовах ринкових вщносин прюритетне значення мае конкурентоздат-шсть виробiв, яка визначаеться не лише якiсно-економiчними показниками, а й характеристиками надшность Характеристики надiйностi закладаються при проектуванш виробiв, забезпечуються при ïx виготовленнi, але проявляються тiльки тд час експлуатацiï деталей i машин [1-6].
Сучасне машинобудування, яке активно розвиваеться в напрямку створення автоматизованих систем отримання деталей, готових виробiв, вимагае викорис-тання нових або традицшних матерiалiв з пiдвищеним комплексом конструкцш-них i функцiональниx характеристик. Мщшсть i надiйнiсть складних техшчних виробiв залежить вiд комплексу факторiв, якi пов'язанi з властивостями матерiа-лiв, геометричними параметрами конструкцiй та технолопями ïx виготовлення.
Вiдсутнiсть методiв перенесення даних, що характеризують властивост матерiалiв, на ïx поведiнку в навантажених конструкщях в практицi ïx розраху-нкiв замiнюються недостатньо обгрунтованими коефiцiентами запасу мiцностi. Розвиток шформацшного забезпечення машинобудування дае можливiсть отримання високотехнолопчних виробiв з використанням гнучких технологш при мiнiмальниx витратах. Такий шдхщ грунтуеться на використаннi багатофу-нкцiональниx комп'ютерних систем, що узгоджено виконують об'емне конс-труювання виробу (CAD), розрахункове обгрунтування його надшност та пра-цездатностi (CAE), шдготовку теxнологiчниx процесiв виготовлення (CAM) та керування шженерним проектом (PDM).
Програми комп'ютерного iнженерного аналiзу CAE дозволяють на пiдставi розрахункового обгрунтування формулювати новi пiдxоди до вибору матерiалiв та вдосконалення теxнологiй ïx обробки для шдвищення експлуатацiйноï довговiч-ност виробiв. Слiд вiдзначити, що використання цих програм обмежуеться вщсу-тшстю встановлених взаемозв'язкiв теxнологiчноï спадковостi iз етапами житте-вого циклу деталей i машин, тому дослщження в цьому напрямку е актуальними.
2. Об'ект дослiдження та його технолопчний аудит
Об 'ект досл1дження - технолопчна пошкоджуванiсть виливкiв з алюмшь евого сплаву ВКЛЖС-2, що отримаш в пiщаниx формах. Виливки iз дослiджу-ваного сплаву використовуються для виготовлення деталей, зокрема поршшв двигушв внутрiшнього згоряння, що працюють в умовах знакозмшних наван-тажень, контактноï взаемодiï та зношування. Внаслiдок структурноï спадковостi пошкодження, що утворюються в умовах лиття, можуть розвиватися при на-ступнш обробцi рiзанням та експлуатаци виробiв.
В проблемi загального aHani3y MaTepianiB, технологш i конструкцiй значний штерес представляе нeодноpiднiсть структури, яка формуеться шд час кристаль заци сплaвiв залежно вiд умов тeпловiдвeдeння. Елементами тако! структури е пepвиннi зерна, lx гpaницi, пори, раковини, утворення та властивост яких зале-жать вщ лшваци компонeнтiв сплaвiв i особливостей lx кpистaлiзaцil. При проек-туванш деталей розрахунок конструкцшно1 мiцностi проводиться з позицш ме-хaнiки суцшьних середовищ без врахування технолопчно1 дефектност мeтaлiч-ного мaтepiaлу та нepiвномipного pозподiлу властивостей в мaкpооб'емi.
Разом з тим неоднорщшсть фiзико-хiмiчного та технолопчного походжен-ня впливае на конструкцшну мiцнiсть деталей i виpобiв, але ll вплив до кшця не вивчений. Прогнозування нaдiйностi деталей i машин на основi впровадженням PLM-концепцш вимагае експериментального дослiджeння та теоретичного ана-лiзу впливу властивостей локальних об'емiв констpукцiйних мaтepiaлiв на lx повeдiнку при тexнологiчниx обробках i експлуатаци.
3. Мета та задачi дослiдження
Мета досл1дження - визначення технолопчно1 пошкоджувaностi piзниx зон виливюв з aлюмiнiевиx сплaвiв, отриманих литтям в шщаш форми.
Для досягнення поставлено: мети виршувалися наступш зaдaчi:
1. Проведення aнaлiзу сучасних концепцш оцiнювaння пошкоджувaностi мeтaлiчниx мaтepiaлiв.
2. Планування та peaлiзaцiя мжроструктурних дослiджeнь i технолопчно1 пошкоджувaностi piзниx зон вилитих заготовок.
4. Дослщження iснуючих р1шень проблеми
Пpiоpитeтним завданням при проектуванш paцiонaльниx тexнологiчниx процешв виготовлення деталей машин е взaемодiя (узгодження) lx якiсниx i ю-лькiсниx покaзникiв iз забезпеченням високо1 пpодуктивностi процесу та максимально можливого завантаження тexнологiчного обладнання [2].
Залежшсть eксплуaтaцiйниx властивостей виpобiв вщ покaзникiв lx якостi е складною за наступних причин [7, 8]:
1) процес втрати працездатност^ маючи певну фiзичну природу, шдпоряд-ковуеться зaкономipностям випадкових функцiй через змштсть умов експлуатаци i нестабшьшсть тexнологiчного процесу;
2) через складност бiльшостi тexнологiчниx пpоцeсiв i виникаючих побiч-них явищ важко виявити вс тi параметри пpоцeсiв, як дiйсно впливають на eксплуaтaцiйнi властивост виpобiв.
Дослiджeннями [8] встановлено, що недостатня якiсть пpоцeсiв розроблен-ня концепци виробу та пiдготовки його виробництва зумовлюе 80 % вЫх дефе-ктiв виробництва й використання виpобiв. Вiдмови пiд час гарантшного термь ну деталей машин маже в 60 % випадюв безпосередньо пов'язаш iз помилко-вими, незавершеними розробками та недотриманням тexнiчниx вимог.
Тому в стандарт ISO 9001:2008 зроблений акцент на штегрування уЫх дiй (опepaцiй). При цьому центр ваги робгг переноситься з функцш на процес, що
забезпечуе едшсть керування, вдосконалення оргашзацшно! культури та ляе ефективно впроваджувати PLM-технологп [9].
При забезпеченнi показникiв якост важливу роль вщирае спа (рис. 1) - перенесення властивостей оброблюваного об'екту (заготовки) ви переднiх еташв проектування до наступних, що вщображаеться цiйних характеристиках кiнцевого виробу [9, 10].
Конструктивна Структурна
Вплив навколишнього _середовища
Спадковють
Виробнича Експлу
Загсхпвельна Технолопчна
Мехоброблення
Рис. 1. Рiзновиди спадковостей у життевих циклах машини [6]
Однак при аналiзi впливу технолопчно! спадковостi на параметри якостi кiнцевого виробу недостатньо враховуеться роль заго^вельних операцiй [3, 9]. Дослщженнями [11] встановлено, що структура та властивост заготовок тiсно пов'язаш iз спадковiстю металу в рщкому станi. Лише 25 % властивостей ших-ти передаеться заготовцi, а 75 % формуеться тд час заливання та затверднення сплаву при охолоджуванш.
Завдяки успiхам теори та практики ливарного виробництва, зокрема, дося-гненням ливарного металознавства, в машинобудуванш широко використову-ють литi заготовки замють деформованих.
Принципово важливою особливютю ливарних сплавiв порiвняно iз дефор-мiвними е !х можливiсть забезпечувати висок характеристики механiчних властивостей металу виливюв без використання пластично! деформаци, вiд яко! за-лежить високий рiвень мiцностi i пластичност пiсля деформування. Пов'язано це з тим, що при пластичнш деформаци вщбуваються суттевi якiснi змiни лито! структури. Зокрема, руйнуються та подрiбнюються первиннi зерна, неметалiчнi включення в об'емi зерен, а також неметалiчнi прошарки на границях первинних зерен, усуваеться пористють i зменшуеться хiмiчна неоднорiднiсть.
При вiдсутностi пластично! деформаци виливюв !х поведiнка пiд час тех-нологiчних обробок i експлуатаци визначаеться структурою, яка була деформо-вана пiсля первинно! кристалiзацi! та повного затверднення металу.
Розвиток сучасного машинобудування характеризуеться зростанням ролi забезпечення проектних еташв шформащею про властивост i поведiнку мате-рiалiв при визначених технолопчних режимах !х обробки та експлуатаци. Це вимагае розроблення методiв комп'ютерного моделювання структури, властивостей та обробки матерiалiв, а також штерпретаци переведення в комп'ютерш
моделi CAE. Слщ вiдмiтити, що зв'язок мiж факторами, якi впливають на яюсть виробiв, i ïx поведшкою при експлуатацiï на piBHi математичних моделей е до кiнця не розробленим, що ускладнюе комп'ютерне проектування [12, 13]^
На всix етапах конструювання та пiдготовки виробництва машинобудiвноï продукцiï в iнтегрованиx середовищах CAD/CAE/CAM/PLM виникае потреба враховувати та анашзувати поведiнку матерiалiв [14], ставляться питання про сумюне конструювання матерiалiв i машинобудiвниx виробiв [15, 16]. Сучасш методи моделювання ливарних теxнологiй дозволяють точно розраховувати те-мпературнi поля та прогнозувати усадковi дефекти у виливках. Але юнуюче програмне забезпечення не може надшно визначати зони руйнування в ливарних сплавах з врахуванням факторiв, що впливають на зародження i розвиток трщин. В зв'язку з цим потрiбнi експериментальш та теоретичш розробки для уточнення математичних моделей i розроблення таких комп'ютерних програм.
Високотемпературш дефекти утворюються при оxолодженнi сплавiв вна-слiдок стрибкоподiбного збiльшення густини металу при фазовому переxодi з рщкого в твердий стан. На заключному етапi затверднення, з наближенням до температури солiдус при досягненнi певноï кiлькостi твердоï фази виникае жор-сткий каркас з iзольованими об'емами рщко1" фази.
Розтяг рiдкоï фази в межах двофазно1' зони зростае iз зростанням твердо1' фази, що сприяе фшьтраци розплаву в мiждендритний простiр. Коли доступ рь дини припиняеться, створюються умови для формування мжропор, видiлення в них газiв. З утворенням жорсткого каркасу починаеться ливарне усадження. Вщ початку усадження до температури солщус iснуе ефективний штервал криста-лiзацiï, в якому формуються усадковi дефекти у виглядi раковин, мiкропор i кристалiзацiйниx трщин. Таю дефекти е невщ'емною частиною неоднорщно1" структури ливарних сплавiв. Вони мають значний вплив на термш експлуатаци вилитих деталей, що повинно бути вщображено в розрахунках надшност та працездатностi виробiв.
При виготовленш деталей машин слiд враховувати, що структура матерiа-лiв формуеться шд дiею теxнологiчниx процесiв в нещентичних умовах для окремо взятих мiкроб'емiв i областей. Це призводить до просторово1' неоднорь дностi структури i полiв фiзико-меxанiчниx властивостей на вЫх розмiрниx рь внях вiд макро- до мжроскошчних. Для оптимiзацiï технолопчних процесiв i пiдвищення експлуатацiйноï надшност матерiалiв виливкiв необxiдно встано-вити зв'язок мiж ïx неоднорiдною структурою та мехашчними властивостями, дати кшьюсну оцiнку ефективностi мiцностi макрооб'емiв готово1' деталi.
Ефективна мiцнiсть неоднорiдно структурованого матерiалу вiдображае мiнiмальне руйнуюче навантаження та лiмiтуеться локальною мiцнiстю найпо-слабленiшиx мiкроб'емiв. Мiкропори та мжротрщини, що з'являються в сплавах при кристалiзацiï, можуть знижувати мщшсть литих заготовок i iнiцiювати руйнування при виконанш наступних пiсля лиття технолопчних операцш обро-бки заготовок або експлуатаци готових виробiв.
Важливу роль пiд час меxанiчного оброблення деталей вщграе конструктивна спадковють. Ïï слiд враховувати при розробленш теxнологiчниx процесiв, а
також на стади проектування високоточних деталей. Це дозволяе передбачати та керувати похибкою форми й взаемного розташування поверхонь виробiв [13].
Вже на заго^вельних операщях, зокрема тд час мехатчно! та термiчно! обробках, формуються дефекти структури, як при експлуатаци конструкцi! по-чинають iнтенсивно розвиватися, зароджуючи небезпечш пошкодження у ви-глядi пор i мiкротрiщин. Розвиток теори накопичення розсiяних пошкоджень (дефекпв) дае можливiсть проводити аналiз причин попршення характеристик фiзико-механiчних властивостей матерiалiв виробiв.
Формування технологiчних пошкоджень на заго^вельних операцiях, зокрема ливарних, !х розвиток при механiчному обробленш та експлуатацi! та змь на в цих умовах надшност деталей i машин вивченi недостатньо.
5. Методи дослщження
Локальна природа утворення дефекпв i трiщин в умовах лиття обумовлюе потребу в дослщженш процесу накопичення пошкоджень i утворення трщин в матерiалах при отриманш виливкiв.
Багатостадiйний процес руйнування металiв мiстить наступнi етапи [17-20]:
1) накопичення пошкоджень i порушення суцшьносл матерiалу в полi на-пружень i деформацiй;
2) розвиток мiкротрiщин в середовищi з дефектами;
3) рют трiщин i вiдокремлення матерiалу при заданих на границях заготовки навантаженнях i перемiщеннях.
Пошкоджувашсть W у бiльшостi дослiджень причин руйнування матерiалу в процесi експлуатаци не пов'язуеться iз структурою. Лише при застосуванш енер-гетичних пiдходiв для опису процесiв накопичення пошкоджень [21, 22], розгля-дають, що в результатi в'язко-пластично! деформацi! розвиваються два види мш-ропошкоджень - по плу i по границях зерен. Внутршшми змiнними, що визна-чають процеси накопичення пошкоджень, е скалярш параметри - енергiя пошко-джуваностi по тiлу зерна Wp i енергiя пошкоджуваностi по границях зерен Wn:
щ = ! ц,к, к = р,п. (1)
0
Пошкоджувашсть Wk залежить вiд ютори в'язко-пластичного деформу-вання матерiалу. Пошкоджувашсть по тшу i по границях зерен характеризуемся вiдповiдно вщносними параметрами пошкоджуваностi Wp i Wn i вiдповiдно:
0 <Щ < 1, (2)
0 <Щ < 1. (3)
пошкоджуванiсть матерiалу W:
0 <Ж< 1. (4)
Прирют пошкоджуваностг
АЖ= 1Щ + с/\¥п,
де с!Ша = с1\¥п(Т,ШаЩ) i ¿Шр = с1\¥р(Т,ШаЩ)•
Загальний прирiст пошкоджуваностi:
АЖ= + Щ,
АЩ
АЩ + АЩ,
АЩ = АЩ + АЩ,,
(6)
(7)
(8)
т вiдповiдно за раху-умов деформування; шкоджуваност вiдповiдно
де А ЩЩ, А Щ, - прирости зерногранично! пошко, нок в'язко-пластичного деформування i в результатi
А ЩрК, А Щ, - прирости внутршньозеренно!
за рахунок в'язко-пластичного деформування i в результатi змiни виду напру-женого стану i температури.
Для визначення ступеню пошкоджуваностi матерiалу W в процесi напра-цювання використовують прямi (методи металографи, виважування) i побiчнi (акустично! емюи, омiчного опору) методи вимiрювань механiчних властивос-тей металу без руйнування. 1х застосування призводить до великих похибок, оскшьки зв'язок мiж вимiрюваними параметрами i характеристиками структурного стану для широкого класу матерiалiв неоднозначний.
Аналiз та оцiнку фiзичноl неоднорiдностi структури, пошкоджуваностi рь зних зон вилитих заготовок проводили з використанням методу ЬМ-твердость Зпдно цього методу за параметр пошкоджуваност прийнято ступiнь розсда-вання характеристик механiчних властивостей матерiалу пiсля напрацювання при рiзних рiвнях напружень. Розсiювання результатiв вимiрювань, виконаних однаковими приладами в щентичних умовах, е бiльш представницькими вщно-сно кореляци механiчних властивостей характеристики матерiалу та стану структури, нiж абсолютш значення характеристик. Даний метод найпростше реалiзувати, використовуючи як механiчну характеристику твердють, значення яко! застосовують для непрямо! ощнки властивостей матерiалiв [21, 22].
Параметром, що iнтегрально характеризуе стан матерiалу пiд час опрацю-вання результатiв вимiрювань твердостi, е гомогеншсть, яка оцiнюеться за кое-фiцiентом Вейбулла (т). Великим значенням коефщента т вiдповiдае низький рiвень розсiювання характеристик твердостi, низький стушнь пошкоджуванос-тi; меншим значенням, навпаки, вищий ступiнь пошкоджуваностi [21, 22].
Коефщент гомогенностi Вейбулла (т) розраховують за формулою [21]:
ш =
1п)
2,30259 • S(lg(H)У
(9)
де ё(п) - параметр, що залежить вiд кiлькостi вимiрювань п;
ППг1 •§()-^ё(Н).
п ¡=1
Л^(0) (11)
матерiалу на
В данiй робот також дослiджували вплив структури матерiал^ шкоджуванiсть W, яку оцiнювали за формулою:
його по-
^Ьмх- т
т.
>4
V
(12)
де Ш! - значення коефiцiента Вейбулла на г-й лiнi! (площинi) вимiрювань; ттах -максимальне значення коефiцiента Вейбулла для сери вимiрювань.
.
з вiдлили за
6. Результати дослщження
Для експериментальних дослiджень вiдлили заготовки у тщану форму ро-змiрами 165х155х20 мм з матерiалу АК21М2,5Н2,5 (ВКЖЛС-2) ГОСТ 1853-93. 1з заготовки вiдрiзали зразок 155х20х20 мм та фрезерували базову поверхню на вертикально-фрезерному верстав 6Р12 кiнцевою фрезою 0 30 мм (режими рь зання: 1=2 мм, Б=270 мм/хв., п=300 хв-1).
На двох поверхнях, протилежних до базово!, проводили пiдготовку до мшро-структурних дослiджень за стандартною методикою, яка описана в роботах [17, 18].
Шсля цього вимiрювали твердють у перерiзах, паралельних базовш пло-щинi, з двох сторш (край виливка та внутрiшня сторона) на приладi ТР-5006 (Росiя) за допомогою кульки 0 3,175 мм при навантаженш 588,4 Н. Заготовка шсля вимiрювання твердост представлена на рис. 2.
ис. 2. Заготовка шсля вимiрювань твердостi на приладi ТР-5006 (Росiя)
За результатами дослщжень було розраховано коефiцiент гомогенностi Вейбулла (ш) за формулою (9) i пошкоджувашсть матерiалу виливка W за фор-
мулою (12) в середовишд МаШеаё 15. За отриманими даними побудували графь ки залежностi т=^) i W=f(h), що наведенi на рис. 3, 4.
ТПТЩШЁ 18 20 Ьмм
Рис. 3. Графж залежностi коефщента гомогенностi (т) вiд глибини вимь рювання для сторш заготовки: 1 - внутршньо!; 2 - зовшшньо!
¿Л
2 и 8 1012% 16 1820 Дм
Рис. 4. Графж залежност пошкоджуваностi матерiалу W вiд глибини ви-мiрювання для сторiн заготовки: 1 - внутршньоц 2 - зовшшньо!
Пiсля цього дослiджували штенсившсть (шiльнiсть) дефектiв (пошко-джень) поверхш для внутршньо! сторони заготовки на електронному мжрос-копi (збiльшення 15 раз) (рис. 5-8). За результатами дослщжень побудували
графжи залежност К=Г(ё) (К, ё - вщповщно кiлькiсть i розмiри дефект тури), що наведенi на рис. 10.
ив струк-
Электронное из!
Рис. 5. Структура у I зош вiд поверхнi виливка
Зтт Электронное изображение 1
Рис. 6. Структура у II зош вщ поверхш виливка
Зтт Электронное изображение 1
Рис. 7. Структура у III зош вщ поверхш виливка
1сть кшькосп дефектiв N вiд !х розмiрiв ё для зон поверхнi виливка: 1 - I; 2 - II; 3 - III; 4 - IV
и!
Наклавши сггку iз кроком 10 мм на фотографй структуру матерiалу у зонах, розрахували вiдносну пористiсть (дефектнiсть) структури Р, %, за формулою:
де Lеф - загальна довжина лiнiй сiтки i3 дефектами; Ьзаг - загальна довжина лiнiй сггки.
Графiк залежностi P=f(h) для внутршньо! сторони заготовки представлено на рис. 10.
Рис. 10. Залежшсть вщносно! пористостi (дефектностi) структури P досль
Отриманi результати показали, що найбшьша кiлькiсть технологiчних пош-коджень у вилитш заготовцi утворюеться на глибиш до 2 мм вiд поверхш, яка закристалiзувалася в останню чергу (зона I). Це пов'язано iз специфжою проце-су затверднення металу, наявнiстю домiшок i неоднорiдностей у поверхневому шарi та пiдтверджуеться малими значеннями коефiцiента гомогенностi Вейбулла (m) (рис. 3), а також великими значеннями пошкоджуваност W (рис. 4).
При подальшому перемiщеннi вглиб матерiалу (вiд 2 до 4 мм) у зош I спо-стерпаеться зменшення пошкоджуваностi, а також li стабiлiзацiя для внутрш-ньо! сторони та вiдноснi li коливання для зовшшньо! сторони заготовки. Це пов'язано з умовами процесу кристалiзацil виливка. На вщстат 4-6 мм пошко-джуванiсть суттево зменшуеться. Рiзниця у пошкоджуваностi для внутршньо! та зовшшньо! сторiн заготовки на вщстат 10 мм вiд поверхнi (рис. 4) обумов-лена тим, що внутршня сторона розташована на вщстат 40 мм вiд живильни-ка, а зовшшня - на вщстат 60 мм. Тобто пiд час кристалiзацil внутрiшня сторона заготовки краще пiдживлюеться рiдким металом, шж зовнiшня. Зростання пошкоджуваностi на вщстат 12 мм вiд поверхнi виливка обумовлено тим, що ця зона знаходиться посередиш виливка, де внаслщок тепловщведення по всiм напрямкам формуеться дезорiентована мiкроструктура первинних кристалiв. В зонах утворення направлених кристалтв пошкоджувашсть е меншою.
Технологiчнi дефекти присутш у всiх дослiджуваних зонах матерiалу (рис. 5-9). Однак, якщо у зош II розмiр пор не перевищуе 0,22 мм, в зонах III-IV - 0,27 мм, то в зош I е одиничш пори розмiром 1,5 мм. На бшьшу кiлькiсть
джуваного зразка
ливарних пошкоджувашсть вказуе i вiдносна дефектшсть структури P, яка у зош I е бiльшою майже в 10 pa3iB порiвняно i3 шшими зонами (рис. 10).
Спектральний aHani3 показав пiдвищення вмюту кисню та зменшення aлюмiнiю у верхнiй частит виливка (зона I) порiвняно з нижньою частиною (зона IV) (рис. 5, 8, табл. 1).
Таблиця 1
Вмют елеменпв у зонах I, IV дослщжуваного виливка_
Вмiст хiмiчних елеменпв у зонi I Вмют хiмiчних елеменпв у зонi IV
Елемент Ваговий Атомний Елемент Ваговий Атомний
O K 8,46 13,70 O K 6,12 10,21
Al K 69,73 66,96 Al K 69,79 69,04
Si K 20,28 18,71 Si K 19,86 18,87
Розподш iнших елементiв у вЫх зонах загалом е рiвномiрним.
7. SWOT-аналiз результатiв дослiджень
Strengths. В данш роботi запропоновано використати метод ЬМ-твердост для оцiнювaння пошкоджувaностi виливюв, оскiльки пiд час виготовлення заготовок формуеться неоднорщна структура та утворюються дефекти. Цей метод був розроблений в ^ституп проблем мaтерiaлознaвствa iм. I. М. Францевича НАН Укра1ни (Ки1в, Укра1на) [21, 22] для дослщження деформованих мaтерiaлiв. Метод ЬМ-твердост дасть можливiсть кiлькiсно визначити технолопчш пошко-джувaностi виливкiв залежно вiд особливостей конструкцiй ливарних форм, теп-ловiдведення, пiдготовки розплaвiв, умов 1х розливання у форми. Кшьюсна ощн-ка пошкоджувaностi також дае можливють проводити вибiр економiчно обгрун-тованих технологiчних рiшень для шдвищення довговiчностi виробiв.
Weaknesses. Недолiком методу ЬМ-твердост е необхiднiсть проводити в^зан-ня зрaзкiв iз окремих об'емiв виливка, пошкоджувaнiстъ яких необхiдно дослщити.
Opportunities. Впровадження методу ЬM-твердостi на шдприемствах ма-шинобудiвного профiлю дасть можливють скоротити час на конструкторсько-технологiчну пiдготовку виробництва при впровадженш технологiй лиття, сприятиме розвитку шформацшного забезпечення машинобудування в Укра1ш. Подaльшi дослiдження в цьому напрямку необхщно спрямувати на встановлен-ня безпосередшх зв'язкiв мiж деякими показниками надшност^ якi iнтегрaльно описуються пошкоджувaнiстю мaтерiaлу W та технологiчними параметрами заго^вельних операци мехобробки.
Threats. Iснуючi фiзичнi методи не дають можливiсть кшьюсно оцiнювaти пошкоджувaнiсть вилитих мaтерiaлiв, оскшьки зв'язок мiж параметрами, що вимiрюються, та структурним станом е неоднозначним. При розклинюванш ма-терiaлу шдентором приладу для вимiрювaння твердостi можна ощнювати три-
мку здатшсть локальних областей, пошкоджуванiсть яких е рiзною. Тому необ-хщний розвиток методу LM-твердостi для комп'ютерного дослщження явищ, що впливають на надшшсть i умови руйнування вилитих заготовок при !х отриманнi та обробленш.
8. Висновки
1. На пiдставi проведеного аналiзу сучасних концепцш оцiнювання пошко-джуваностi металiчних матерiалiв показано, що оцiнку технологiчно! пошко-джуваностi рiзних зон вилитих заготовок iз складною просторовою геометрiею, яю мiстять масивнi тепловi вузли та тоню стшки, доцiльно проводити за ступе-нем розсiювання характеристик твердость Технолопчна пошкоджуванiсть заготовок, отриманих в пiщаних формах, змiнюеться в широких межах i в основному залежить вiд умов кристалiзацi! !х окремих об'емiв:
- розподшу температурних полiв;
- спрямування тепловщведення;
- особливостями живильника металу рщкою фазою пiд час кристалiзацi!.
Проведено аналiз впливу конструкцi! ливарно! форми на утворення техно-
логiчних пошкоджень. Збшьшення вiддалi вiд живильника сприяе зростанню, а прискорена кристалiзацiя i спрямоване тепловiдведення зменшенню технолоп-чних пошкоджень об'емiв виливка при затвердiваннi.
2. На основi планування та реалiзац!! мiкроструктурних дослiджень вста-новлено, що пошкоджувашсть матерiалу W як на заготвельнш операцi!, так i на операцiях подальшого механiчного оброблення, служить параметром, який юльюсно оцшюе характеристики надiйностi виробiв, зокрема безвщмовносл. Зокрема, у приповерхневому шарi на глибиш 2 мм технолопчна пошкоджувашсть у 1,3-6,5 разiв вища, шж для основного матерiалу.
Лггература
1. Кусий, Я. М. Технолопчне забезпечення фiзико-механiчних пара-метрiв поверхневих шарiв металевих довгомiрних цилiндричних деталей вiбра-цiйно-вiдцентровим змiцненням [Текст]: дис... канд. техн. наук / Я. М. Кусий. -Львiв, 2002. - 260 с.
2. Кусий, Я. М. Розроблення методу вiбрацiйно-вiдцентрового змщ-нення для технолопчного забезпечення безвщмовност деталей машин [Текст] / Я. М. Кусий, А. М. Кук // Схщно-Свропейський журнал передових технологш. - 2015. - № 1/7 (73). - С. 41-51. ёо1:10.15587/1729-4061.2015.36336
3. Кусий, Я. М. Вплив технолопчного маршруту оброблення на фор-мування мiжзеренно! пошкоджуваност виливюв [Текст] / Я. М. Кусий, О. А. Кузш, М. О. Кузш // Схщно-Свропейський журнал передових технологш. -2016. - № 1/5 (79). - С. 39-47. ёо1:10.15587/1729-4061.2016.59845
4. Кузин, Н. О. Об одной математической модели изменения эксплуатационных свойств материала [Текст] / Н. О. Кузин // Прикладная механика. -2015. - Т. 51, № 4. - С. 125-132.
5. Суслов, А. Г. Качество поверхностного слоя деталей машин [Текст] / А. Г. Суслов. - М.: Машиностроение, 2000. - 320 с.
6. Суслов, А. Г. Инженерия поверхности деталей [Текст] / под ред. А. Г. Суслова. - М.: Машиностроение, 2008. - 320 с.
7. Проников, А. С. Надежность машин [Текст] / А. С. Проников. - М.: Машиностроение, 1978. - 592 с.
8. Хрулиндик, Д. С. FMEA - инструмент влияния на качество процессов обслуживания производства [Текст] / Д. С. Хрулиндик, Э. А. Петровский // Современные проблемы науки и образования. - 2011. - № 6. - C. 39.
9. Кузш, О. А. Вплив технолопчно! спадковост на параметри надш-носп виробiв [Текст] / О. А. Кузш, Я. М. Кусий, В. Г. Тотльницький // Техно-лопчний аудит та резерви виробництва. - 2015. - № 1/1 (21). - С. 15-21. doi:10.15587/2312-8372.2015.37678
10. Ящерицын, П. И. Технологическая наследственность в машиностроении [Текст] / П. И. Ящерицын, Э. В. Рыжов, В. И. Аверченко. - Минск: Наука и техника, 1977. - 256 с.
11. Божидаршк, В. В. Технолопя виготовлення деталей виробiв [Текст]: навч. пос. / В. В. Божидаршк, Н. С. Григор'ева, В. А. Шабайкович. -Луцьк: Надстир'я, 2006. - 612 с.
12. Ogorodnikova, O. M. Possibilities of Siemens PLM software for robotics research and production management [Text] / O. M. Ogorodnikova // Proceedings of Russian-Korea scientific workshop «Advanced computer and information technologies». - Ekaterinburg: UrFU, 2012. - P. 122-128.
13. Skoogh, A. Input data management in simulation - Industrial practices and future trends [Text] / A. Skoogh, T. Perera, B. Johansson // Simulation Modelling Practice and Theory. - 2012. - Vol. 29. - P. 181-192. doi:10.1016/j.simpat.2012.07.009
14. Wang, L. Data Representation of Machine Models [Text] / L. Wang // Dynamic Thermal Analysis of Machines in Running State. - London: SpringerVerlag, 2013. - P. 11-29. doi:10.1007/978-1-4471-5273-6 2
15. McDowell, D. L. Simulation-assisted materials design for the concurrent design of materials and products [Text] / D. L. McDowell // Journal of the Minerals, Metals and Materials Society. - 2007. - Vol. 59, № 9. - P. 21-25. doi:10.1007/s11837-007-0111-7
16. Дальский, А. М. Технологическое обеспечение надежности высокоточных деталей машин [Текст] / А. М. Дальский. - М.: Машиностроение, 1975. - 319 с.
17. Durham, S. D. Cumulative Damage Models for System Failure with Application to Carbon Fibers and Composites [Text] / S. D. Durham, W. I. Padgett // Technometrics. - 1997. - Vol. 39, № 1. - P. 34-44. doi:10.2307/1270770
18. McEvily, A. J. Metal Failures: Mechanisms, Analysis, Prevention [Text] / A. J. McEvily. - Ed. 2. - John Wiley & Sons, 2013. - 480 p. doi: 10.1002/9781118671023
19. Zohdi, T. I. An Introduction to Computational Micromechanics [Text] / ed. by T. I. Zohdi, P. Wriggers // Lecture Notes in Applied and Computational Mechanics. - Springer, 2005. - 198 p. doi:10.1007/978-3-540-32360-0
20. Kundu, T. Fundamentals of Fracture Mechanics [Text] / T. Kundu. -
Boca Raton, FL, USA: CRC Press, Taylor and Francis Group, 2008. - 304 p.
21. Лебедев, А. А. Метод диагностики состояния материала по параметрам рассеяния характеристик твердости [Текст] / А. А. Лебедев, Н. Р. Музыка, Н. Л. Волчек // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2003. - № 12. - С. 49-51.
22. Lebedev, A. A. A new method of assessment of material degradation during its operating time [Text] / A. A. Lebedev, N. R. Muzyka, N. L. Volchek // Zaliznychnyi Transport Ukrainy. - 2003. - Vol. 5. - P. 30-33.
/
