CC BY
11
Висновок
Обгрунтовано формулювання та на основi чисельно!' реашзаци методу скiнченних елеменпв розв'язано важливу для процесу сушшня задачу визна-чення двовимiрного напружено-деформiвного стану деревини з врахуванням реолопчних властивостей матерiалу, ашзотропи фiзико-механiчних характеристик в умовах неiзотермiчного тепломасоперенесення. На основi розробле-них алгорштв проведено чисельний експеримент впливу розподшу пгрос-котчно! вологи, геометричних розмiрiв, структурно! ашзотропи на величини нормальних i тангенцiальних напружень.
Лiтература
1. Метод конечных элементов: теория, алгоритмы, реализация/ В.А. Толок, В.В. Ки-ричевский и др. - К.: Наук. думка. - 2003. - 316 с.
2. Лыков А.В. Теория сушки. - М.: Энергия, 1968. - 472 с.
3. Шубин Г.С. Сушка и тепловая обработка древесины. - М.: Лесн. пром-сть, 1990. -
336 с.
4. Дендюк В.М., Поберейко В.П., Соколовський Я.1. Застосування методу юнцевих елеменпв для розрахунку нестащонарних пол1в вологоперенесення у висушуванш деревит// Лсове госп-во, люова, паперова 1 д/о пром-сть. - Льв1в: УкрДЛТУ. - 2003, вип. 28. - С. 100-106.
5. Соколовський Я.1., Бакалець А.В. Розрахунок ашзотропних нестащонарних тем-пературно-волопсниих пол1в у висушуванш деревиш методом скшчених елеменпв// Люове госп-во, люова, паперова 1 д/о пром-сть. - 2004, вип. 29. - С. 109-117.
6. Бакалець А.В., Соколовський Я.1. Моделювання нелшшних тепломасообмшних процеав у висушуванш деревиш методом скшченних елеменпв// Комп'ютерна 1нженер1я та шформацшш технологп: Зб. наук.-техн. праць. - Льв1в: НУ "Льв1вська пол^ехшка". - 2005, вип. 12. - С. 16-21.
7. Уголев Б.Н. и др. Контроль напряжений при сушке древесины. - М.: Лесн. пром-сть, 1980. - 208 с.
8. Соколовський Я.1., Андрашек Й.В. Методика та результати експериментальних дослщжень реолопчно'! поведшки деревини// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць -Льв1в: УкрДЛТУ. - 1999, вип. 9.13. - С. 15-26._
УДК 620.193 Доц. О. Б. Гасш, канд. техн. наук;
проф. В.М. Голубець, д-р техн. наук - НЛТУ Украти
КОРОЗ1ЙНА СТ1ЙК1СТЬ ЙОННО-ПЛАЗМОВИХ ВАКУУМНИХ ПОКРИТТ1В НА ОСНОВ1 Х1М1ЧНИХ СПОЛУК ЗАЛЕЖНО В1Д ВПЛИВУ КОРОЗ1ЙНОГО СЕРЕДОВИЩА I ТОВЩИНИ
КОНДЕНСАТУ
Наведено результати дослщжень корозшно!' стiйкостi йонно-плазмових покрит-TiB у 5 %-их розчинах H2S04 i Н3РО4 за швидюстю корозп та кiнетикою електродних потенцiалiв, а також впливу товщини покриттiв на ïx корозiйнi властивосп.
Doc. O.B. Hasiy; prof. V.M. Holubets - NUFWT of Ukraine
Corrosion durability of ion-plasma vacuum coatings based on chemical compounds according to corrosion fluids and condensate thickness
The results of researches of corrosion durability of ion-plasma vacuum coatings in 5 % H2S04 and 5 %o Н3РО4 solutions by corrosion rate, electrode potentials kinetics and influence of coatings thickness are shown.
Нащональний лкотехшчний унiверситет УкраТни
Метою цього дослщження е вивчення електрохiмiчноl поведшки i ко-розшно! стiйкостi тонких вакуумних йонно-плазмових конденса^в на основi карбiдiв титану, карбiдiв i нiтридiв залiза i хрому у 5 %-их розчинах Ырчано! i фосфорно! кислоти та 3 %-му водному розчиш хлористого натрiю, а також впливу товщини деяких покриттiв на !х корозiйну стiйкiсть.
Методологiчнi аспекти дослiджень детально описано в робот! [1].
Дослiджували покриття на основi хiмiчних сполук системи Тi-С, отри-манi у середовищi ацетилену (№24) i метану (№25), а також ФХ-Ы (№31) i ФХ-С (№32). Режими нанесення таких покритлв наведено в табл. 1.
Табл. 1. Компоненти покритт1в Iрежими Их нанесення
№ покриття Компоненти покриття Матер1ал випа- ровувача 1 струм дуги, А Робо-чий газ Тиск газу, МПа Опорна напруга, В Температура тд-кладки, °С Товщина покриття, мкм
4 И-С Т1/100 С2Н2 0,06.0,07 150 400 6.7
5 И-С Т1/100 СН4 0,3.0,4 150 400 6...7
31 ФХ-Ы ФХ00/100 N2 0,2.0,3 150 400 5...6
32 ФХ-С ФХ00/100 С2Н2 0,07.0,08 150 400 5.6
Результати вимiрiв електродних потенщашв дослiджуваних покриттiв представлено на рис. 1.
Рис. 1. Ктетика електродних потенцiалiв сталi Ст. 3 з покриттями на основi хiмсполук у 5 %-их розчинах №аС1 (а), Н3РО4 (б) i НSО4 (в): I - покриття №4 - ТС (1) I №5 - ТС (2); II - покриття №31 - Ее-Сг-Ы (3) I №32 - Ее-Сг-С (4)
Встановлено, що потенщали вшх покритлв у дослщжуваних середо-вищах з часом змiшуються у вщ'емну область, що можна пояснити зростан-ням числа i плошд осередюв корози у пористому покритл. Найбiльш штен-
сивне змщення наявне в розчиш хлористого натрш внаслiдок активовано! ди йошв хлору [2].
У покриттях №4 (ТЮ) i №5 (ТЮ) потенцiали найшвидше стабшзу-ються в розчиш фосфорно!' кислоти, в якш е можливим утворення важкороз-чинного фосфату зашза [2]. У розчиш Ырчано! кислоти потенцiали цих пок-риттiв постiйно змiщуються у вщ'емну область, хоча з меншою швидкiстю, нiж у розчинi хлористого натрш. У вЫх середовищах потенщал покриття №4 (ТiС) бiльш додатний, шж у покриттi №5 (ТЮ), що можна пояснити рiзницею у фазовому сташ (при напиленнi покритпв у середовищi СН4, очевидно, не вщбуваеться повне утворення карбiдiв за рахунок недостатнього вмюту вуг-лецю), а також рiзними внутрiшнiми напруженнями, що призводять до неод-наково!' схильностi до утворення i розповсюдження осередюв корозп.
Складнiше пояснюеться електрохiмiчна поведiнка покриттiв №31 (Бе-Сг-Ы) i №32 (Бе-Сг-С). Найбшьш швидка стабiлiзацiя корозiйних процесiв на цих покриттях вщбуваеться в розчиш шрчано! кислоти. При цьому бiльш до-датне значення потенцiалу покриття №32 (Бе-Сг-С) не можна пояснити ниж-чою пористiстю, оскiльки в розчиш хлористого натрш його потенщал зсу-ваеться порiвняно з покриттям №31 (Бе-Сг-Ы) у вiд,емну область. Врахову-ючи, що корозiя металiв у розчинах Ырчано! кислоти супроводжуеться водне-вою деполяризацiею [2], можна передбачити, що у складi покриття №32 (Бе-Сг-С) е фаза, яка катал^ично прискорюе катодну реакцш видiлення водню, а це призводить до додатного змщення потенщалу. Зменшення гальмування катодного процесу може прискорити корозш захищеного матерiалу.
Вiд,емний зсув потенщалу покриття №32 (Бе-Сг-С) порiвняно з потен-цiалом покриття №31 (Бе-Сг-Ы) в розчинi хлористого натрш пояснюеться, очевидно, депасивуючою дiею специфiчних йонiв хлору, що адсорбуються на покритп Бе-Сг-С i його порах, а це не може позитивно вплинути на корозшну стiйкiсть сталь Фосфорна кислота володiе меншою корозшною активнiстю, нiж сiрчана - в нш вiдсутнi йони хлору, що адсорбуються, можливе утворення важкорозчинних продукпв корозп. Тому рiзниця у фазових складах покритпв Бе-Сг-Ы i Бе-Сг-С практично не впливае на !х електрохiмiчну поведiнку.
У роботi дослiджено також вплив товщини покриттiв №4 (ТЮ), № 27 (ЫЪ) i №8 (Тi-Ni-N) (режими нанесення покриттiв №№ 1, 2, 7, 8, 27 див. табл. 1 [1]) на швидюсть !х корозп у середовищi 5 %-го розчину Н^О4. Вста-новлено (рис. 2), що збшьшення товщини покриття вiд 3 мкм до 6 мкм i 9 мкм шдвищуе стiйкiсть покриття системи Ть№-Ы (№8) вiдповiдно у 1,8 i 8,2 раза. Це викликано зменшенням кiлькостi наскрiзних пор при збшьшенш товщини захисно! плiвки. Така залежнiсть у дещо шшому виглядi характерна i для покриття з ЫЪ (№27). Тут ефект шдвищення стiйкостi досягаеться при змш товщини вiд 6 до 9 мкм. Очевидно, пори в такому покритп утворюють-ся виключно за рахунок крапельно! фази, а для повного закриття таких де-феклв необхiдним е осадження достатньо товстих покритпв.
Зменшення товщини покриттiв з ТЮ (№4) вiд 6 до 3 мкм не призводить до ютотно! змши корозшно! стшкосл, що викликано як достатньо висо-кою суцiльнiстю покриття, так i збiльшенням схильностi цього покриття до
Нащомальмий лкотехшчний унiверситет УкраТми
в1дшарування 1 зростання площ1 осередк1в корози за рахунок високих залиш-кових напружень. Шдтвердженням цього е р1зке зниження стшкост з товщи-ною шару 9 мкм.
Рис. 2. Корозшна стшшсть сталi Ст. 3 з покриттями у 5 %-му розчиш Н2SО4:
а - товщина покриття 6 мкм, б - 3 мкм, в - 9 мкм. Цифрами на г1стограмах
вказана ктък1стъ годин випробувань
Двошаров1 покриття Т1+(ТШ) (№1+№2) та (ТьМ-К) + (ТьК) (№7+№2) е достатньо еластичними, тому збшьшення товщини шару не призводить до ю-тотного збшьшення напруженого стану у покритп, а внаслщок збшьшення товщини покриття законом1рно зростае корозшна стшюсть за рахунок змен-шення пористость
На тдсташ представлених в [1, 3] 1 данш робот результат1в дослщ-жень, можна зробити висновок, що у дослщжених середовищах добрими за-хисними властивостями володдать таю вакуумт йонно-плазмов1 покриття:
• у 5 %-му розчиш ВДОд - ТШ (№2), Т (№1), Мо (№19), № (№27), Мо-№-К (№23), ТШШ (№7), ТШШ (№8);
• у 5 %-му розчиш НС1 - ТШ (№2), Т (№1), № (№27), Мо-№-К (№24);
• у 5 %-му розчиш Н3РО4 - ТШ (№2), Т (№1), № (№27), Т1-№-К (№6), Т1-№-N (№7), Т1-№-К (№8), Мо-М-К (№24);
• у 5 %-му розчиш НШз - ТШ (№2), Т (№1), № (№27), БеСг (№30);
• у 3 %-му розчиш ШС1 - ТШ (№2), Т (№1) N1 (№16), Мо (№19), № (№27), сталь 12Х18Н10Т (№28), БеСг (№30), Мо-№-К (№23), Мо-№-К (№24), Т1-№-N (№7), Т1-№-К (№8).
Захист властивост покритпв значною м1рою залежать вщ параметр1в процесу напилення. При зменшенш кута падшня плазмового потоку на тдстилку знижуеться корозшна стшюсть, причому ця залежшсть посилюеться при збшьшент шорсткост поверхонь. Для отримання суцшьних корозшно-стшких захисних покритпв необх1дно збшьшувати кут падшня плазмового потоку до 60.90°. Осадження покриття на тдстилку в умовах, коли кут падшня потоку постшно зм1нюеться (тша обертання), необхщно проводити з сепаращею плазми, або шшими методами, що зменшують вмют крапельно! фази у покритп.
Корозiйна стiйкiсть покриттiв ïctotho зростае Ï3 збiльшенням ïx товщини за рахунок зменшення кшькосл наскрiзниx пор. Одначе таке збшьшен-ня для деяких композицш (типу TiC i TiN) обмежують великi залишковi нап-руження, що викликають iнтенсивне розширення осередкiв корозiï або вщша-рування дшянок покриттiв пiд дieю активного середовища.
Добрими захисними властивостями володдать двошаровi покриття Ti-TiN i Ti-N-Ni-TiN, що забезпечують високий захисний ефект практично у вЫх дослщжених середовищах. Цi покриття мають широку область пасивнос-тi, високу мехашчну мiцнiсть i поряд з цим не обмежуються товщиною, ос-кшьки мають значно меншi залишковi напруження на границ роздiлу покриття - основа.
Лггература
1. Гасш О.Б., Голубець В.М. Корозшна стшюсть йонно-плазмових вакуумних покритпв в середовищ1 5 %-го розчину арчано'' кислоти// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Льв1в: УкрДЛТУ. - 2005, вип. 15.1. - С. 292-298.
2. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. - М.: Металлургия, 1976. - 452 с.
3. Гасш О.Б., Голубець В.М. Стшюсть до корозп йонно-плазмових вакуумних покритпв в умовах ди кислих i нейтрального середовищ// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Льв1в: НЛТУ Укра'ни. - 2005, вип. 15.3. - С. 85-92.
УДК 674.047 Проф. Я.1. Соколовський, д-р техн. наук;
acnip. 1.Я. Сало - НЛТУ Украти
ВИЗНАЧЕННЯ НАПРУЖЕНО-ДЕФОРМ1ВНОГО СТАНУ ВИСУШУВАНО1 ДЕРЕВИНИ З ВРАХУВАННЯМ МЕХАН1КО-
СОРБЦШНО1 ПОВЗУЧОСТ1
Розглянуто фiзико-математичну модель визначення напружено-деформiвного стану деревини у процес сушiння з врахуванням реолопчно'1' поведiнки матерiалу. Деформацшш процеси зумовлюються наявнiстю вологiсного поля у деревиш, а також швидюстю змши вологостi. Проведено чисельний експеримент розрахунку в'яз-копружних напружень iз врахуванням мехашко-сорбцшно1' повзучостi, пов'язано'1' зi швидкiстю змiни вологiсного поля.
Prof. Ya.I. Sokolowskyy; doctorate I. Ya. Salo - NUFWT of Ukraine
Determining of stressed-strained state in during wood has been derived
in view mechano-sovptve creeping
We have considered physical-mathematical model of determining of stressed-stra-ined state in drying wood process has been derived reological properties of material.
Актуальшсть дослщжень. Процес сушшня деревини супроводжуеть-ся наявшстю залишкового напружено-деформ1вного стану матер1алу, змшою бшьшост ф1зико-мехашчних властивостей, як визначають яюсть готовоi продукцii. Виникаюч1 напруження е основним стримуючим фактором для гтенсифжацн процесу сушшня. Тому дослщження напружено-деформiвного стану деревини у процес сушшня з врахуванням особливостей реологiчноi поведшки матерiалу мае важливе значення для рацюнального ведення техно-логiчного процесу.
