The object of research, development or design (in Russian) : Детали, подвергнутые поверхностному модифицированию

The object of research, development or design (in Kazakh) : Беттік модифиацияға ұшыраған бұйымдар

Aim of work (in Russian) : Установить механизм структурообразования при термических процессах поверхностного модифицирования и создать теоретические основы технологии получения новых материалов с заданными свойствами.

Aim of work (in Kazakh) : Беттік модификациялау кезінде жүретін термиялық процестердегі құрылым түзілу механизмін анықтау және берілген қасиеттерге ие жаңа материалдар алу технологиясының теориялық негіздерін құру.

Методы исследования (на русском) : - компьютерное моделирование параметров литейной с помощью СКМ ЛП «PoligonSoft»; - термодинамическое моделирование процесса выплавки и модифицирования сплава с использованием ПО TERRA, HSC Chemistry и ThermoCalc; - математическое планирование эксперимента с применением метода Малышева-Протодьяконова; - физическое моделирование процессов плавки чугуна, заливки модифицирования отливок методом inmold, полученных методом литья по выжигаемым моделям; - методы металлографического анализа образцов (оптическая микроскопия, сканирующая электронная микроскопия, МРСА); - методы количественного и качественного анализа микроструктуры образцов с применением ПО Thixomet PRO; - определение твёрдости металлических образцов с применением методов Бринелля, Виккерса и Роквелла; - определение микротвёрдости металлических образцов с применением метода Роквелла; - методы определения механических свойств образцов согласно стандартам ASTM G99-959 и DIN50324 (при истирании по схеме «шарик-диск» и при циклическом ударно-динамическом воздействии).

Методы исследования (на казахском) : * Құю параметрлерін *СКМ ЛП «PoligonSoft»* бағдарламасы арқылы компьютерлік модельдеу; * Қорытпаны балқыту және модификациялау процесін *TERRA*, *HSC Chemistry* және *ThermoCalc* бағдарламалық жасақтамаларының көмегімен термодинамикалық модельдеу; * Малышев–Протодьяконов әдісін қолдана отырып экспериментті математикалық жоспарлау; * Шойынды балқыту, құю және *inmold* әдісімен модификациялау процестерін, сонымен қатар күйдірілетін үлгілер бойынша құю әдісімен алынған құймаларды физикалық модельдеу; * Үлгілердің металлографиялық талдау әдістері (оптикалық микроскопия, сканерлейтін электрондық микроскопия, МРСА); * *Thixomet PRO* бағдарламалық қамтамасыздандыруын пайдалана отырып үлгілердің микроструктурасын сандық және сапалық талдау әдістері; * Металл үлгілерінің қаттылығын *Бринелль*, *Виккерс* және *Роквелл* әдістері арқылы анықтау; * Металл үлгілерінің микрокаттылығын *Роквелл* әдісімен анықтау; * Үлгілердің механикалық қасиеттерін *ASTM G99–959* және *DIN 50324* стандарттарына сәйкес анықтау әдістері (тозуға төзімділікті «шар–диск» сызбасы бойынша және циклдік соққы–динамикалық әсер ету жағдайында анықтау).

Obtained results and novelty (in Russian) : 1. Впервые выявлены кинетические особенности распределения углерода и азота по глубине упрочняемого слоя стали 20ХМ при карбонитрации с последующим ТВЧ-отжигом. 2. Установлена влияние состава насыщающих сред и расхода газов на твердость поверхности, выявлено, что оптимальные параметры обеспечивают максимальную твердость без чрезмерного расхода ацетилена. 3. Определена характеристика распределения твердости по глубине модифицированного слоя, выявлено, что наиболее эффективная зона упрочнения составляет 200-300 µm. 4. Показано, что различие в кинетике распределения углерода и азота обусловлено более высокой диффузией углерода и последовательностью процессов цементации и азотирования. 5. Предложены научно обоснованные режимы карбонитрации и предварительных условий, позволяющие управлять структурой и свойствами поверхностного слоя.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : 1. 20ХМ болатының карбонитрациясы мен кейінгі ТВЧ-өткізу процесінде көміртек пен азоттың берік қабат бойымен таралуының кинетикалық ерекшеліктері алғаш рет анықталды. 2. Қанықтыру ортасының құрамы мен газ шығынының беткі қаттылыққа әсері** анықталды: оңтайлы параметрлер ацетиленнің артық шығынысыз максималды қаттылықты қамтамасыз етеді. 3. Модификацияланған қабат бойымен қаттылықтың таралу сипаттамасы белгіленді: ең тиімді упрочнение аймағы 200–300 µm тереңдікте орналасады. 4. Көміртек пен азоттың таралу кинетикасындағы айырмашылық көміртектің жоғары диффузиясы және цементация мен азоттау процестерінің реттілігімен түсіндіріледі. 5. Қаранитрацияның ғылыми негізделген режимдері және алдын ала жағдайлар ұсынылды, бұл беткі қабаттың құрылымы мен қасиеттерін басқаруға мүмкіндік береді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Технология обеспечивает равномерное распределение углерода и азота по поверхности деталей, при этом сохраняется геометрия изделий после обработки. Разрабатываемый процесс совместим с существующими конструкциями и типоразмерами деталей, что облегчает его внедрение в производство. В результате обработки твёрдость поверхностного слоя увеличивается в 2,5-3,0 раза по сравнению с исходным состоянием, что значительно повышает износостойкость и ресурс работы деталей в 2-3 раза. Оптимизация расхода газов позволяет использовать ацетилен в объёме 1,5–2,0 л/мин и азот - 1,5 л/мин, что снижает эксплуатационные затраты. Кроме того, технология даёт возможность восстанавливать вышедшие из эксплуатации детали без необходимости замены их на новые, сокращая затраты на металл и уменьшая переработку. Применение данной методики также снижает простои оборудования за счёт увеличения срока службы обработанных изделий. Технологический процесс полностью соответствует промышленным стандартам и может быть масштабирован для серийного производства.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Технология бөлшектердің бетінде көміртек пен азоттың біркелкі таралуын қамтамасыз етеді және өңдеуден кейін бөлшектердің геометриясын сақтайды. Жасалатын процесс қолданыстағы конструкциялар мен бөлшектердің типоөлшемдерімен үйлесімді болып, өндірісіне енгізуді жеңілдетеді. Өңдеу нәтижесінде беткі қабат қаттылығы бастапқы күйіне қарағанда 2,5–3,0 есе артып, бөлшектердің тозуға төзімділігі мен қызмет ету ресурсын 2–3 есе арттырады. Газ шығынын оңтайландыру ацетиленді 1,5–2,0 л/мин және азотты 1,5 л/мин көлемінде пайдалануға мүмкіндік беріп, эксплуатациялық шығындарды азайтады. Сонымен қатар, технология пайдалану мерзімі өткен бөлшектерді жаңа бөлшектермен алмастырмай-ақ қалпына келтіруге мүмкіндік береді, металл шығынын қысқартып, қайта өңдеуді азайтады. Бұл әдістемені қолдану өңделген бөлшектердің қызмет ету мерзімін ұлғайту арқылы жабдықтың тоқтау уақытын қысқартады. Технологиялық процесс өндірістік стандарттарға толық сәйкес келеді және сериялы өндіріс үшін масштабталуы мүмкін.

Level of implementation (in Russian) : не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : Енгізілмеген

Efficiency (in Russian) : Эффективность разрабатываемой технологии проявляется в значительном повышении эксплуатационных характеристик деталей, включая увеличение твёрдости поверхностного слоя в 2,5–3 раза и улучшение износостойкости и ресурса работы в 2–3 раза. Технология позволяет оптимизировать расход газов, сокращая эксплуатационные затраты, а также восстанавливать вышедшие из эксплуатации детали без необходимости замены их на новые, что снижает потребление металла и уменьшает переработку. При этом сохраняется геометрия и типоразмеры изделий, обеспечивая совместимость с существующими конструкциями и производственными процессами. Применение метода способствует повышению надёжности оборудования за счёт сокращения простоев и увеличения срока службы обработанных деталей. Разрабатываемая технология соответствует промышленным стандартам и имеет потенциал масштабирования для серийного производства, что делает её значимой как с практической, так и с научно-технической точки зрения.

Efficiency (in Kazakh) : Дамытылып жатқан технологияның тиімділігі бөлшектердің пайдалану сипаттамаларының айтарлықтай жақсаруында көрініс табады, соның ішінде беткі қабат қаттылығының 2,5–3 есе өсуі және тозуға төзімділіктің және жұмыс ресурсының 2–3 есе артуы. Технология газ шығынын оңтайландырып, эксплуатациялық шығындарды азайтуға мүмкіндік береді, сондай-ақ пайдалану мерзімі өткен бөлшектерді жаңа бөлшектерге алмастырмай қалпына келтіруге жағдай жасайды, бұл металл тұтынуды азайтып, қайта өңдеуді төмендетеді. Сонымен қатар, бөлшектердің геометриясы мен типоөлшемдері сақталып, қолданыстағы конструкциялар мен өндірістік процестермен үйлесімділік қамтамасыз етіледі. Әдісті қолдану өңделген бөлшектердің қызмет ету мерзімін ұлғайту арқылы жабдықтың сенімділігін арттыруға ықпал етеді. Дамытылып жатқан технология өнеркәсіптік стандарттарға сәйкес келеді және сериялы өндіріс үшін масштабталу әлеуетіне ие, бұл оны практикалық және ғылыми-техникалық тұрғыдан маңызды етеді.

Field of application (in Russian) : Целевыми потребителями разработанной технологии являются предприятия, ориентированные на производство деталей и оборудования металлургической, машиностроительной и нефтегазовой отраслей.

Field of application (in Kazakh) : Дамытылған технологияның мақсатты тұтынушылары – металлургия, машина жасау және мұнай-газ салаларына арналған бөлшектер мен жабдықтарды өндіруге бағытталған кәсіпорындар.