Нікопольський фаховий коледж

Permanent URI for this communityhttps://crust.ust.edu.ua/handle/123456789/21518

ENG: Nikopol Vocational College

Browse

Now showing 1 - 10 of 10

Modern Technologies for Strengthening Steels for the Manufacture of Protective Elements of Bulletproof Vests. Part 1
(National Science Center, Kharkiv Institute of Physics and Technology, Kharkiv, 2026) Deineko, Leonid M.; Pinchuk, Victoria L.; Panchenko, A. V.
ENG: In the conditions of a full-scale war that is ongoing in Ukraine, the issue of protecting the lives and health of citizens has acquired particular importance. Reliable personal protective equipment, in particular personal protective equipment (PPE) – bulletproof vests, are vital to save lives and minimize the risks of injuries and wounds not only from bullets, but to a greater extent from fragments. The key requirement for the armor plate material is the ability to withstand the action of ammunition of a certain type without penetrating and damaging a person with fragments that can peel off from the opposite plane of the armor plate. Armor steels provide such ballistic resistance with high-strength low-alloy or alloyed grades and the structural state of the metal, which is provided by preliminary and final thermal (or combined) treatment. The specific level of properties of the metal of armor plates already depends on the protection class (for which they are planned), chemical composition and metal processing parameters. The purpose of this article is to study the influence of the chemical composition of steels and the modes of thermal (for a homogeneous state) and chemical-thermal treatments (to obtain a heterogeneous state) on the properties of the steels selected for the study and to choose a rational composition of steels for the manufacture of protective sheets of armor and to develop modern processing modes to ensure 4–5 classes of protection according to DSTU 8782:2018, which is one of the key ones in Ukraine in this area. Based on the results of theoretical and experimental research, parameters of the technology of heat treatment with volumetric strengthening of protective elements of body armor are proposed, using chromium-nickel-molybdenum-vanadium steel as an example to obtain bulletproof effect up to class 5 of protection in the conditions of operation of body armor.
Strengthening of Expanders for Tube Profile Presses for the Production of Corrosion-Resistant Tubes by Liquid Carbonitriding
(National Science Center, Kharkov Institute of Physics and Technology, Kharkiv, 2025) Deyneko, Leonid M.; Kryvchyk, Lilia S.; Pinchuk, Victoria L.; Baskevych, O. S.; Panchenko, A. V.; Taranenko, A. O.
ENG: In the creation of competitive products at the stage of technological development, one of the most important tasks of applied science is the development of new materials for advanced products and technologies for their strengthening. One of the types of hot metal deformation is hot pressing. It is widely used for the manufacture of products from many steels and alloys that are difficult to deform. With the development of production in various industries, a large number of varieties of the pressing process have emerged, and the number of alloys being pressed has sharply increased. Another most important advantage of pressed products is that they can be made in such a complex configuration that cannot be obtained by other methods of pressure processing or even cutting. The most widespread application of pressing is for the production of tubes from low-plasticity steels and alloys. The quality of tubes obtained by pressing is largely determined by the durability of the tool [1]. Blanks made of high-alloy steels are subjected to through drilling before pressing and, in some cases, expansion. The expansion process is used in the production of tubes from high-alloy steels because piercing them is difficult and leads to increased wall thickness variation. The expansion of the blank is carried out by an expander, with a piercing needle coaxially fixed at the front end of the expander, the length of which is 1.2–3.0 times the length of the drilled blank. Steels for hot pressing tools have prolonged contact with hot metal, and the working tool operates under conditions of high temperatures, intense sliding speeds, and significant specific pressure, which necessitates the use of high-alloy heat-resistant tool steels with increased toughness and strength as the material [2]. The article proposes and justifies the use of liquid carbonitriding after quenching and tempering of tool die steel 4X4VMFS for the manufacture of expanders for tube profile presses with the aim of increasing the strength, wear resistance, and operational durability of tube pressing tools for the production of tubes from corrosion-resistant high-alloy steels.
Structure and Properties of the Nitrogenated Layer of X40CrMoV5-1-1 Steel Obtained in the Ion-Plasma Two-Stage Vacuum-Arc Discharge
(National Science Center "Kharkov Institute of Physics and Technology", Kharkiv, 2024) Deyneko, Leonid M.; Stolbovyy, V. O.; Romanova, Natalia S.; Kryvchyk, Lilia S.; Pinchuk, Victoria L.
ENG: In the production of pipes from corrosion-resistant steels on tube rolling mills, a relevant problem is the low durability of the pipe tooling. Therefore, the creation of high-performance and durable tools is primarily associated with obtaining and processing materials capable of withstanding harsh working conditions. The paper analyzes the structure and properties of the nitrogenated layer formed on the surface of the stamping tool made of X40CrMoV5-1-1 steel using the ion-plasma nitriding technology in a two-stage vacuum-arc discharge, aimed at improving the wear resistance of the pipe pressing tool. The article proposes, substantiates, and calculates a mathematical model of microhardness distribution with depth of the diffusion layer based on the Kolmogorov-Johnson-Mehl-Avrami equation, which takes into account phase transformations associated with reaction diffusion processes during nitriding. An analysis of the thermodynamic stability of nitride diffusion zones responsible for improving the wear resistance of the tool is provided.
Використання аморфних сплавів для зміцнення трубного інструменту для виробництва корозійностійких труб
(MDPC Publishing, Berlin, Germany; Scientific Publishing Center “Sci-conf.com.ua”, 2024) Кривчик, Лілія Сергіївна; Дейнеко, Леонід Миколайович; Пінчук, Вікторія Леонідівна; Серебрянський, Григорій Олександрович
UKR: Велику роль у розвитку паливно-енергетичного, машинобудівного і агропромислового комплексів відіграють стальні труби, їх використання безперервно зростає, що потребує значного збільшення їх випуску, підвищення їх експлуатаційних характеристик і довговічності, зниження металоємкості. Особливо велику роль мають труби з високолегованих корозійностійких сталей, які широко використовуються в авіації, машинобудуванні, атомній енергетиці, ракетобудівництві, хімічній промисловості внаслідок високої корозійної стійкості, в’язкості, міцності, експлуатаційної стійкості. При виробництві корозійностійких труб методами гарячої і холодної деформації має місце низька стійкість трубного інструменту, що приводить до постійних переналадок обладнання, зниження продуктивності пресів і прокатних станів, підвищення собівартості виготовлення труб. Тому, важливою задачею при виробництві корозійностійких труб є створення високопродуктивних і стійких в експлуатації інструментів з використанням сучасних шляхів їх зміцнення. В ході роботи проведено дослідження механічних властивостей інструменту для виробництва корозійностійких труб (матричних кілець складних матриць для пресування труб, роликів, опорних планок станів ХПТР для холодної роликової прокатки труб) після зміцнення інструменту сучасними засобами термозміцнення – термічної обробки, нанесення наноструктурних покриттів сучасних аморфних сплавів. Встановлено вплив механічних властивостей на експлуатаційну стійкість інструменту і якість внутрішньої поверхні корозійностійких труб.
Використання зносостійких покриттів для зміцнення трубного інструменту для виробництва труб пресуванням з високолегованих сталей
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2023) Cтолбовий, В’ячеслав Олександрович; Дейнеко, Леонід Миколайович; Пінчук, Вікторія Леонідівна; Кривчик, Лілія Сергіївна; Хохлова, Тетяна Станіславівна
UKR: В Україні виробництво труб є однією з найбільш важливих галузей промисловості. Це нафтова, газова промисловості, харчова, хімічна, машинобудівельна, авіаційна, промисловість будівельних матеріалів. Особливо широко використовуються труби з високолегованих, корозійностійких сталей. Широке поширення одержав процес виробництва сталевих труб методом пресування на гідравлічних пресах. При пресуванні метал випробовує трьохстороннє стискання, тому він проявляє високу пластичність, що особливо важливо для високолегованих сталей, які важко деформуються. На відміну від трубопрокатних установок, на пресах можна одержати труби з більш тонкою стінкою й меншого діаметра, особливо, коли на трубопресових установках застосовують редукційні й калібрувальні стани. Трубопресовий інструмент піддається інтенсивному зносу. За умовами експлуатації прес-голки і матриці відносяться до важко навантаженого інструменту, оскільки контактують з металом, що пресується. Можливість одержання при пресуванні високого коефіцієнта витяжки, обумовлена сприятливою схемою напруженого стану металу в процесі деформації, внаслідок чого метал зазнає великих ступенів деформації без руйнування. Однак для реалізації процесу пресування з великою величиною витяжки, необхідно додати великий тиск, регламентований опором металу пластичній деформації і величиною сили тертя на межі контакту деформованого металу з інструментом. Виробництво стальних труб пресуванням здійснюють на трубопресових агрегатах з вертикальним механічним пресом (ВМП) або з гідравлічним горизонтальним пресом (ГГП). Робочий інструмент трубопрофільних пресів працює в умовах високих температур, ударних і знакозмінних навантажень, значного питомого тиску, тому матеріал для виготовлення інструменту повинен мати підвищену міцність, в’язкість, теплостійкість. При пресуванні труб з високолегованих, корозійностійких сталей має місце низька стійкість трубного інструменту, що потребує частих переналадок обладнання і зупинок пресу. Звичайні технології термозміцнення (загартування з відпуском) не забезпечують достатніх властивостей трубопресового інструменту. Тому пошук раціональних технологій термозміцнення і нанесення зносостійких мікроструктурних покриттів значно підвищує експлуатаційні властивості і ресурс роботи трубопресового інструменту, що підтверджено результатами промислових випробувань на діючих підприємствах України. Метою роботи є удосконалення зміцнюючих технологій трубного інструменту для пресування труб з високолегованих сталей, які важко деформуються, і дослідження закономірностей структуроутворення в металі основного трубопресового інструменту – матричних кілець для пресування труб на трубопресових установках та їх вплив на механічні властивості для підвищення якості і працездатності інструменту.
Дослідження впливу параметрів процесу гарячого пресування корозійностійких труб на зношування матричних кілець за допомогою комп’ютерного моделювання
(НМетАУ, Дніпро, 2022) Пінчук, Вікторія Леонідівна; Самсоненко, Андрій Анатолійович; Бобух, Олександр Сергійович; Кузьміна, Ольга Михайлівна; Корнєв, С. В.; Фролов, Ярослав Вікторович
UKR: Мета. При експлуатації інструменту, зокрема у технологічному процесі пресування корозійностійких труб, одним з основних видів руйнування є зношування. Встановлено, що 85 ... 90% інструменту, що використовується в процесах обробки тиском, виходить з ладу в результаті зносу і тільки 10 - 15% з інших причин. Зношування – процес руйнування і відділення матеріалу з поверхні інструменту та/або накопичення його залишкової деформації при терті, який проявляється у поступовій зміні розмірів й форми інструменту. Наразі процес зношування та зносостійкість інструменту часто вивчається за допомогою комп'ютерного моделювання. Часто комп'ютерне моделювання використовується також як перший етап перед випробуванням досліджуваного процесу в лабораторних та виробничих умовах. Методика. Дана робота присвячена моделюванню процесу пресування труб за допомогою ПП QForm UK 10 і дослідженню впливу параметрів технологічного процесу на розподіл тиску та температур на контакті з а- готовки та матриці для оцінки зносу матриці. Результати. Теоретично досліджено вплив коефіцієнту витяжки, початкової температури заготовки та швидкості руху прес-штемпеля на зношування матричного кільця та силу пресування під час процесу пресування труб розмірами 60×14 мм та 60×8 мм зі сталі 08Х18Н10Т. Дослідження проведено за методикою повнофакторного експерименту 23. Наукова новизна. Отримано регресійні залежності максимальних значень параметрів зношування матриці та сили пресування від вищезазначених факторів. Досліджено розподіл температури, тиску та зношування на робочій поверхні матриці. Практична значущість. Визначено, що основну долю (≥ 90 %) значення сумарного зношування матриці складає зношування від тиску. Також визначено, що ділянки розподілу максимальних значень зношування та максимальних значень тиску не співпадають. Додатковий аналіз результатів моделювання дозволяє висунути гіпотезу про спільний вплив інтенсивності деформації (або ступеню деформації) та відносної швидкості заготовки на контакті з інструментом на зношування. Дана гіпотеза потребує подальшої теоретичної та експериментальної перевірки.
Дослідження структури і властивостей штампових сталей для виготовлення трубного інструменту після проведення зміцнюючої термічної і хіміко-термічної обробки і нанесення зносостійких покрить
(ТОВ «ТЕРМАЛ ЕНД МЕТІРІАЛ ЕНЖІНІРІНГ СЕНТЕР», 2021) Столбовий, В'ячеслав Олександрович; Кривчик, Лілія Сергіївна; Хохлова, Тетяна Станіславівна; Пінчук, Вікторія Леонідівна; Дейнеко, Леонід Миколайович
UKR: Мета. Метою дослідження є використання сучасних видів хіміко-термічної обробки і нанесення наноструктурних зносостійких покрить для зміцнення трубного інструменту для виробництва корозійностійких труб - трубопресового інструменту (голок-оправок і матричних кілець ) і інструменту для холодної роликової прокатки особливотонкостінних труб – опорних планок і роликів. Методика. Для проведення дослідження були виготовлені: - голки-оправки трубопрофільного пресу зусиллям 16 МН у кількості 3 (трьох) штук з сталі 4Х5МФ1С діаметром 50 мм і довжиною 1300 мм і піддані зміцнюючій термічній обробці (ступеневе загартування з 1050 – 1070°С та двократному відпуску при 550 – 570° (1 відпуск) та 530 – 550°С (2 відпуск) в цехових умовах; - матричні кільця трубопрофільного пресу зусиллям 16 МН у кількості 10 (десяти) штук: зі сталі 5Х3В3МФС (ДИ-23): 6 (шість) штук (1 штука діаметром 63,5 мм, 2 штуки діаметром 73,5 мм, 3 штуки діаметром 71,5 мм); зі сталі 4Х5МФ1С 4 (чотири) штуки діаметром 71,5 мм і 73,5 мм і піддані зміцнюючій термічній обробці ( ступеневе загартування з 1080 – 1100°С та двократному відпуску при 550 – 570°С (1 відпуск) та 530 – 550°С (2 відпуск) в цехових умовах; - ролики стану ХПТР у кількості 3 (трьох) штук з сталі 4Х5МФ1С шириною 65 мм під діаметр труби 16 мм і піддані зміцнюючій термічній обробці ( ступеневе загартування з 1070 – 1080°С та двократному відпуску при 550 – 570°С (1 відпуск) та 530 – 550°С (2 відпуск) в цехових умовах; - 6 (шість) опорних планок довжиною 210 мм, шириною 80 мм і висотою 47,42 мм і шириною дорожок 25 мм і 20 мм ( під трубу діаметром 15-22 мм і 23-30 мм відповідно) з сталі 4Х5МФ1С і піддані зміцнюючій термічній обробці ( ступеневе загартування з 1080 – 1100°С та двократному відпуску при 550 – 570°С (1 відпуск) та 530 – 550°С (2 відпуск) в цехових умовах; Для проведення дослідження також з поковок діаметром 250 мм були вирізані зразки-свідки розміром 20×20×20 мм і піддані аналогічній термічній обробці дослідним зразкам інструменту. Найбільш надійну оцінку результатів азотування, карбонітрації, комбінованої обробки з нанесенням зносостійких покрить дають металографічні дослідження, які дають відомості про товщину і будову шару з'єднань і дифузійного шару. Також були проведені електронні дослідження металографічних шліфів ( вихідні шліфи були порізані на тонкі зразки по 5 мм ), приготовлені і піддані вивченню на растровому електронному мікроскопі (РЕМ), висока дозволена здатність (до 60 А) і виняткова глибина різкості якого роблять його майже незамінним для металографічних досліджень. Замір твердості поверхні зразків після азотування, карбонітрації, комбінованої обробки був виконаний за допомогою мікротвердоміра (мікроскопа) - типу ПМТ-3 при навантаженні 100гс НV0,1. Рентгеноструктурний аналіз дослідних зразків інструменту був проведений на рентгенівському дифрактометрі ДРОН-2.0 в кобальтовому Co-Kα випромінюванні із застосуванням Fe селективно поглинаючого фільтра. Дифраговане випромінювання реєструвалося сцинтиляційним детектором. Результати. Побудовані і досліджені графіки зміни мікротвердості від поверхні до центру зразків після хіміко-термічної і комбінованої обробки, запропонований оптимальний режим іонного азотування, карбонітрації, комбінованої обробок (що підтверджено результатами замірів мікротвердості) для отримання високих експлуатаційних властивостей трубопресового і трубопрокатного інструмента, проведено дослідження структури азотованого, карбонітрованого шару і шару покрить (мікроструктурне і електронне), проведено рентгеноструктурний аналіз дослідних зразків інструменту. Результатом роботи є розробка оптимальних режимів термозміцнення трубного інструмента , які забезпечують його високі експлуатаційні характеристики. В результаті сталь здобуває високу твердість на поверхні HV0,1 860-1150, що не змінюється при нагріванні до 600 – 650°С, високу опірність зношуванню, високі границі витривалості, корозійну стійкість. Наукова новизна. Вперше науково обґрунтовано вибір більш ефективного режиму термозміцнення трубного інструмента (з проведенням мікро і рентгеноструктурних досліджень), що дозволяє його використовувати в реальних умовах виробництва корозійностійких труб на трубних підприємствах «ПрАТ Сентравіс Продакшн Юкрейн», «ТОВ ВО Оскар» та ін. Практична цінність. Удосконалення технології термічної обробки трубного інструмента (загартування з відпуском і послідуючим іонним азотуванням, карбонітрацією, комбінованою обробкою з нанесенням одно і багатошарових покрить замість звичайної технології – загартування з відпуском) дозволить збільшити стійкість інструмента на 30- 40% та знизити витрати по переробці виготовлення корозійностійких труб, а також покращити якість внутрішньої поверхні труб.
Зміцнення трубного інструменту для виробництва корозійностійких труб з метою покращення його механічних і трибологічних властивостей
(«Журфонд», Дніпро, 2022) Кривчик, Лілія Сергіївна; Хохлова, Тетяна Станіславівна; Дейнеко, Леонід Миколайович; Пінчук, Вікторія Леонідівна; Столбовий, В'ячеслав Олександрович
UKR: Удосконалено технологію зміцнення трубного інструменту з метою підвищення . якості внутрішньої поверхні корозійностійких труб. Запропоновано комбіновану обробку матричних кілець та інструменту станів ХПТР шляхом азотування з наступним осадженням керамічних покриттів в єдиному технологічному процесі з використанням ДВДР у вакуумно-дугових установках типу «Булат» (ННЦ ХФТІ). Проведено хіміко-термічну обробку після загартування з відпуском інструментальної сталі 4Х5МФ1С - іонне азотування в плазмі ДВДР, а також нанесення зносостійких покриттів TiN, TiZrN, NbN, TiZrN/NbN, TiN/СrN на робочі поверхні інструменту. Встановлено, що запропонована технологія дозволяє на 30-40% збільшити експлуатаційні властивості інструменту та термін його експлуатації, а також якість його поверхні.
Особливості глибокого іонно-плазменого азотування інструменту з штампових сталей для виробництва корозійностійких труб
(Інститут чорної металургії ім. З. І. Некрасова НАН України, Дніпро, 2025) Столбовий, В’ячеслав Олександрович; Дейнеко, Леонід Миколайович; Пінчук, Вікторія Леонідівна; Кривчик, Лілія Сергіївна
UKR: При виробництві корозійностійких труб використовують велику кількість різноманітного інструменту. Це матриці і матричні кільця, голки-оправки, прес-шайби, втулки, експандери, ролики, опорні планки, оправки, калібри. Умови їх роботи характеризуються значними навантаженнями, високими температурами, сильним тертям, значними питомими тисками. В більшості процесів трубний інструмент має низьку стійкість, що потребує зупинок станів і пресів, постійних переналадок обладнання, знижує ефективність процесів прокатки і пресування корозійностійких труб. При низькій стійкості інструменту знижається і якість внутрішньої поверхні труб і їх стійкість в експлуатації. Це особливо важливо в умовах складних умов експлуатації цих труб: в енергетиці, авіації, машинобудуванні, хімічній і харчовій промисловості. Тому пошук сучасних шляхів зміцнення, покращення корозійної стійкості трубного інструменту є важливим завданням сучасного матеріалознавства. Актуальність теми роботи випливає з необхідності створення високопродуктивних і стійких в експлуатації інструментів для виробництва корозійностійких труб, що зв’язане, у першу чергу, із проблемою одержання й обробки таких матеріалів, які могли б протистояти жорстким умовам роботи інструменту (високих температур, інтенсивних швидкостей ковзання і значного питомого тиску, знакозмінних навантажень, динамічних ударів). Таким чином, певний інтерес представляє удосконалення методів термічної обробки, використання сучасних видів хіміко-термічної обробки для підвищення зносостійкості і експлуатаційних характеристик інструменту. Метою роботи є пошук сучасних шляхів зміцнення основного трубного інструменту (трубопресового інструменту – матричних кілець, експандерів) для пресування корозійностійких труб на трубопресових установках і інструменту для холодної прокатки труб (роликів, опорних планок станів ХПТР), які використовуються при виробництві тонкостінних труб з корозійностійких сталей з використанням нових технологій іонно-плазменого азотування і сучасних методів дослідження структури сплавів, а також реальні випробування інструменту в виробничих умовах і впровадження результатів роботи на діючих трубних підприємствах України.
Особливості технологій іонно-плазмового азотування вториннотвердіючих штампових сталей для виготовлення трубного інструменту
(Український державний університет науки і технологій, Дніпро, 2026) Дейнеко, Леонід Миколайович; Кривчик, Лілія Сергіївна; Пінчук, Вікторія Леонідівна; Столбовий, В’ячеслав Олександрович
UKR: Постановка проблеми. В Україні виробництво труб є однією з найбільш важливих галузей народного господарства. Багато труб використовують нафтова та газова промисловість. Але, крім цього, також важливим споживачем є машинобудівельна, автомобільна, тракторна, суднобудівельна, авіаційна промисловості та інші галузі народного господарства. Виробництво труб з легованих та високолегованих марок сталей захвачує майже всі галузі промисловості. Широке поширення одержав процес виробництва сталевих труб методом пресування на гідравлічних пресах. Спосіб гарячого пресування дозволяє виготовляти труби із усіх важкодеформуємих сталей і сплавів. На відміну від трубопрокатних установок на пресах, можна одержати труби з більш тонкою стінкою й меншого діаметра. Трубопресовий інструмент піддається інтенсивному зносу. За умовами експлуатації прес-голки, матриці, експандери відносяться до важко навантаженого інструменту, процес відбувається при високих температурах, тисках та інтенсивному терті. Мета статті. Дослідити різноманітні технології іонно-плазмового азотування штампових сталей для виготовлення трубопресового інструменту з метою підвищення міцності, зносостійкості, експлуатаційної стійкості при виробництві труб з корозійностійких високолегованих сталей. При виробництві труб з високолегованих сталей застосовують процес експандування. Експандування заготовки здійснюють експандером, при цьому на передньому кінці експандера співвісно закріплена прошивна голка. Сталі для інструменту гарячого пресування мають тривалий контакт із гарячим металом, робочий інструмент працює в умовах високих температур, інтенсивних швидкостей ковзання і значного навантаження, що зумовлює необхідність використати високолеговані теплостійкі вториннотвердіючі інструментальні сталі, що володіють підвищеною в’язкістю і міцністю. Висновок. Запропоновані технології зміцнення трубопресового інструменту з використанням іонно-плазмового азотування дають можливості збільшити ресурс роботи трубопресового інструменту. Для експандерів трубопрофільного пресу з сталі 4Х4ВМФС після реалізації комплексної обробки з використанням глибокого іонно-плазмового азотування, комплексних обробок з використанням загартування, відпусків при різних температурах і наступного азотування значно на 25–30 % збільшені експлуатаційні властивості інструменту і термін його експлуатації, а також якість його поверхні, що значно поліпшує якість внутрішньої поверхні труб з високолегованих сталей.