Підвищення параметрів якості сталевих поверхонь комбінованими технологіями електроіскрової цементації. Ч. 2. Математичні моделі для реґулювання властивостей металевих поверхонь
ТАРЕЛЬНИК В.Б.$^{1}$, ГАПОНОВА О.П.$^{2,3}$, КОНОПЛЯНЧЕНКО Є.В.$^{1}$, ТАРЕЛЬНИК Н.В.$^{1}$, С.Г. БОНДАРЕВ$^{1}$, МІКУЛІНА М.О.$^{1}$
$^1$Сумський національний аграрний університет, вул. Герасима Кондратьєва, 160, 40021 Суми, Україна
$^2$Сумський державний університет, вул. Харківська, 116, 40007 Суми, Україна
$^3$Інститут фундаментальних технологічних досліджень, Польська академія наук, 5Б Павіньскєґо, 02-016 Варшава, Польща
Отримано / остаточна версія: 02.04.2026 / 02.08.2026
Завантажити
PDF
Анотація
Сучасне машинобудування базується на новітніх досягненнях науки та техніки, що зумовлює необхідність використання надійних і безвідмовних інженерних рішень, які впливають на надійність і довговічність деталів машин, що працюють у важких умовах інтенсивних навантажень, екстремальних температур і корозійних середовищ. Розв’язання цих проблем потребує розвитку технологічних основ поверхневого модифікування деталів машин екологічно безпечними методами, що є актуальним і потребує вирішення. У роботі доведено, що серед сучасних технологій найбільшої уваги заслуговує метод електроіскрового леґування (ЕІЛ), завдяки якому в поверхневих шарах формуються структури з унікальними фізико-механічними та трибологічними властивостями. Метою роботи є розробка адекватного, фізично обґрунтованого математичного моделю прогнозування параметрів якости поверхневих шарів крицевих деталів під час електроіскрової цементації (ЕЦ) та нітроцементації (НЕЦ) методом електроіскрового леґування залежно від енергетичних і технологічних параметрів обладнання ЕІЛ із використанням спеціального технологічного насичувального середовища (СТНС). У роботі наведено результати досліджень впливу попереднього оброблення деталів Алюмінієм на параметри якости модифікованих крицевих поверхонь із використанням СТНС у вигляді нітроґенкарбонових компонентів. Аналіза фазового складу показала, що наявність алюмінійового підшару приводить до утворення алюмінійвмісних фаз, що зумовлює значне підвищення твердости та товщини поверхневих шарів. Експериментально визначено залежності параметрів якости поверхонь деталів від енергетичних і технологічних параметрів ЕІЛ під час НЕЦ і ЕЦ. У результаті проведених досліджень розроблено математичні моделі залежности якости поверхонь за умов НЕЦ і ЕЦ (рівняння приросту товщини зміцненого шару та рівняння приросту мікротвердости поверхні) від енергетичних і технологічних параметрів обладнання ЕІЛ, що уможливлює визначати основні технологічні параметри сформованого шару — товщину зміцненого шару та його мікротвердість. Розроблено методику визначення констант рівнянь приросту за умов НЕЦ і ЕЦ: товщини зміцненого шару (з урахуванням максимального приросту залежно від енергії розряду та трудомісткости, а також енергії активації) та мікротвердости (з урахуванням максимального приросту залежно від енергії розряду, трудомісткости й енергії активації). Запропоновані математичні моделі можуть бути використані задля зміцнення поверхневих шарів деталів компресорного та насосного обладнання: захисних втулок, торцевих поверхонь кілець, сполучних частин корпусів і кришок, підшипникових шийок валів відцентрових машин тощо.
Ключові слова: електроіскрове леґування, цементація, нітроцементація, зміцнений шар, математичне моделювання.
DOI: https://doi.org/10.15407/ufm.27.03.***
Citation: V.B. Tarelnyk, O.P. Haponova, Ie.V. Konoplianchenko, N.V. Tarelnyk, S.G. Bondarev, and M.O. Mikulina, Improving the Quality Parameters of Steel Surfaces by Combined Electrospark Carburizing Technologies. Pt. 2. Mathematical Models for Controlling the Properties of Metal Surfaces, Progress in Physics of Metals, 27, No. 3: ***–*** (2026)