Academic literature on the topic 'Поверхневе зміцнення деталей машин'

Проведено дослідження впливу зміцнюючої обробки при відновленні деталей сільськогосподарсь-ких машин, що працюють в умовах підвищеного абразивного зношування. Виконано аналіз наявних способів їхнього відновлення, обґрунтовано використання вібраційної зміцнюючої обробки в ремонт-ному виробництві. Проведено оцінку зносостійкості деталей ґрунтообробних машин, з’ясовано ме-ханізм зниження величини зносу при вібраційному зміцненні. Проведено оцінку надійності робочих органів зернових сівалок, зважаючи на умови їхньої роботи на основі математичних залежностей. Проведено дослідження щодо вибору оптимальних параметрів вібраційного зміцнення робочих орга-нів сівалок. Проведено мікроструктурні дослідження для визначення впливу способу обробки матері-алу дисків сошників. Проведено стендові дослідження дисків сошників на установці, що дадуть змо-гу регулювати інтенсивність зношування дисків. Визначено значення і розподіл залишкових напру-жень у матеріалі нового диска і відновленого методом приварювання сегментів зі сталі 45 з наплав-ленням сормайтом і вібраційним зміцненням. Визначено значення ступеня зміцнення матеріалу рі-жучої кромки відновлених дисків сошників. Встановлено оптимальні режими вібраційного зміцнення. Визначено оптимальні параметри дисків сошників: зовнішній діаметр, товщина ріжучої кромки, кут леза, що забезпечує їх найменший знос і належну якість посіву зернових культур. Наведено ре-зультати зміни товщини диска і зносу його по діаметру під час стендових досліджень нових дисків і відновлених приварюванням сегментів зі сталі 45 з автоматичним наплавленням сормайтом і вібра-ційним зміцненням. Проведено експлуатаційні дослідження зазначених варіантів зернових сівалок з метою перевірки експлуатаційної надійності відновлених і зміцнених вібраційним способом дисків сошників. Встановлено, що найбільше значення напрацювання мала сівалка з дисками сошників, від-новлених приварюванням сегментів зі сталі 45 з наступним автоматичним наплавленням сормайтом і зміцнених вібраційним деформуванням.

Відновлення зношених деталей сільськогосподарської ґрунтообробної техніки є технічно та еко-номічно обґрунтованим, тому що дає змогу суттєво скоротити час простою, а також підвищити якість ремонту та позитивно впливати на показники надійності цих машин. Метою цього дослі-дження є забезпечення підвищення довговічності оброблювальної поверхні деталей при вібраційній обробці. У статті показано вплив тертя на нерівномірність деформування в шарах деформованого матеріалу. Обґрунтовано доцільність проведення відновлення деталей ґрунтообробних машин більш ефективними технологіями, а саме пластичним деформуванням. Виконані дослідження процесу деформаційного зміцнення оброблювального матеріалу деталі сільськогосподарських ґрунтооброб-них машин, що працюють в умовах підвищеного абразивного зношування, на основі теорії дислокацій. Показано вплив дислокацій на утворення внутрішніх напружень та зміцнення поверхневого шару оброблюваної деталі. Встановлено, що тертя, яке відбувається під час відновлення, сприяє поверхневій деформації в шарі деформованого матеріалу деталі. Встановлено, що при здійсненні об-робкою тиском змінювання властивостей обробленого шару деталі залежить від ступеня деформа-ції. Визначено, що сила тертя, яка виникає при обробці відновлюваної деталі, залежить від її мате-ріалу. Наведена залежність з визначення сили контактного тертя між поверхнями інструменту для обробки та деталі, що обробляється. Запропоновано розрахунки з визначення дотичних напружень, що діють на контактних поверхнях тертя. Встановлена математична величина контактного тертя. Наведені значення коефіцієнта тертя при звичайному та вібраційному деформуванні відновлюваної деталі. Визначено, що найменше значення коефіцієнта тертя має місце при амплітуді коливань 0,5 мм. Також теоретичні дослідження свідчать, що при вібраційній обробці коефіцієнт тертя зни-жується у 2,5 раза. Зниження коефіцієнта тертя сприяє зміцненню поверхні деталі, що обробляється.

Показано визначальне значення наноідустрії в соціально-економічних пріоритетах індустріальних держав на сучасному етапі економічного розвитку для переважаючого випуску наукомісної високотехнологічної продукції. В рамках сучасних уявлень – це інтегрований комплекс, який включає обладнання, матеріали, програмні засоби, систему знань, а також технологічну, метрологічну, інформаційну, організаційно-економічну культуру і кваліфікований кадровий потенціал, який забезпечує виробництво наукомісткої продукції , яка базується на використанні нових, особливих властивостей матеріалів і систем у нанометровому діапазоні. Інтелектуальна база наносистем – це, безумовно, система знань і умінь, носієм якої є кваліфікований персонал. Основною формою інвестицій в кваліфікований персонал є якісна та сучасна освіта. Поряд з постановкою чисто економічної задачі – підвищення ефективності виробництва на основі випереджуючого розвитку високотехнологічних галузей, необхідно вирішувати і ще одну соціальну задачу – забезпечення необхідного інтелектуального рівня персоналу через розвиток наукових досліджень і надання освітніх послуг. Підкреслено важливу роль агропромислового комплексу в формуванні бюджету та економічної стабільності України. Гранична ступінь зношування вузлів технологічного обладнання (основних фондів) обумовлює додаткові витрати на ремонт обладнання та втрати сільськогосподарської продукції. Вказано на важливість поряд з агротехнічними заходами підвищення надійності технологічного обладнання. Виділено особливу роль зносотривкості основних деталей та вузлів. Обґрунтовано та показано доцільність підвищення надійності та довговічності технологічного обладнання та його окремих важко навантажених деталей та вузлів використанням зміцнюючих технологій, зокрема таких, які формують на поверхнях деталей машин і механізмів нанокристалічні структури. Проведено лабораторні дослідження зносотривкості зразків із сталі 65Г з поверхневою наноструктурою в умовах сухого тертя на машині тертя МІ-1М за схемою кільце-вкладка стосовно експлуатаційних умов роботи дисків сошників сівалок. Показано доцільність використання поверхневого наноструктурного зміцнення шляхом використання технології механоімпульсної обробки для підвищення зносотривкості. На прикладі дисків сошників сівалок показано ефективність використання поверхневого зміцнення шляхом формування нанокристалічної структури для підвищення їх працездатності. Вказану технологію можна використовувати для зміцнення інших деталей сільськогосподарських машин, харчової, переробної промисловості та в інших галузях промисловості.

У статті досліджено методи поверхневого зміцнення деталей машин з використанням електроімпульсного вигладжування з модифікуванням та алюмотермії. Досліджено зносостійкість та інтенсивність зношення дослідних зразків з використанням методу штучних баз. Визначено, що зносостійкість післяфрикційного електроімпульсного вигладжування збільшується в 1,8 раза. Після алюмотермії зносостійкість збільшується в 2 рази, інтенсивність зношення післяфрикційного електроімпульсного вигладжування зменшується в 1,6 раза, після алюмотермії зменшується в 1,8 раза.

У статті проведено аналіз та порівняння найбільш поширених методів поверхневого зміцнення деталей машин покриттями. Відзначено, що шляхом використання захисних покриттів можна вирішувати низку науково-технічних проблем машинобудування, забезпечуючикомплексне раціональне використання властивостей основи деталі та властивостей матеріалу захисного покриття. Мета дослідження – провести аналіз і порівняння сучасних методів поверхневого зміцнення деталей машин металевими електрохімічними хромовими та оксидними покриттями і встановити тенденції їх розвитку. Для проведення досліджень технологій нанесення електрохімічних хромових покриттів на сталь та алюміній і формування оксидних покриттів на алюмінієвих литих та деформованих сплавах у режимі анодування та плазмоелктролітичного оксидування в електроліті застосували системний підхід і використали бібліографічний метод. Під час досліджень використовували електронні ресурси бібліографічних реферативних баз даних: Scopus, Web of Science, Google Scholar. Досліджено технологічні процеси нанесення металевих електрохімічних хромових покриттів на сталь, мідь та алюміній. Розглянуто процеси електролізу в спокійному та проточному електроліті на основі шестивалентного та тривалентного хрому за різних струмових режимів. Вивчено формування оксиднихпокриттів на алюмінієвих деформованих, литих сплавах та напилених алюмінієвих шарах, а також магнієвих сплавах. Встановлено, що тверде анодування забезпечує одержання оксидних покриттів меншої товщини порівняно з інноваційним методом – плазмоелектролітичним оксидуванням. Описано хімічні, електро- та плазмохімічні реакції під час утворення шарів оксидних покриттів. Проведено порівняння технологічних режимів нанесення та властивостей сформованих покриттів. Наукова новизна отриманих результатів дослідження полягає у застосуванні системного підходу до аналізу та порівняння сучасних методів формування металевих електрохімічних хромових та оксидних покриттів і визначенні перспектив їх подальшого вдосконалення. Практична значущість – обґрунтувано раціональний вибір металевих та оксидних покриттів для зміцнення деталей машин.

Актуальним напрямом у розвитку галузі технічного сервісу є розробка раціональних технологійвідновлення зношених деталей сільськогосподарської техніки. Мета роботи – виявити оптимальнийметод для відновлення зношених деталей сільськогосподарської техніки, який формує зносостійкуповерхневу структуру, практично виключає утворення зони термічного впливу. До того ж має ви-сокі економічні та екологічні параметри технологічного процесу. Для досягнення мети проведеноаналіз даних літературних джерел, досвіду підприємств технічного сервісу, порівняння характерис-тик технологічних процесів; узагальнення результатів аналізу та порівняння методів, а також про-позиції щодо оптимального методу відновлення зношених деталей машин. Ѓрунтуючись на резуль-татах проведених досліджень, виявили переваги та недоліки методу електроіскрового легування.З’ясували можливості використання його для відновлення зношених поверхонь деталей машин. Вияв-лено, що метод електроіскрового легування є оптимальним для ремонту деталей. Він забезпечує ви-соку міцність зчеплення нанесеного шару; не чинить термічного впливу на деталь; забезпечує мож-ливість застосування місцевого зміцнення окремих ділянок деталі без розбирання агрегату, машини.Електроіскровому легуванню притаманні такі властивості: низька енерноємність, малогабаритне імобільне технологічне обладнання, процес є екологічно чистим. Цей метод є найдоцільнішим з усіхтрадиційних методів відновлення деталей. Тенденції розвитку технологій електроіскрового легуван-ня передбачають заміну дорогих тугоплавких компонентів електродних матеріалів більш дешевими,але ефективними. Це робить його перспективним і досить привабливим для досліджень та застосу-вання у виробництві для зміцнення та відновлення зношених деталей машин. Зважаючи на простотувикористовуваного для електроіскрової обробки обладнання, цей спосіб відновлення може бути ре-комендований для застосування в майстернях технічного сервісу.

У статті розглядаються питання підвищення до-вговічності і надійності робочих органів ґрунтооб-робних машин у процесі їх відновлення (виготовлення)з використанням вібраційних коливань, що сприяютьінтенсифікації методів обробки, підвищенню рівнямеханізації та автоматизації багатьох трудоміст-ких технологій. Показано залежність інтенсивностівібраційного зміцнення від наступних факторів: ре-жиму обробки та фізико-механічних властивостейматеріалу оброблюваних деталей. Встановлено, щоосновними параметрами технологічного процесу віб-раційного зміцнення є збурювальна сила віброзбуджу-вача, амплітуда і частота коливань обробногоінструменту, швидкість і час обробки. The article discusses issues of increasing longevity and reliability of working bodies of tillers in the process of recovery (manufacturing) using vibrations that promote intensification processing methods, increase the level of mechanization and automation of many labor-intensive technologies. The dependence of the intensity of the vibration to strengthen the following factors: the mode of processing, physical and mechanical properties of the material machined parts. Found that the main process parameters of the vibration of hardening is the disturbing force exciter, the amplitude and frequency of oscillation of the machining tool, the speed and processing time.

Одним з основних видів зношування робочих органів ґрунтообробних та посівних машин є абразивне зношування. Таке зношування призводить до втрати працездатності леза робочих органів, зокрема зернопосівних машин.Під час виконання механізованих технологічних операцій посіву зернових культур дискові сошники сівалок знижують (втрачають) свою працездатність в разі, коли відстань між їх кромками в місці, де вони сходяться, перевищує 5 мм. Останнє обумовлено зменшенням зовнішнього діаметра дисків і є підґрунтям для заміни дисків.Економічно обґрунтовано здійснення відновлення зношених дисків. Тому у статті розглянуто існуючі методи відновлення робочих органів зернопосівних машин. Запропоновано метод відновлення зазначених деталей з використанням механічних вібраційних коливань обробного інструменту.Основні параметри відновлених дисків, з використанням механічних вібраційних коливань обробного інструменту, порівняно з параметрами відновлених дисків методом наплавлення зношеного шару металу.Експериментально підтверджено, що спосіб відновлення посівних дисків впливає не величину їхнього остаточного ресурсу. Перевагу надано вібраційному відновленню.Проведені дослідження процесу вібраційного зміцнення матеріалу деталей, які сприяють підвищенню якості відновлення дисків сошників зернопосівних машин, що забезпечує їх підвищену зносостійкість і, відповідно, підвищення ресурсу.Встановлено основні параметри обробки при вібраційному зміцненні (амплітуда, частота коливань обробного інструменту, час обробки).Проведеними дослідженнями встановлено характер інтенсивності зношування діаметра дисків сошників і товщини їх леза.Встановлено, що зносостійкість, а отже, і ресурс дисків сошників залежать як від їх параметрів, так і від способу відновлення.Отримані дані стендових випробувань дозволяють розробити і впровадити у виробництво технологію відновлення дисків сошників методом вібраційного деформування.

Робота присвячена підвищенню надійності та довговічності деталей циліндро-поршневої групи двигунів внутрішнього згоряння. Зміцнення деталей машин можливе за рахунок застосування спеціальних технологічних процесів. Сучасні матеріали та покриття повинні задовольняти високим робочим температурам і навантаженням. Хромування, борування та іонно-плазмове напилення не задовольняють встановленим вимогам якості. Алюмінієвий поршень зазнає руйнувань в районі головки. Це проявляється у накопиченні шпарин, каналів, слідів вимивання сплаву.Окрім цього, внаслідок нагрівання, втрачається міцність алюмінієвого сплаву більше, ніж у 2 рази.Запропоновано створення та застосування покриття, яке б витримувало робочі температури понад 2000ºС, а також ударно-пульсуючі навантаження. Пропонується детонаційно-газовий метод напилення. Він характеризується універсальністю матеріалів: від полімерів до тугоплавкої кераміки, любі метали і сплави. Напилені частинки володіють високою кінетичною енергією. Покриття характеризується високою міцністю, яка сягає 180…200 МПа, твердістю HRCe 60, мінімальною шпаринністю. Температурний вплив при напиленні на заготовку незначний. Запропоновано послідовність підготовчих операцій. Зміцненню підлягали поршень та жарове кільце на детонаційно-газовій установці «УН-102». Застосовувався маніпулятор, що використовує енергію пострілу установки. Отримані поверхні характеризуються регулярною макроструктурою (хвилястістю).Нанесенню підлягав нікель-алюмінієвий сплав. Товщиною покриття – 150…270 мкм, твердість – HV 550, адгезія до основи – 94…100 МПа.Результати досліджень на деталях циліндро-поршневої групи засвідчили зниження робочих температур, внаслідок припрацьовування покриття та якісного ущільнення камери згоряння. Довговічність кілець становить 1,6·106…2,3·106 , що свідчить про значне підвищення опору втомі та ресурсу роботи. Запропонована технологія є придатною та рекомендується до впровадження у серійне виробництво.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування (13 – механічна інженерія). – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2019. У дисертаційній роботі проведено комплекс досліджень, спрямованих на вирішення важливої науково-технічної проблеми в області технології машинобудування: розробка інноваційних та короткотривалих технологій поверхневого зміцнення деталей машин порошковими сумішами керованого складу для забезпечення експлуатаційних властивостей виробів на високому рівні при значному зниженні затрат на їх виготовлення. Розроблено загальний методологічний підхід керування технологічними процесами поверхневого зміцнення деталей порошковими сумішами керованого складу при насиченні поверхневих шарів азотом, вуглецем і бором на основі використання інноваційних технологій і системного аналізу при мінімальних витратах, що дозволило підвищити експлуатаційні властивості виробів при значному скороченні тривалості ХТО. Розроблено комплексні ХТО, які значно знижують крихкість борованих шарів за рахунок більш плавного зниження твердості від поверхні до серцевини виробів зі сталей для підвищення експлуатаційних властивостей виробів та терміну служби деталей машин та інструменту. Удосконалено технологію борування з паст титанових сплавів за рахунок використання нанодисперсного насичувального середовища, що дозволило скоротити процес борування у 2-3 рази та скоротити технологічний процес виготовлення деталей за рахунок поєднання двох операцій: борування і гартування титанового сплаву. Інтенсифіковано процеси ХТО методами нагрівання струмами високої частоти та за рахунок попередньої лазерної обробки деталей, що дозволило отримати високі експлуатаційні властивості поверхневих шарів при значному скороченні тривалості обробок.
The thesis for the scientific degree of doctor of technical sciences, specialty 05.02.08 – technology of mechanical engineering (13 – mechanical engineering). – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2019. In the thesis a set of studies was aimed at solving an important scientific and technical problem in the field of engineering technology: the development of innovative and short-term technologies of machine parts surface hardening with controlled composition powder mixtures to ensure the performance properties of products at a high level with a significant reduction in the cost of their production. Mathematical models and nomograms of existing technologies of steels surface hardening were created to determine the specific conditions of ChTT (temperature and duration) based on a given depth of the diffusion layer or the surface hardness of steels, which significantly affects the efficiency of the strengthening processes. The general methodological approach of management of technological processes of details surface hardening by powder mixes of the controlled structure at saturation of surface layers with nitrogen, carbon and boron on the basis of use of innovative technologies and the system analysis at the minimum expenses was developed that allowed to increase operational properties of products at considerable reduction of ChTT duration. ChTT was designed the complex, which significantly reduces the fragility of boriding layers due to a more gradual decrease in hardness from surface to core products from steels to improve the operational properties of the goods and service life of machine parts and tools. It was created a mathematical model of the temperature distribution in the depth of the diffusion layer to determine the nature of the dependencies and obtain data on the temperature distribution in the depth of the product under different processing conditions. It was improved boriding pastes technology of titanium alloys through the use of nanodispersed environment, thereby reducing the boriding process 2-3 times and to shorten the manufacturing process of components by combining two operations: boriding and titanium alloy hardening. The solutions of boundary value diffusion problems by the boundary element method were proposed, which allowed to create a mathematical model of the distribution of boron concentration over the thickness of the hardened titanium alloy. The processes of heating by high-frequency currents and due to the preliminary laser treatment of parts were intensified, which allowed to obtain high performance properties of the surface layers with a significant reduction in the duration of treatments. A comparative analysis of the influence of existing and developed hardening treatments on the change in the depth of the layer, the surface hardness and wear resistance of the surface layer of steel 38Ch2MoAl was done. It was established that the developed complex hardening treatment based on the process of diffusion saturation with boron can provide wear resistance of the surface layers at a high level with abrasive wear.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування (13 – механічна інженерія). – Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2019. У дисертаційній роботі проведено комплекс досліджень, спрямованих на вирішення важливої науково-технічної проблеми в області технології машинобудування: розробка інноваційних та короткотривалих технологій поверхневого зміцнення деталей машин порошковими сумішами керованого складу для забезпечення експлуатаційних властивостей виробів на високому рівні при значному зниженні затрат на їх виготовлення. Наукова новизна отриманих результатів полягає у розробці наукових основ інноваційних та короткотривалих технологій поверхневого зміцнення деталей машин порошковими сумішами керованого складу, що дозволило вирішити актуальну науково-практичну проблему підвищення терміну служби деталей машин та інструменту: – вперше розраховано локальні максимуми поверхневої твердості та глибини дифузійних шарів сплавів і встановлено теоретичні оптимальні умови процесів дифузійного зміцнення, що дозволяє отримати конкретні технологічні параметри проведення хіміко-термічної обробки (ХТО) та забезпечити оптимальні характеристики дифузійних шарів; – вперше створено математичні моделі та номограми існуючих технологій поверхневого зміцнення сталей, що дозволило визначити конкретні умови ХТО (температуру і тривалість), виходячи із заданої глибини дифузійного шару або поверхневої твердості сталей, що суттєво впливає на ефективність реалізації процесів зміцнення; – вперше на основі використання інноваційних технологій і системного аналізу при мінімальних витратах, розроблено загальний методологічний підхід керування технологічними процесами поверхневого зміцнення деталей порошковими сумішами керованого складу при насиченні поверхневих шарів азотом, вуглецем і бором, це дозволило підвищити експлуатаційні властивості виробів при значному скороченні тривалості ХТО; – набули подальшого розвитку розроблені комплексні ХТО, які значно знижують крихкість борованих шарів за рахунок більш плавного зниження твердості від поверхні до серцевини виробів зі сталей, що дозволило підвищити експлуатаційні властивості виробів та термін служби деталей машин та інструменту на відміну від відомих методів ХТО, які підвищують лише поверхневу твердість; – вперше розроблено математичну модель розподілу температури за глибиною дифузійного шару, що дозволило визначити характер залежностей та отримати дані про розподіл температури за глибиною виробу при різних технологічних режимах обробки; – удосконалено технологію борування з паст титанових сплавів за рахунок використання нанодисперсного насичувального середовища, що дозволило скоротити процес борування у 2-3 рази та скоротити технологічний процес виготовлення деталей за рахунок поєднання двох операцій: борування і гартування титанового сплаву; – запропоновано розв’язання крайових задач дифузії методом граничних елементів, що дозволило вперше створити математичну модель розподілу концентрації бору за товщиною зміцненого шару титанового сплаву; − удосконалено технологію інтенсифікації процесів ХТО методами нагрівання струмами високої частоти та за рахунок попередньої лазерної обробки деталей, що дозволило отримати високі експлуатаційні властивості поверхневих шарів при значному скороченні тривалості обробок. Практичне значення роботи полягає у розробці технологій комбінованого зміцнення поверхневих шарів деталей зі сплавів. На основі комплексу проведених теоретичних та експериментальних досліджень, сформульованих принципів, закономірностей і положень отримані наступні практичні результати: 1. Спосіб комбінованої обробки сталевих виробів, що включає попередню лазерну обробку поверхні матеріалу з потужністю лазерного випромінювання -1,0±0,1 кВт, швидкістю пересування лазерного променя - 0,5-1,5 м/хв. з наступним азотуванням. Крім цього, азотування проводять в середовищі меламіну з 3-5% фтористого натрію при температурі 530-560 °C протягом 2-3 годин (патент України №111066). 2. Спосіб дифузійного борування сталевих виробів, що включає попереднє нанесення на поверхню обмазки, в склад якої входить боровмісна речовина, активатор фторид натрію і зв'язуюча речовина розчину клею БФ в ацетоні, і нагрівання струмами високої частоти. При цьому в обмазці як боровмісну речовину використовують поліборид магнію або аморфний бор і додатково введено активатор фторид літію (патент України №116177). 3. Спосіб поверхневого зміцнення сталевих виробів, що включає нанесення на поверхню деталі обмазки, до складу якої' входить боровмісна речовина і активатор, сушіння і нагрівання струмами високої частоти. В обмазці як боровмісну речовину використовують аморфний бор і активатор фторид літію. Нагрівання проводять при температурі 800-1100 °С протягом 1-5 хвилин (патент України №116178). 4. Спосіб отримання твердого покриття на поверхні сталевих виробів, що включає попередню обробку поверхні матеріалу та борування. Проводять попередню лазерну обробку поверхні матеріалу з наступним боруванням в середовищі полібориду магнію, активаторами: фтористий натрій і фтористий літій (патент України №116116). 5. Сплав на основі заліза з ефектом пам'яті форми, що містить: залізо, марганець, кремній, вуглець, хром, нікель, кобальт, мідь, ванадій, ніобій, молібден. При цьому до сплаву додатково введено сірку та фосфор (ваг. %): марганець від 4 до 20; кремній від 1,0 до 4,5; вуглець від 0,1 до 1,0; хром від 10,0 до 25,0; нікель від 1,0 до 10,0; кобальт від 1,0 до 10,0; мідь від 1,0 до 4,0; ванадій від 0,5 до 2,0; ніобій від 0,3 до 1,5; молібден від 0,5 до 2,0; сірка до 0,01; фосфор до 0,045; залізо решта (патент України №116117). 6. Склад для борування сталевих виробів, що містить аморфний бор, тетрафтороборат калію, нітрид бору і доломіт (патент України №117775). 7. Спосіб поверхневого зміцнення титанових сплаві, що включає насичення поверхневих шарів компонентами боровмісного середовища, до складу якого входить боровмісна речовина та активатор, і нагрівання. Насичення поверхневих шарів здійснюють компонентами боровмісного середовища, яке складається з аморфного бору і фториду літію (патент України №117770). 8. Дисперсійно-твердіючий сплав на основі заліза з ефектом пам'яті форми, що містить: залізо, марганець, кремній, вуглець, ванадій, ніобій, вольфрам. Додатково введено алюміній, мідь, нікель, хром, сірку та фосфор (патент України №117757). 9. Розроблені технологічні процеси ХТО були впроваджені для підвищення поверхневої твердості сталевих виробів на ТОВ «АСТИЛ М» (м. Харків), що дозволило підвищити зносостійкість втулки у 1,5 рази після нітроцементації, у 4,3 рази після послідовній нітроцементації та боруванні, у 5 разів після цементації, нітроцементації та боруванні та у 2 рази після боруванні з нагріванням СВЧ у порівняні зі втулкою без поверхневого зміцнення (Акт впровадження від 05.10.2017 р.). 10. Розроблені технологічні процеси комбінованого зміцнення були впроваджені для підвищення поверхневої твердості сталевих виробів на ПАТ «Харківський машинобудівний завод «Світло шахтаря» (м. Харків). Виробничими випробуваннями встановлено, що запропоновані ефективні технологічні процеси комбінованого зміцнення поверхневого шару сталевих виробів дозволили значно прискорити технологічні процеси хіміко-термічної обробки у 2-10 разів, що привело до зменшення витрат на їх проведення за рахунок економії електричної енергії (Акт впровадження від 17.10.2017 р.). 11. Розроблені технологічні процеси були впроваджені на ТОВ «НВЦ ЄТМ» (м. Харків), що дозволило підвищити зносостійкість втулки у 1,5 рази після нітроцементації, у 4,3 рази після послідовній нітроцементації та боруванні (Акт впровадження від 31.10.2017 р.). 12. Прийняті для впровадження в виробництві розроблені номограми, які дозволяють визначити конкретні умови газового азотування (температуру і тривалість) виходячи із заданої глибини азотованого шару або поверхневої твердості виробів зі сталі 38Х2МЮА на ПАТ «Харківський машинобудівний завод «Світло шахтаря» (м. Харків). Встановлено, що запропоновані номограми дозволили значно спростити роботу інженера-технолога, а також номограми дозволили вирішувати зворотну задачу, а саме, оцінити можливу товщину зміцненого шару і поверхневу твердість при одночасному впливі температури і тривалості газового азотування (Акт впровадження від 15.11.2017 р.). 13. Розроблений ефективний технологічний процес нітроцементації у порошковій макродисперсній суміші для підвищення експлуатаційної стійкості зубчастого колеса зі сталі 38Х2МЮА на АТ «Харківський тракторний завод» (м. Харків). Встановлено, що використання макродисперсної суміші прискорило процес хіміко-термічній обробки у 1,5-2 рази при отриманні властивостей поверхневого шару виробу таких, як і після традиційного процесу нітроцементації, що дозволило зменшити витрати на проведення хіміко-термічної обробки у 2 рази (Акт впровадження від 24.01.2018 р.). 14. Розробки, виконані в дисертації, впроваджені в навчальний процес для студентів механіко-технологічного факультету НТУ «ХПІ» спеціальностей 131 «Прикладна механіка» спеціалізації 131-09 «Обладнання та технології ливарного виробництва» та 151 «Автоматизація та комп’ютерно інтегровані технології» спеціалізації 151-07 «Комп’ютеризовані системи управління технологічними процесами» (Акт впровадження від 20.12.2017 р.).
The thesis for the scientific degree of doctor of technical sciences, specialty 05.02.08 – technology of mechanical engineering (13 – mechanical engineering). – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2019. In the thesis a set of studies was aimed at solving an important scientific and technical problem in the field of engineering technology: the development of innovative and short-term technologies of machine parts surface hardening with controlled composition powder mixtures to ensure the performance properties of products at a high level with a significant reduction in the cost of their production. The scientific novelty of the results lies in the development of scientific foundations of innovative and short-term technologies of surface hardening of machine parts by powder mixtures of controlled composition, which allowed to solve the actual scientific and practical problem of increasing the service life of machine parts and tools: - for the first time, local maxima of surface hardness and depth of diffusion layers of alloys were calculated and theoretical optimal conditions of diffusion hardening processes were established, which allows obtaining specific technological parameters of the chemical and heat treatment (CHT) process and providing optimal characteristics of diffusion layers; - for the first time created mathematical models and nomograms of existing technologies of surface hardening of steels, which allowed to determine the specific conditions of the CHT process (temperature and duration), based on a given depth of the diffusion layer or surface hardness of steels, which significantly affects the effectiveness of the implementation of strengthening processes; - for the first time through the use of innovative technologies and systems analysis at minimal cost, developed a general methodological approach for control of technological processes of surface hardening of parts by the powder mixtures of controlled composition at saturation of surface layers with nitrogen, carbon and boron, it is possible to improve the performance properties of products with a significant reduction in the CHT duration; – further development of the developed CHT complex, which significantly reduces the fragility of boriding layers due to a more gradual decrease in hardness from the surface to the core products of steels, thus improving the operational properties of the goods and service life of machine parts and tools in contrast to known methods of the CHT, which only increase surface hardness; - for the first time, a mathematical model of temperature distribution over the depth of the diffusion layer was developed, which made it possible to determine the nature of the dependences and obtain data on the temperature distribution over the depth of the product at different processing modes; – improved boriding technology with pastes of titanium alloys through the use of nanodispersed saturating environment, thereby reducing the boriding process to 2-3 times and to shorten the manufacturing process of components by combining two operations: boriding and hardening a titanium alloy; - solutions of boundary-value problems of diffusion by the boundary element method are proposed, which allowed for the first time to create a mathematical model of the distribution of boron concentration over the thickness of the hardened layer of a titanium alloy; - the technology of intensification of processes by CHT of heating by high-frequency currents and by means of preliminary laser processing of details was improved, which allowed to obtain high performance properties of surface layers with a significant reduction in the duration of treatments. The practical value of the work is to develop a technology of combined hardening of the surface layers of alloys making parts. The following practical results are obtained on the basis of a set of theoretical and experimental studies, formulated principles, regularities and the following practical results are obtained: 1. Method of combined processing of steel products, including advanced laser processing of material surface with the laser radiation power of -1.0±0.1 kW, the speed of movement of the laser beam of 0.5–1.5 m/min with subsequent nitriding. In addition, the nitriding is carried out in an environment of melamine with 3 to 5 % of sodium fluoride at a temperature of 530-560 °C for 2–3 hours (the patent of Ukraine No. 111066). 2. Method diffusion boriding steel products, including pre-application to the surface of the coating, which includes boriding substance, the activator sodium fluoride and a binder solution of glue BF in acetone, and heating by high frequency currents. In the coating as boriding substance use polyboride magnesium or amorphous boron, and optionally an activator is introduced lithium fluoride (the patent of Ukraine No. 116177). 3. Method of surface hardening steel parts comprising coating the surface of the part coating, which' is included boriding substance and activator, drying and heating by high frequency currents. In the coating as boriding substance use amorphous boron activator and lithium fluoride. The heating is carried out at a temperature of 800-1100 °C for 1-5 minutes (the patent of Ukraine No. 116178). 4. A method of producing a solid coating on the surface of steel products, including pre-processing the surface of the material and boriding. Carry out a preliminary laser treatment of the surface of the material with subsequent boriding in the environment polyboride magnesium, activators: sodium fluoride and lithium fluoride (the patent of Ukraine No. 116116). 5. The iron-based alloy with shape memory effect, contains: iron, manganese, silicon, carbon, chromium, nickel, cobalt, copper, vanadium, niobium, molybdenum. In this case, the alloy additionally introduced sulfur and phosphorus (weights. %): the manganese from 4 to 20; silicon 1.0 to 4.5; carbon 0.1 to 1.0; chromium, 10.0 to 25.0; nickel 1.0-10.0; cobalt 1.0-10.0; copper 1.0-4.0; vanadium 0.5 to 2.0; niobium from 0.3 to 1.5; molybdenum from 0.5 to 2.0; sulfur up to 0.01; phosphorus up to 0,045; iron-rest (the patent of Ukraine No. 116117). 6. Сomposition for boriding steel products containing amorphous boron, tetrafluoroborate potassium, boron nitride and dolomite (the patent of Ukraine No. 117775). 7. Method of surface hardening of titanium alloys, including a saturation of the surface layers of components boron environment, which includes boriding substance and the activator, and heating. The saturation of the surface layers is performed by components boron environment that consists of amorphous boron and lithium fluoride (the patent of Ukraine No. 117770). 8. The dispersion hardening iron-based alloy with shape memory effect, contains: iron, manganese, silicon, carbon, vanadium, niobium, tungsten. Included aluminum, copper, nickel, chromium, sulfur and phosphorus (the patent of Ukraine No. 117757). 9. Developed technological processes were introduced to improve the surface hardness of steel products at the limited liability company "ASTIL M" (Kharkіv), improving the durability of the sleeve by 1.5 times after nitrocarburizing, 4.3-fold after successive nitrocarburizing and boriding, 5 times after carburizing, nitrocarburizing and boriding and 2 times after boriding with microwave heating compared to a sleeve without surface hardening (the implementation Act from 05.10.2017). 10. Developed technological processes of the combined consolidation was implemented to improve surface hardness of steel products at Public company «Kharkiv machine-building plant "SVET SHAKHTYORA" (Kharkiv). Production tests have proved that the proposed effective technological processes of the combined hardening of surface layers of steel products will significantly accelerate the technological processes of chemical heat treatment in 2-10 times, led to reduced costs for them by saving electrical energy (the implementation Act from 17.10.2017). 11. Developed technological processes have been introduced at the limited liability company "Scientific-production Centre of the European mechanical engineering technology" (Kharkiv), thus improving the durability of the sleeve by 1.5 times after nitrocarburizing, 4.3-fold after successive nitrocarburizing and boriding (the implementation Act from 31.10.2017). 12. Adopted for implementation in production of developed nomograms that allow to define specific conditions of gas nitriding (temperature and duration) based on the desired depth of nitrided layer or the surface hardness of products of steel 38Cr2MoAl at Public company "Kharkiv machine-building plant «SVET SHAKHTYORA" (Kharkiv). Determined that the proposed nomograms greatly simplified the work of the engineer and these nomograms allowed to solve the inverse problem, to estimate the possible thickness of the hardened layer and surface hardness, at the same time of temperature and duration of gas nitriding (the implementation Act from 15.11.2017). 13. Developed an effective technological process of nitrocarburizing in microdisperse powder mixture to improve the operational stability of the toothed wheel of steel 38Cr2MoAl at private joint stock company "Kharkiv Tractor Plant". The use of microdisperse mixture accelerated the process of chemical-heat treatment by 1,5-2 times while getting the properties of the surface layer of the product such as after the nitrocarburizing, which reduced the costs of conducting chemical-thermal treatment by 2 times (the implementation Act from 24.01.2018). 14. The developments made in the thesis introduced in the educational process for students of mechanical engineering faculty of NTU "KhPI" special 131 "Applied mechanics" specialization 131-09 "Equipment and technology of foundry" and 151 "Automation and computer integrated technologies" specialization 151-07 "Computerized control of technological processes" (the implementation Act from 20.12.2017).

В роботі показано, що внаслідок екзотермічних реакцій, що протікають в процесі напилювання, досягається оптимальна об’ємна структура, у якої тверді зони, що складаються з більш крихкого матеріалу, ізольовані одна від однієї, а між ними розташована матриця з в’язкого матеріалу – виконується так званий принцип Шарпі-Бочвара.
В работе показано, что в результате экзотермических реакций, протекающих в процессе напыления, достигается оптимальная объемная структура, в которой твердые зоны, состоящие из более хрупкого материала, изолированные друг от друга, а между ними расположена матрица из вязкого материала - выполняется так называемый принцип Шарпи-Бочвара.
Іt is shown that due to exothermic reactions during spraying, achieved optimal three-dimensional structure, which has a solid zone consisting of a brittle material, isolated from one another, and between them is a viscous matrix material - performed so called Sharp-Bochvar.

Актуальність теми. Ріжучі крайки робочих органів збиральних сільськогосподарських машин, зміцнені гартуванням СВЧ, мають досить невеликий ресурс. Це викликає порушення агротехнічних вимог, збільшення втрат урожаю при збиральних роботах, а також підвищує енергетичних витрати на їхнє проведення. До того ж заміна або заточення зношених елементів супроводжується більшими працезатратами, що приводить до зниження продуктивності праці і до простоїв техніки в ремонті. У ході досліджень виявлене, що найбільше поширення отримали технологічні методи збільшення ресурсу робочих органів збиральних машин, спрямовані на зміцнення їх поверхонь без зміни конструкції і матеріалу основи. Одним з технологічних методів зміцнення тертьових поверхонь є їхнє електролітичне хромування. зносостійкість хромових покриттів варіюються в широких діапазонах залежно від режимів їх осадження, що робить даний спосіб зміцнення поверхонь універсальним, тобто придатним для різних умов експлуатації деталей. Властивості покриттів залежать і від безлічі інших факторів, починаючи зі стадії підготовки поверхні, закінчуючи особливостями умов їх використання.

Захист відбувся 10 червня 2016р. о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 58.052.03 Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська 56. З дисертацією можна ознайомитись в науково-технічній бібліотеці Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56, корпус №2.
У дисертаційній роботі виконано теоретичні та експериментальні дослідження технологічного процесу виготовлення еліпсних гвинтових робочих органів. Запропоновано спосіб формоутворення гвинтових еліпсних заготовок на еліпсну оправу з відповідним технологічним спорядженням, що піддається швидкому переналагодженню на широкий спектр розмірів залежно від потреб ринку. Виведено аналітичні залежності для визначення силових параметрів процесів формоутворення профільних гвинтових заготовок і конструктивних параметрів необхідного технологічного спорядження. Досліджено процес проточування гвинтових канавок на еліпсній оправі для формоутворення еліпсної гвинтової спіралі з заданим кроком шляхом розроблення динамічної моделі процесу проточування зовнішніх гвинтових канавок. Розроблено математичну модель процесу зміцнення зовнішньої крайки шнека обкочуванням, за якою можна визначити конструктивні параметри пристрою та технологічні параметри процесу зовнішнього обкочування зі зміцненням гвинтових робочих поверхонь. Подано результати експериментальних досліджень впливу матеріалу та геометричних параметрів оправи і стрічки на зусилля формоутворення. Представлені експериментальні дані проточування зовнішніх гвинтових канавок в заготовках з різних матеріалів та визначено технологічні параметри. Розроблено нові конструкції технологічного спорядження та методику їх розрахунку.
В диссертационной работе выполнены теоретические и экспериментальные исследования технологического процесса изготовления эллипсных винтовых рабочих органов. Предложен способ формообразования винтовых эллипсных заготовок на эллипсную оправу с соответствующим технологическим оборудованием, что поддается быстрой переналадке на широкий спектр размеров в зависимости от потребностей рынка. Выведены аналитические зависимости для определения силовых параметров процесса формообразования профильных винтовых заготовок. На основании выведенных зависимостей можно проектировать технологическое оснащение для обеспечения процесса формообразования заготовок на эллипсную оправу. Исследован процесс проточки винтовых канавок на эллипсных оправках для формообразования эллипсных винтовых спиралей с заданным шагом. Разработана динамическая модель процесса проточки внешних винтовых канавок, на основании которой произведено нахождение частот собственных и вынужденных колебаний системы, исследовано процесс образования стружки. Разработана математическая модель процесса укрепления внешней кромки шнека обкаткой, по которой определены максимальные радиальные напряжения, радиальное и тангенциальное усилия деформации шнека и крутящий момент, технологического процесса внешней обкатки с укреплением винтовых рабочих поверхностей. Разработаны технологические предпосылки профилирования пустотелых эллипсных заготовок на основании определения параметров деформируемых заготовок и выведена аналитическая зависимость для определения момента изгиба. На основании проведенных теоретических исследований построены графические зависимости изменения усилия изгиба и изменения напряжения изгиба при деформации кольцевой заготовки от толщины стенки при различных значениях ее диаметра. Установлено, что решающим фактором в изменении напряжения изгиба является именно диаметральные параметры заготовки. Представлены результаты экспериментальных исследований влияния материала и геометрических параметров оправы и ленты на усилия формообразования. Представлены экспериментальные данные проточки внешних винтовых канавок в заготовках из различных материалов и определены технологические параметры. Разработаны новые конструкции технологической оснастки и методику их расчета.
Theoretical and experimental investigations of the technological process for manufacturing ellipse screw operating members have been carried out in the dissertation. The method for shaping of the screw ellipse blanks on the ellipse case with certain technological equipment, which is easily readjusted in different sizes depending on the market needs, has been proposed. Analytical dependences for finding force parameters of the shaping processes of the profile screw blanks and the design parameters of the necessary technological equipment have been deduced. The process of turning of the screw grooves on the ellipse case for shaping of the ellipse screw spring with the back pitch by developing the dynamic model for turning of the outer screw grooves, has been investigated. The mathematic model of the process for strengthening of the screw outer edge by rolling, had been developed, taking advantage of which the design parameters of the device can be found as well as the technological parameters of the process of outer rolling, strengthening the screw operating surfaces. The results of experimental investigations on the effect of material and case and the belt geometric parameters on the shaping force, have been presented. Experimental data on the turning of the outer screw grooves in the blanks made of different materials have been presented and technological parameters have been found. New constructions of the technological equipment as well as method for their calculation, have been developed.

Об’єкт проектування – технологічне оснащення для електроіскрового зміцнювання складнопрофільних поверхонь деталей. Мета проектування – аналіз способів та обґрунтування методів підвищення довговічності зубчастих коліс, модернізація, розробка технології автоматизованого електроіскрового легування. Кваліфікаційна робота магістра представляє собою поєднання науково-дослідних технологічних, проектно-технологічних розробок і конструкторських розробок. Науково-дослідницька частина включає патентний та літературний огляд. Технологічна частина включає вирішення комплексу завдань, пов'язаних з проектуванням технологічного процесу і економічним обґрунтуванням ухвалених рішень. Проаналізовані конструкторсько-технологічні особливості і проведений аналіз конструкції деталі на технологічність. Проведений розрахунок режимів різання і норм часу на основні операції. Спроектовано встановочно-затискне пристосування для токарної операції з ЧПУ. Проведені розрахунки: силовий, на точність та на міцність. Спроектовано контрольно-вимірювальне пристосування (контрольно-вимірювальна машина) для контролю складнопрофільних поверхонь деталей. Розглянуті питання організації охорони праці, навколишнього середовища і безпеки в надзвичайних ситуаціях. Проведені відповідні розрахунки. Ключові слова: припуск, потужність, собівартість, верстат, прокат, похибка, контрольно-вимірювальна машина, квалітет, інструмент, електроіскрове легування.
Facility design - technological equipment for electric zmitsnyuvannya complex surface details. The goal of the design - analysis methods and study methods for improving the durability of gears, modernization, development of technology for automated electric-doping. Qualification master's work is a combination of scientific and technological research, design and development of technological and design developments. Scientific research part includes patent and literature review.    The technological part involves solving complex problems related to the design process and the economic justification of decisions. Analyzed design and technological features and the analysis of design for manufacturability details. Our calculation of cutting conditions and the rules of time on basic operations. Designed fixture for turning operation of numerical control. Calculations: power, the accuracy and strength. Designed test tool (test machine) to control skladnoprofilnyh of surfaces. The issues of safety, environmental protection and safety in emergency situations. A relevant calculations. Keywords: allowance, power, cost, machine rental, error, test machine, kvalitet, tools, spark alloying.