CC BY
40
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 1 /2019
20. Верхотуров А.Д., Крюков В.Г., Мирзеханова З.Г., Коневцов Л.А. К вопросу о минеральных ресурсах Дальнего Востока и энтропийно- экологической материалогии / Труды 5-го Междунар. междисциплинар. симп. Physics of lead-free piezoactive and relative materials (analysis of current state and prospects of development) 02-06 сент. 2016. Вып. 5: в 2 т. Т. 1. Ростов/Дон: НИИ физики ЮФУ. 404 с. (С. 118-133).
21. Верхотуров А.Д., Крюков В.Г., Коневцов Л.А. К вопросу о проблеме комплексного использования минерального сырья Дальнего Востока / Технические науки - от теории к практике. Сб. статей по материалам LIX междунар. науч.-технич. конф. Новосибирск: Изд. АНС «СибАК», 2016, № 6. (118 с.). С. 45-61.
22. Верхотуров А.Д., Макиенко В.М., Коневцов Л.А., Строителев Д.В., Романов И.О. Получение новых материалов в Дальневосточном регионе: монография. В 2 ч. Ч. 1. Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2013. 293 с.
23. Воронов Б.А., Крюков В.Г., Коневцов Л.А. О новом этапе развития науки о материалах и решении проблемы устойчивого развития Дальнего Востока // Физика бессвинцовых пьезоактивных и родственных материалов (Анализ современного состояния и перспективы развития) («LFPM-2018): Труды VII Междунар. междисципл. молодёжи, симпоз. (Ростов/Д - Туапсе, 20-24 сент. 2018): в 2 т. Изд-во ЮФУ, 2018. Т. 1. (444 е.). С. 234-242. ISBN 978-5-9275-2892-9.
24. Коптюг В. А., Матросов В. К., Левашов В. К. Новая парадигма развития России с ХХ1 века. Комплексные исследования проблем устойчивого развития: идеи и результаты. М.: Academia, 2000. 460 с.
25. Туманов Ю. Н. Плазменные технологии в формировании нового облика промышленного производства // Вестник РАН. 2006. Т. 76,№ 6. С. 491-502.
26. Ларичкин Ф. Д. Формирование концептуальной модели рационального недропользования // Ресурсы, технологии и экономика, 2005, № 3. - С. 11-18.
27. Соболевский П. Г. Об очищении и обработке сырой платины // Горный журнал. 1827. Т. II, кн. 4. С. 84109.
© Коневцов Л. А., Филонников А. Л., Ричинкова С. В., 2019
УДК 621.941.1.025.14
А.Л. Филонников
канд. техн. наук, доцент ТОГУ, г. Хабаровск, РФ E-mail: sehlrinch@mail.ru С.В. Ринчинова магистр 3 курса ТОГУ г. Хабаровск, РФ E-mail: sehlrinch@mail.ru
БОРИРОВАНИЕ КАК СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ РАБОЧИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОСНАСТКИ
Аннотация
Рассмотрен химико-термический процесс борирования для упрочнения рабочих поверхностей техоснастки на примере захватов кристаллов из кремния. Показаны результаты сравнения двух методов борирования: в жидком расплаве буры в тигле с температурой до 1050 °С и в среде порошков в герметичных контейнерах с температурой до 950 °С.
Ключевые слова:
борирование, оснастка, твёрдость, износ.
1 33 }
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 1 /2019
Введение.
Эксплуатационные свойства рабочих поверхностей технологической оснастки, как и других машин, приборов, установок, их надёжность, долговечность в значительной мере зависят от износостойкости, сохранении требуемых размерных параметров деталей. Анализ литературных данных показывает, что для этих целей может использоваться метод борирования. Существуют несколько вариантов метода борирования, каждый из которых имеет свои специфические особенности [1, 2]. Этот метод упрочнения применяют для деталей, работающих как при статических, так и динамических нагрузках. Как метод химико-термической обработки, он применяется для различных видов деталей, работающих в условиях абразивного износа, при высоких температурах, различных агрессивных средах и т.д. В настоящей работе приводятся результаты исследований по упрочнению борированием рабочих поверхностей деталей технологической оснастки, в частности захватов для кристаллов кремния. Захваты изготавливаются из стали 40Х ГОСТ 4543-88 с последующей закалкой. Однако твёрдость после закалки не обеспечивает долговечности работы, поэтому представляет интерес исследование повышения эксплуатационных свойств рабочих поверхностей техоснастки с использованием метода борирования.
Методика и оборудование.
Для исследования были выбраны два метода борирования захватов: в жидкой среде (расплаве буры) и в среде порошков. Для борирования в расплаве буры была изготовлена установка с графитовыми электродами, конструкция которой была приведена в литературных источниках. Но попытки провести испытания не дали надлежащих результатов. Поэтому была спроектирована и изготовлена специальная установка, представляющая собой нагревательную печь с металлическим тиглем и пультом управления. Конструктивно печь состоит из футеровки (шамотный кирпич) с расточенным отверстием под тигель и нарезанной прямоугольной резьбой, в профиль которой уложена нихромовая полоса шириной 6 мм, служащая нагревательным элементом. К полосе приварены выводы, к которым подводится кабель от понижающего мощного трансформатора напряжением 50 В. Футеровка закреплена в металлическом корпусе. Печь сверху закрывается крышкой, также футерованной шамотом. Конструкция установки позволяет проводить борирование в широком диапазоне температур до 1050 °С, регистрируемой хромель-алюмелевой термопарой, включенной в цепь с потенциометром, что позволяет автоматически выдерживать режимы борирования. Необходимо отметить, что первоначально изготовленные сварные тигли оказались неработоспособными, так как произошло разрушение по сварному шву из-за агрессивности жидкой буры. В дальнейшем тигли изготавливались цельными из жаростойкой стали. Тигли представляют собой стаканы диаметром 110 мм и вы сотой 160 мм. Перед борированием в жидкой среде обезвоживался порошок буры (удаление 10 молекул Н2О, связанных с №2В^7). Обезвоживание проводилось при температуре 500-550 °С. Охлажденная обезвоженная бура представляет собой стеклообразную массу, которую дробят и помещают в тигель. Микроструктура исследовалась на микроскопе МИМ-10, а микротвёрдость измерялась с помощью микротвердомера ПМТ-3.
Исследования и обсуждения.
Борированию подвергались образцы из сталей Х12М, 40Х. Образцы крепились на подвеску и помещались в расплав буры. Борирование проводилось в течении 4 часов при температуре 900-1000 °С. Образцы после жидкостного борирования подвергались закалке. Захваты из стали 40Х после закалки деформируются, поэтому закалку необходимо вести в штампах. Остатки буры удалялись горячей водой. Образцы, прошедшие жидкостное борирование, имеют микротвёрдость: сталь 40Х - до борирования 3,2 ГПа, после - 16 ГПа; сталь Х12М - до борирования 7,8 ГПа, после - 20 ГПа.
Борирование в порошковых средах проводилась в герметичных контейнерах. Обязательной технологической операцией пред загрузкой порошков в контейнер является тщательное прокаливание для удаления влаги. Для борирования были выбраны порошки из карбида бора, а также смеси из порошка алюминия, борного ангидрида, фтористого натрия и оксида алюминия. Температура борирования в порошках составляла 950 °С.
Из образцов, прошедших борирование, были изготовлены шлифы для определения микроструктуры, степени и глубины упрочнения. Микроструктура борированного слоя представляет собой иглы новой фазы,
СИМВОЛ НАУКИ ISSN 2410-700X № 1 /2019
расположенные перпендикулярно поверхности диффузии. На поверхности борированный слой сплошной, плохо травящийся. Глубина борированного слоя, как и при любой химико-термической обработке, зависит от времени.
Сравнение двух методов борирования показывает, что образцы прошедшие жидкостное борирование, имеют серый цвет с матовым оттенком, а образцы, прошедшие процесс порошкового борирования - более тёмный цвет. Образцы после борирования в порошке карбида бора, имеют более высокую твёрдость по сравнению с жидкостным борированием, но они имеют больший разброс и нестабильность микротвёрдости по поверхности образца. Микротвёрдость образцов, пошедших борирование в порошковых смесях, ниже по сравнению с борированием в карбиде бора. Борирование в порошках имеет недостатки - трудно очищать образцы после борирования, поэтому было рекомендовано проводить борирование в жидких средах. Микротвёрдость образцов, которые борировались в порошках, достигала в некоторых случаях до 23 ГПа, но борированный слой очень хрупок.
Выводы.
1. Метод борирования существенно повышает твёрдость поверхностных слоёв, он технологичен, достаточно прост, позволяет получить однородную твёрдую поверхность.
2. Необходимо отметить недостаток борирования в жидкой среде - это большая агрессивность расплавленной буры, что требует специальных тиглей, а также удаление паров расплава.
3. Порошковый метод борирования выгодно отличается в этом отношении от жидкостного, но требует точного соблюдения технологии борирования.
Список использованной литературы:
1. Ляхович Л.С., Ворошнин Л.Г. Борирование стали. - М.: Металлургия, 1967.
2. Химико-технологическая обработка металлов и сплавов: Справочник Под ред. Л.С. Ляховича. - М: Металлургия, 1981.
© Филонников А. Л., Ричинкова С. В., 2019
УДК 621.311
Хабибуллин Т.М.
Набережночелниский институт К(П)ФУ г. Набережные Челны, РФ E-mail: 25timur95@mail.ru
КОМПЛЕКСНАЯ ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
Аннотация
Комплексная оптимизация дает более обоснованный результат, чем частные задачи. В этой задаче целевой функцией является расход или стоимость условного топлива, а оптимизируемыми переменными -активные мощности электростанций, напряжения генераторов, реактивные мощности всех ее источников, а также коэффициенты трансформации. В качестве ограничений - равенств обычно используются уравнения узловых напряжений. Также задаются все необходимые ограничения - неравенства.
Ключевые слова
Оптимизация режимов, электроэнергетическая система, комплексная оптимизация, электрические сети.
При комплексной оптимизации рассматривается полная задача определения режима активных и реактивных мощностей системы. Электрическая сеть представляется таким образом, чтобы получить активные и реактивные мощности по всем необходимым ветвям и узлам. Так как изменения потоков мощности в сети влияют на узловые напряжения, то, значит, изменение потоков активных мощностей
