Наукова періодика України
Not a member yet
11185 research outputs found
Sort by
Розробка математичних моделей споживання енергії на вугільних станціях
No full textThe object of research is coal enterprises where powerful electrical equipment is used (underground installations up to 3000 kW, tunneling complexes of 500–1500 kW, technological complexes of 6–10/0.4 kV, etc.). The deficit of generated capacities, caused by growing energy consumption, can be reduced by regulating power consumption modes.
The relevance of this issue is determined by the need to conduct a research of the electricity consumption system, to determine the qualitative and quantitative characteristics of electricity consumption using mathematical models.
The lack of mathematical models makes it difficult to analyze energy intensity and consumption modes of each technological operation in the overall balance of electricity consumption of coal enterprises.
The article considers the structure and classification of the main technological groups of energy consumers, the development of mathematical models for each type of load modes, as well as a generalized model of electricity consumption of coal enterprises, with the use of mathematical apparatus of probability theory and mathematical statistics.
As a result of the work, mathematical models of the electricity consumption process for the main technological groups and for models of daily electricity consumption of coal enterprises as a whole were developed, and it was also established that technological objects of electricity consumption are divided into three different values, in terms of power consumption modes: constant, uniform and pulse. For each class of consumers their statistical characteristics were obtained.
The work results can be applied for managing power consumption modes of coal enterprisesОб’єктом дослідження є вугільні підприємства, де використовується потужне електрообладнання (підземні установки до 3000 кВт, прохідницькі комплекси 500–1500 кВт, технологічні комплекси 6–10/0,4 кВ тощо). Дефіцит вироблених потужностей, спричинений зростанням енергоспоживання, можна зменшити шляхом регулювання режимів енергоспоживання.
Актуальність даного питання зумовлена необхідністю проведення дослідження системи електроспоживання, визначення якісних та кількісних характеристик електроспоживання за допомогою математичних моделей.
Відсутність математичних моделей ускладнює аналіз енергоємності та режимів споживання кожної технологічної операції в загальному балансі електроспоживання вугільних підприємств.
У статті розглянуто структуру та класифікацію основних технологічних груп споживачів енергії, розроблено математичні моделі для кожного виду режимів навантаження, а також узагальнену модель електроспоживання вугільних підприємств із застосуванням математичного апарату теорії ймовірностей і математичної статистики.
В результаті розроблено математичні моделі процесу електроспоживання для основних технологічних груп і для моделей добового електроспоживання вугільних підприємств в цілому, а також встановлено, що технологічні об’єкти електроспоживання поділяються на три групи різних значень, в частині режимів споживання електроенергії: постійного, рівномірного та імпульсного. Для кожного класу споживачів отримано свої статистичні характеристики.
Результати роботи можуть бути застосовані для управління режимами енергоспоживання вугільних підприємст
Вибір ефективного масообмінного апарата для десорбції сірководню із пластових і дренажних вод
No full textIndustrial wastewater is often contaminated with hydrogen sulfide and sulfides. This poses significant risks to both the environment and human health and life as H2S is extremely toxic. Therefore, water purification from it is vital, and the choice of an effective desorber device is an urgent issue.
This paper investigates the process of H2S desorption from wastewater in mass exchange devices with a continuous bubbling bed (DCBB), a column with falling plates (CFP), and a horizontal device with bucket-like dispersers (HDBD). To analyze the kinetic and technological characteristics of the process, the following indicators were selected: the product of the mass exchange coefficient on the contact surface of phases (K·F), reduced to 1 m3 of the volume of the apparatus, and the degree of hydrogen sulfide desorption.
The most complete desorption of hydrogen sulfide occurs at pH≤5. For practical needs, it is suggested to acidify the water to pH=5.5...6.0. It was established that the partial pressure of H2S increases linearly with increasing temperature, and an increase in salinity from 2...4 to 130...160 kg/m3 leads to its increase by 1.45...1.5 times.
The best desorption indicators can be achieved in HDBD at pH=4.97. The efficiency of cleaning in CFP and DCBB is significantly affected by the specific air flow rate. The highest values (K·F) per 1 m3 that were achieved in desorbers are, mol/(s·Pa·m3): HDBD – 1.94·10-5, in CFP – 5.55·10-6, DCBB – 6.9·10-6. The ratio of the product (K·F) in HDBD to CFP is 3.5, and in HDBD to DCBB 2.8. It was possible to achieve the maximum degree of desorption of 37.8 % in DCBB; in CFP, this indicator is 74.1 %, and in HDBD – 77.7 %. Experimental studies have generally confirmed the effectiveness of using HDBD, and the results obtained under production conditions on real drainage and reservoir waters could find be practically implemented in hydrogen sulfide utilization technologiesПромислові відхідні води часто забруднені сірководнем і сульфідами. Це створює значні ризики як для довкілля, так і для здоров'я та життя людей оскільки H2S є надзвичайно токсичним. Відтак очищення води від нього є життєво необхідним, а вибір ефективного апарата десорбера – питанням актуальним.
У роботі досліджено процес десорбції H2S з відхідних вод у масообмінних апаратах з суцільним барботажним шаром (АСБШ), колоні з провальними тарілками (КПТ) та горизонтальному апараті з ковшоподібними диспергаторами (ГАКД). Для аналізу кінетичних та технологічних характеристик процесу вибрано показники: добуток коефіцієнта масопередачі на поверхню контакту фаз (К·F), приведених до 1 м3 об'єму апарату, та ступінь десорбції сірководню.
Найповніше десорбція сірководню відбувається за рН ≤5. Для практичних потреб запропоновано підкислювати воду до pH = 5,5...6,0. Встановлено, що парціальний тиск Н2S із збільшенням температури прямолінійно зростає, а збільшенням солевмісту від 2...4 до 130...160 кг/м3 призводить до його зростання у 1,45...1,5 рази.
Найкращих показників десорбції можна досягнути в ГАКД за рН=4,97. На ефективність очищення в КПТ та АСБШ відчутно впливає питомої витрати повітря. Найвищі значення (K·F) на 1 м3, яких вдалось досягти в десорберах становлять, моль/(с·Па·м3): ГАКД – 1,94·10-5, у КПТ – 5,55·10-6, АСШБ – 6,9·10-6. Відношення добутку (К·F) у ГАКД до КПТ становить 3,5, а у ГАКД до АСБШ 2,8. В АСБШ вдалось досягти максимального ступеня десорбції 37,8 %, в КПТ цей показник становить 74,1 %, а в ГАКД –77,7 %. Експериментальні дослідження загалом підтвердили ефективність використання ГАКД, а результати, одержані у виробничих умовах на реальних дренажних і пластових водах, знайдуть практичне застосування в технологіях утилізації сірководн
Розробка підходу до побудови адаптованої моделі забезпечення процесів теплової готовності транспортного засобу за витратами палива та викидами відпрацьованих газів
No full textThe research object is the processes of changes in fuel consumption and harmful emissions of engines and vehicles during their operation.
The investigated problem consists in the lack of an approach to the construction of an adapted model for analytical studies of the thermal readiness processes of vehicles with petrol-powered engines.
An approach to ensuring vehicle thermal preparation based on fuel consumption and exhaust gas emissions is proposed. The essence of the improved algorithm and model lies in accounting for the specifics of warm-up processes based on the developed thermal preparation cycle for vehicle engines.
A feature of the improved approach is the incorporation of experimental research results and features of thermal preparation processes.
The field of practical application of the improved approach is the thermal readiness processes of vehicles with engines adapted to work on gasoline and LPG, focusing on fuel consumption and exhaust gas emissions.
Improvements have been made to the enlarged algorithm of the mathematical model for ensuring vehicle thermal preparation processes. This includes considering fuel supply and thermal readiness features, as well determining fuel consumption and emissions.
The peculiarity of the proposed model is that it allows systematic simulation of thermal preparation processes, taking into account factors and processes that cannot be investigated experimentally. This is validated by the model’s adequacy test, showing that data deviation is within the statistical error range from 4.4 to 5.2 %.
The application of the developed approach ensures comprehensive consideration of the specifics of thermal preparation processes and supports decision-making for evaluating results according to the relevant criteriaОб’єкт дослідження – процеси зміни витрати палива і викидів шкідливих речовин двигунів і транспортних засобів під час їх експлуатації.
Проблема, що досліджувалась, полягає у відсутності підходу до побудови адаптованої моделі здійснення аналітичного дослідження процесів теплової готовності транспортного засобу з двигуном, працюючим на бензині.
Запропоновано підхід щодо забезпечення теплової підготовки транспортного засобу за витратами палива та викидами відпрацьованих газів. Суть удосконаленого алгоритму і моделі полягає в урахуванні особливостей процесів прогріву і базується на розробленому циклі теплової підготовки транспортного двигуна.
Особливістю удосконаленого підходу є урахування результатів експериментльного дослідження і особливостей процесів теплової підготовки.
Сферою практичного застосування удосконаленого підходу є процеси теплової готовності транспортного засобу з двигуном, адаптованим для роботи на бензині і LPG, за витратами палива та викидів відпрацьованих газів.
Виконано удосконалення укрупненого алгоритму математичної моделі забезпечення процесів теплової підготовки транспортного засобу. Враховані особливості подачі палива і теплової готовності, а також визначення витрат палива та викидів.
Особливістю запропонованої моделі є те, що вона дозволяє проводити моделювання процесів теплової підготовки системно з урахуванням факторів і процесів, які не можливо дослідити експериментально. Це пов'язано з тим, що перевірка адекватності моделі показала, що відхилення даних знаходиться в межах статистичної похибки і склало від 4,4 до 5,2%.
В результаті застосування розробленого підходу повноцінно забезпечені можливості урахування особливостей процесів теплової підготовки і прийняття рішення щодо оцінювання результатів за відповідними критеріям
Розробка методу управління групою безпілотних літальних апаратів з використанням популяційного алгоритму
No full textThe object of the study is a group of unmanned aerial vehicles (UAVs). The subject of the study is the decision-making process in management tasks using:
– an improved brown bear algorithm (BBA), which achieves the determination of the optimal UAV movement route based on the given optimization criterion (the probability of completing the flight task), described by complex multimodal functions;
– evolving artificial neural networks for deep learning of the multi-agent system knowledge base, by training both the parameters and the architecture of artificial neural networks.
The originality of the method lies in using additional improved procedures that allow:
– the initial BBA population and their initial position on the search plane are determined considering the degree of uncertainty in the data on the UAV group movement route;
– the initial speed of each BBA is considered, enabling the prioritization of searches in the respective search plane (height, latitude, and longitude);
– the suitability of the UAV group's flight route for performing the flight task is determined, considering a set of external factors, thereby reducing the decision search time;
– the universality of BBA food search strategies allows classifying a set of conditions and factors affecting the completion of the flight task.
This aids in identifying the most feasible movement options for the UAV group based on the defined optimization criterion for movement route. Modeling the operation of the proposed method has shown that the increase in decision-making efficiency reaches 15–18 %. The enhancement in the method's efficiency is achieved through additional procedures and ensuring the reliability of the decisions at a level of 0.9Об’єктом дослідження є група безпілотних літальних апаратів (БпЛА). Предметом дослідження є процес прийняття рішення в завданнях управління за допомогою:
– удосконаленого алгоритму бурих ведмедів (АБВ) – чим досягається визначення оптимального по заданому критерію оптимізації (ймовірність виконання польотного завдання) маршруту руху БпЛА, що описуються складними мультимодальними функціями;
– штучних нейронних мереж, що еволюціонують – для глибокого навчання баз знань мультиагентної системи, за рахунок навчання як параметрів, так і архітектури штучних нейронних мереж.
Оригінальність методу полягає у використанні додаткових удосконалених процедур, які дозволяють:
– початкова популяція АБВ та їх вихідне положення на площині пошуку визначається з врахуванням ступеню невизначеності вихідних даних про маршрут руху групи БпЛА;
– враховується початкова швидкість кожного АБВ, чим досягається можливість визначати пріоритетність пошуку у відповідній площині пошуку (по висоті, широті та довготі);
– визначається придатність маршруту польоту групи БпЛА при виконанні польотного завдання з урахуванням сукупності зовнішніх факторів, чим зменшується час пошуку рішення;
– універсальність стратегій пошуку місць харчування АБВ, чим дозволяється класифікувати сукупність умов та факторів, які впливають на виконання польотного завдання. Це дозволяє визначити найбільш придатні варіанти руху групи БпЛА по визначеному критерію оптимізації маршруту руху.
Проведене моделювання роботи запропонованого методу показало підвищення оперативності прийняття рішень досягається на рівня 15−18 % . Підвищення оперативності роботи методу досягається за рахунок використання додаткових процедур та забезпечення достовірності прийнятих рішень на рівні 0.
Розробка методу автоматичного управління засобами моніторингу об’єктів захисту інформації
No full textFor the modern stage of science and technology development, the problem of information protection from unauthorized access is becoming relevant. The object of research is the process of monitoring information protection objects for timely detection and securing of leakage channels. The subject of research is ensuring automatic control of monitoring means for information protection objects.
The article presents the results of the development of a method for automatic control of information protection object monitoring means by improving the control process, taking into account the peculiarities of the potential threats impact. The advantage of this study is the involvement of artificial intelligence in monitoring information protection objects in order to timely detect new threats to leakage channels. The essence of the method is to use a cybernetic approach to the development of adaptive control systems for monitoring information protection objects. The structure of the modeling method is considered, the procedure for assessing the adequacy and accuracy of determining the parameters of monitoring information protection objects. Proposals for implementing a method for controlling information protection object monitoring means based on associative control devices are substantiated. Schemes for implementing an associative control device for determining the parameters of an information protection object are presented, and the results of the practical implementation of the proposed method are also presented. A feature of the study are the developed associative control devices that provide the accumulation of knowledge in the process of learning about the threats of information leakage to the object of protection. The results of the study allow to improve the quality of detecting threats of information leakage to the object of protection and take into account possible changes in the characteristics of promising information leakage channelsДля сучасного етапу розвитку науки і техніки актуальності набуває проблема захисту інформації від несанкціонованого доступу. Об’єктом дослідження є процес моніторингу об’єктів захисту інформації для своєчасного виявлення та закриття каналів витоку. Предметом дослідження є забезпечення автоматичного управління засобами моніторингу об’єктів захисту інформації.
У статті наводяться результати розробки методу автоматичного управління засобами моніторингу об’єктів захисту інформації за рахунок удосконалення процесу управління із урахуванням особливостей впливу потенційних загроз. Перевага даного дослідження полягає у залученні штучного інтелекту до моніторингу об’єктів захисту інформації з метою своєчасного виявлення нових загроз щодо каналів витоку. Суть методу полягає у використанні кібернетичного підходу до розробки адаптивних систем управління засобами моніторингу об’єктів захисту інформації. Розглядається структура методу моделювання, порядок оцінювання адекватності та точності визначення параметрів моніторингу об’єктів захисту інформації. Обґрунтовуються пропозиції щодо реалізації методу управління засобами моніторингу об’єктів захисту інформації на основі асоціативних управляючих пристроїв. Представлені схеми реалізації асоціативного управляючого пристрою визначення параметрів об’єкта захисту інформації, наводяться результати практичної реалізації запропонованого методу. Особливістю дослідження є розроблені асоціативні управляючі пристрої, які забезпечують накопичування знань в процесі навчання про загрози витоку інформації об’єкту захисту. Результати дослідження дозволяють підвищити якість виявлення загроз витоку інформації об’єкту захисту та врахувати можливі зміни щодо характеристик перспективних каналів витоку інформаці
Визначення впливу установки колісних пар у візках моделі 18-100 на рівень спрямовуючих зусиль в гребеневих контактах коліс з рейками
No full textThe object of this study is the process of directing the bogies of model 18-100 freight cars along a rail track, in particular, along curved sections of the track. The task to be solved was to determine the influence of wheelset arrangement on the level of steering forces in the flange contacts.
A calculation diagram and a mathematical model of fitting the bogie into the curved section of the track have been built. The bogie loading scheme by external forces, including lateral rocking forces acting on the car in a curve, has been refined. In this case, the method of pseudo-statics of the mechanical system, which is a system of nonlinear algebraic equations, was applied. The calculation module Given-Find in the Mathcad software package (USA) was used to solve the mathematical model.
It was established that the misalignment of wheelsets in the frames of model 18-100 bogies was of an accumulative nature. At the maximum operating angles of misalignment of wheelsets, the lateral steering forces in the flange contacts increase by 40–60 % compared to the rated setting. These angles can be up to 0.015 rad (0.85 degrees).
The field of practical application of the results is railroad transportation, in particular, the system of maintenance and repair of freight cars on bogies of the 18-100 model. At the same time, the condition for the practical application of the research results is the expediency of introducing into the maintenance system the technological operation of controlling the deviation of wheelset arrangement in the bogie relative to the rated one.
The current study will contribute to the construction of a measuring system for monitoring the deviation of wheelset arrangement in the bogie relative to the rated one. This proves the expediency of introducing into the trolley maintenance system the technological operation of controlling the deviation of wheelsets and designing a device for monitoring this parameterОб‘єктом дослідження є процес спрямування візків моделі 18-100 вантажних вагонів рейковою колією, зокрема, в кривих ділянках колії. Проблема, що вирішується, полягає у визначенні впливу установки колісних пар на рівень спрямовуючих зусиль в гребеневих контактах.
Побудовано розрахункову схему і математичну модель вписування візка в криву ділянку колії. Уточнено схему навантаження візка зовнішніми силами, включаючи сили бокової хитавиці, що діють на вагон в кривій. При цьому, застосовано метод псевдо-статики механічної системи, яка являє собою систему нелінійних алгебраїчних рівнянь. Для розв’язку математичної моделі використано розрахунковий блок Given-Find програмного комплексу MathCad (США).
Встановлено, що перекіс колісних пар у рамах візків моделі 18–100 має накопичувальний характер. При максимальних експлуатаційних кутах перекосів колісних пар бокові спрямовуючі зусилля у гребеневих контактах збільшуються на 40–60 % у порівнянні із номінальною установкою. Ці кути можуть складати до 0,015 рад (0,85 град).
Сферою практичного застосування отриманих результатів є залізничний транспорт, зокрема, система технічного обслуговування і ремонту вантажних вагонів на візках моделі 18-100. При цьому, умовою практичного застосування результатів дослідження є доцільність введення у систему технічного обслуговування технологічної операції контролю відхилення установки колісних пар у візку відносно номінального.
Проведені дослідження сприятимуть створенню вимірювального комплексу для моніторингу відхилення установки колісних пар у візку відносно номінального. Це доводить доцільність введення в систему технічного обслуговування візків технологічної операції контролю відхилення установки колісних пар та розробки пристрою для моніторингу цього параметр
Розробка методичного підходу до виявлення потенціалу економічності витрат на виробництво еко-інноваційної продукції
No full textThe object of this study is the production costs of ecologically oriented innovative products.
The problem under consideration was to improve the efficiency of cost management for the production of eco-innovative products by improving the methodical approach to identifying reserves for their reduction in order to ensure competitive advantages and strengthen the economic and environmental security of the enterprise.
The devised methodological approach is based on a systematic analysis using economic and mathematical methods. It provides for the establishment of the dependence of costs per dollar of eco-innovative products on factors related to the economic potential of the enterprise, and the search for reserves for reducing costs for the production of eco-innovative products.
The analysis technology was substantiated and modeling of costs per dollar of eco-innovative products of the enterprise was carried out using the principal component analysis. A distinctive feature of the built model was the consideration of the influence of micro-level factors, risk management, and the innovative component of the enterprise's economic potential. The resulting model is significant and reliable since the variation of costs per dollar of innovative products depends on the change in the principal components under investigation by 85 %.
Within the framework of the devised methodical approach, a technology for calculating reserves for reducing production costs of enterprises producing eco-innovative products has been proposed. It was established that the potential of reducing costs per dollar of eco-innovative products for the totality of the investigated enterprises is on average 5.4 cents per dollar of costs.
The area of practical use of the devised methodical approach is the process of minimizing and optimizing costs per hryvnia of eco-innovative productsОб'єктом цього дослідження є витрати на виробництво екологічно орієнтованої інноваційної продукції.
Вирішеною проблемою стало підвищення ефективності управління витратами на виробництво еко-інноваційної продукції шляхом удосконалення методичного підходу до виявлення резервів їх зниження задля забезпечення конкурентних переваг та посилення економіко-екологічної безпеки підприємства.
Розроблений методичний підхід ґрунтується на системному аналізі із застосуванням економіко-математичних методів. Він передбачає встановлення залежності витрат на один долар еко-інноваційної продукції від чинників, пов’язаних з економічними потенціалом підприємства, і пошук резервів зниження витрат на виробництво еко-інноваційної продукції.
Обґрунтовано технологію аналізу і здійснено моделювання витрат на один долар еко-інноваційної продукції підприємства методом головних компонент. Відмінною особливістю побудованої моделі стало врахування впливу факторів мікрорівня, ризик-менеджменту та інноваційної складової економічного потенціалу підприємства. Отримана модель є значущою і надійною, оскільки варіація витрат на долар інноваційної продукції на 85 % залежить від зміни досліджуваних головних компонент.
В межах розробленого методичного підходу запропоновано технологію підрахунку резервів зниження виробничих витрат підприємств, що виробляють еко-інноваційну продукцію. Встановлено, що за сукупністю досліджуваних підприємств потенціал зниження витрат на долар еко-інноваційної продукції складає в середньому 5,4 цента на один долар витрат.
Областю практичного використання розробленого методичного підходу є процес мінімізації та оптимізації витрат на одну гривню еко-інноваційної продукці
Розробка універсального низькотемпературного ротаційного апарата для виробництва м’ясо-рослинних виробів з урахуванням інтегрованого адаптивного механізму
No full textThe object of this study is the implementation of low-temperature processes for the production of meat and vegetable products under the conditions of adding a dried semi-finished product of a high degree of readiness to the recipe when using the designed universal rotary device of continuous action. The rotary device of continuous action for low-temperature processing of meat and vegetable products with a cylindrical working chamber is heated by a film-like resistive electronic heater of the radiating type. It has a stationary wall (with a technical door for unloading and loading the device) and a technical wall (with an opening angle of 90°). On the inner surfaces of the walls, inclined converging ribs with an angle of 25° are installed, which are covered with an electric heater. Semi-finished meat and vegetable products are loaded onto carts with technological containers and mounted on a frameless drum (rotation frequency 0.03...0.06 s–1). The device converts secondary thermal energy into low-voltage power supply voltage (~3...8 W) for autonomous operation of fans.
The proposed integrated adaptive mechanism for the system of complex interaction of the agricultural, processing, and production sectors implies the formation of resource efficiency of production processes from "farm to table". The designed device implements the process of frying meat-vegetable bread under conditions of reaching 80 °C in the center of the product. The obtained temperature field data confirm the uniformity of the temperature field during frying of the product (cooking readiness of the product at the initial weight of 650±20 g – 4.0 hours). The introduction of a multicomponent dried fraction based on potatoes, Jerusalem artichokes, zucchini, and carrots into the recipe of meat-vegetable bread reduces the weight loss of the semi-finished product during frying by 12.3 %. It increases the content of calcium, phosphorus, vitamin C accompanied with a decrease in energy value by 28.1 %Об’єктом дослідження є реалізація низькотемпературних процесів виробництва м’ясо-рослинних виробів за умов внесення до рецептури сушеного напівфабрикату високого ступеня готовності при використанні розробленого універсального ротаційного апарату безперервної дії. Ротаційний апарат безперервної дії для низькотемпературної обробки м’ясо-рослинних виробів з циліндричною робочою камерою обігрівається плівкоподібним резистивним електронагрівачем випромінювального типу. Має стаціонарну стінку (з технічними дверцятами розвантаження-завантаження апарату) та технічну стінку (з кутом відкривання 90°). На внутрішніх поверхнях стінок встановлені похилі збіжні ребра з кутом 25°, що вкриті електронагрівачем. М’ясо-рослинні напівфабрикати завантажуються на вагонетки з технологічними ємностями та кріпляться на безкаркасному барабані (частота обертання 0,03…0,06 с–1). Апарат перетворює вторинну теплову енергію у низьковольтну напругу живлення (~3...8 Вт) для автономної роботи вентиляторів.
Запропонований інтегрований адаптивний механізм системи комплексної взаємодії аграрного, переробного і виробничого секторів для формування ресурсоощадності виробничих процесів від «лану до столу». У розробленому апараті реалізовано процес смаження м’ясо-рослинного хлібця за умов досягненні в центрі виробу 80 °C. Отримані данні температурного поля підтверджують рівномірності температурного поля при смаженні виробу (кулінарна готовність виробу при початковій масі 650±20 г – 4,0 год). Введення до рецептури м’ясо-рослинного хлібця полікомпонентної сушеної фракції на основі картоплі, топінамбура, кабачків та моркви зменшує втрати маси напівфабрикату при смаження на 12,3 %. Підвищує вміст кальцію, фосфору, вітаміну С та з зниженням енергетичної цінності на 28,1
Визначення технологічних параметрів отримання заготовок титанового сплаву ТА15 з підвищеними механічними характеристиками методом електронно-променевого 3D друку
No full textThe object of this study is the process of electron beam 3D printing of articles made of TA15 titanium alloy powder. Peculiarities of the structure and properties formation of alloy blanks, obtained by this method have been described. Influence of process parameters (electron beam power and geometric scanning parameters) on the characteristics of the material were considered.
Step of displacement of the beam trajectory changed from 0.1 to 0.25 mm with an interval of 0.05 mm. Specific energy of the electron beam varied from 20 to 70 J/mm3 for every trajectory displacement step.
The macrostructure was examined visually while the microstructure was studied by optical microscopy. Mechanical properties were determined by uniaxial tension and impact bending tests. It was established that depending on the 3D printing parameters the macrostructure of most samples is dense but with unfavorable parameters non-fusions or shrinkage porosity defects may form. The microstructure of the dendritic type has an α´+β lamellar-acicular morphology, its dispersity and shape of α´–phase areas vary depending on the process parameters.
A scanning step of 0.2 mm and a beam energy of 40 J/mm3 allows obtaining a dispersed microstructure in which there are no non-fusions and shrinkage micropores. The value of the Rm is 27 %, and the R0.2 is 24 % higher than that of the alloy obtained by the conventional technology of electron beam melting. The A5 is 3.2 times higher. However, impact toughness of the sample with dendrite unfavorable orientation to the direction of load applying may be lower compared to conventional technology. The results could be used for devising commercial technology of high strength titanium alloys parts produced by 3D printingОб’єктом дослідження є процес електронно-променевого 3D друку виробів із порошку титанового сплаву ТА15. В роботі розглянуто особливості формування структури та властивостей заготовок сплаву, отриманого вказаним методом. Досліджено вплив параметрів процесу (потужності електронного пучка та геометричних параметрів сканування) на формування структури та механічних властивостей матеріалу.
Крок зміщення траєкторії променю змінювали від 0,1 до 0,25 мм з інтервалом 0,05 мм. Питому енергію електронного променю змінювали від 20 до 70 Дж/мм3 для кожного значення кроку зміщення траєкторії.
Макроструктуру досліджували візуально, мікроструктуру вивчали методом оптичної мікроскопії. Механічні властивості визначали при випробуваннях на одновісний розтяг та ударний згин. Встановлено, що в залежності від параметрів 3D друку макроструктура більшості зразків є щільною, але при несприятливих параметрах можуть формуватися дефекти у вигляді несплавлень або вторинної усадкової пористості. Мікроструктура дендритного типу має α´+β пластинчасто-голчасту морфологію, її дисперсність та форма виділень α´-фази змінюється в залежності від параметрів процесу.
Визначено, що крок сканування 0,2 мм та енергія променю 40 Дж/мм3 дозволяє отримати дисперсну мікроструктуру матеріалу, в якому відсутні несплавлення та мікропори усадки. Значення характеристик міцності на 24 - 27 % вищі, ніж у сплаву отриманого по традиційній технології електронно променевого плавлення. Відносне подовження вище у 3,2 рази. Проте значення ударної в’язкості при несприятливій орієнтації зразка по відношенню до напрямку прикладення навантаження можуть бути нижче у порівнянні з традиційною технологією. Отримані результати можуть бути використані при розробці промислової технології 3D друку виробів з високоміцних титанових сплаві
Підвищення стійкості бокової матриці до термічного удару в автомобільному литті: порівняльне дослідження матеріалів FCD550 та SKD6
No full textEnhancement of side die resistance to thermal shock in mold disc car applications was achieved by substituting FCD550 material with SKD6 material. The primary issue addressed is the cracking of side dies due to thermal shock induced by an accelerated production process, leading to production halts and failure to meet large customer orders. The study aims to identify a material that can better withstand thermal shock than FCD550, thereby improving the durability of side dies and the overall productivity of the manufacturing process. The research involved direct production experiments, analyzing the materials FCD550 and SKD6, evaluating die characteristics, and assessing finished product attributes before and after material changes. Laboratory tests and machine-setting trials were conducted, varying production processes and assessing the results. The findings indicate that SKD6 is significantly more resistant to thermal shock than FCD550 in mold disc car applications. The study compared the strength of side die materials using data sheets and adjusted setting parameters under existing cooling conditions. Experimentation involved altering the standard temperature from 520 °C–545 °C to 532 °C–538 °C and reducing the soaking time from a minimum of 270–540 seconds to 332 seconds. This reduced soaking time from 69 seconds to 46 seconds and aging time from 190 seconds to 180 seconds, increasing casting productivity from 194,870 pieces/28 days to 213,311 pieces/28 days across seven machines, thereby fulfilling the customer’s requirement of 200,000 pieces/28 days without side die cracks. Durability testing on five product samples according to TSD5605G standards confirmed the quality as meeting customer specificationsПідвищення стійкості бокових матриць до термічного удару в машинах із прес-формами було досягнуто шляхом заміни матеріалу FCD550 матеріалом SKD6. Основною проблемою, яку розглядають, є розтріскування бічних матриць через термічний удар, спричинений прискореним виробничим процесом, що призводить до зупинки виробництва та невиконання великих замовлень клієнтів. Дослідження спрямоване на визначення матеріалу, який може краще протистояти термічному удару, ніж FCD550, тим самим підвищуючи довговічність бічних матриць і загальну продуктивність виробничого процесу. Дослідження включало прямі виробничі експерименти, аналіз матеріалів FCD550 і SKD6, оцінку характеристик матриці та оцінку характеристик готового продукту до та після зміни матеріалу. Були проведені лабораторні випробування та випробування налагодження машин, варіювання виробничих процесів та оцінка результатів. Отримані дані свідчать про те, що SKD6 є значно стійкішим до термічного удару, ніж FCD550 у машинах із прес-формами. Дослідження порівнювало міцність матеріалів бічних матриць за допомогою таблиць даних і скоригованих параметрів налаштування в існуючих умовах охолодження. Експеримент передбачав зміну стандартної температури з 520–545 °C до 532–538 °C і скорочення часу замочування з мінімум 270–540 секунд до 332 секунд. Це скоротило час замочування з 69 секунд до 46 секунд і час витримки зі 190 секунд до 180 секунд, підвищивши продуктивність лиття з 194870 штук/28 днів до 213311 штук/28 днів на семи машинах, таким чином задовольняючи вимоги замовника щодо 200000 штук/28 днів без бічних тріщин. Випробування на довговічність п'яти зразків продукції відповідно до стандартів TSD5605G підтвердили, що якість відповідає вимогам замовник