The object of research, development or design (in Russian) : цельнокатаные вагонные колеса, изготовленные по Межгосударственному стандарту ГОСТ 10791-2011

The object of research, development or design (in Kazakh) : мемлекетаралық ГОСТ 10791-2011 стандартына сәйкес жасалған тұтас илектелген вагон дөңгелектері

Aim of work (in Russian) : повышение износостойкости и контактно-усталостной прочности колесной стали градиентным упрочнением поверхностного слоя плазменной закалкой.

Aim of work (in Kazakh) : доңғалақтың тозуға төзімділігі мен контактілі-шаршау беріктігін арттыру плазмалық сөндірумен беткі қабаттың градиентті қатаюы болды.

Методы исследования (на русском) : методы механических испытаний, измерения микротвердости структурных и фазовых составляющих, методы оптической и электронной микроскопии, количественной металлографии, методы математической обработки экспериментальных результатов с определением доверительного интервала измерений и количественной оценки погрешности.

Методы исследования (на казахском) : механикалық сынау әдістері, құрылымдық және фазалық құрамдас бөліктердің микроқаттылығын өлшеу, оптикалық және электрондық микроскопия, сандық металлография әдістері, өлшеудің сенімділік аралығын анықтаумен және қатені сандық бағалаумен эксперименттік Нәтижелерді математикалық өңдеу әдістері.

Obtained results and novelty (in Russian) : Установлена зависимость объемной доли границ зерен и тройных стыков от размера зерна материала (при толщине границы зерна 1 нм) с иллюстрацией как изменяются ключевые параметры структуры материала при уменьшении размера зерна. Разработана математическая модель процесса плазменной закалки железнодорожных колес с применением метода планирования активного эксперимента типа ПФЭ-24 - полного факторного эксперимента из четырех факторов на двух уровнях для оптимизации режимов процесса поверхностного градиентного упрочнения. Полученное ypaвнeниe peгpeccии позволяет пpeдcкaзaть нaпpaвлeниe измeнeния пapaмeтpa oптимизaции пpи измeнeнии выбpaнныx фaктopoв. Проведены комплексные экспериментальные исследования технологических параметров плазменной обработки (силы тока плазменной дуги, диаметра и расхода плазмообразующего сопла, скорости обработки, расстояния между срезом сопла и обрабатываемой поверхностью) на глубину и ширину закаленной упрочненной зоны. Показано, что влияние силы тока на размеры зоны упрочнения значительно превышает влияние других параметров, что указывает на ее роль как основного регулируемого (контролируемого) параметра процесса плазменной закалки.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Астық шекаралары мен үштік буындардың көлемдік үлесінің материал дәнінің мөлшеріне (астық шекарасының қалыңдығы 1 нм) тәуелділігі астық мөлшері азайған кезде материал құрылымының негізгі параметрлері қалай өзгеретінін суреттей отырып анықталды. Беттік градиентті қатайту процесінің режимдерін оңтайландыру үшін екі деңгейдегі төрт фактордан тұратын толық факторлық эксперимент-PFE - 24 типті белсенді экспериментті жоспарлау әдісін қолдана отырып, теміржол дөңгелектерін плазмалық қатайту процесінің математикалық моделі жасалды. Алынған регрессия теңдеуі таңдалған факторлар өзгерген кезде оңтайландыру параметрінің өзгеру бағытын болжауға мүмкіндік береді. Плазмалық өңдеудің технологиялық параметрлеріне (плазмалық доғаның ток күші, плазмалық саптаманың диаметрі мен шығыны, өңдеу жылдамдығы, саптаманың кесіндісі мен өңделетін бет арасындағы қашықтық) шыңдалған қатайтылған аймақтың тереңдігі мен еніне кешенді эксперименттік зерттеулер жүргізілді. Ток күшінің қатаю аймағының өлшемдеріне әсері басқа параметрлердің әсерінен едәуір асып түсетіні көрсетілген, бұл оның плазмалық сөндіру процесінің негізгі реттелетін (бақыланатын) параметрі ретіндегі рөлін көрсетеді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Нами совместно с ООО «Плазмацентр» (г. Санкт-Петербург) проведены масштабные исследования влияния основных технологических параметров плазменной закалки на качественные показатели упрочненного слоя детали с обоснованием оптимальных режимов обработки. Объектом исследования в работе является цельнокатаное железнодорожное колесо из углеродистой конструкционной стали следующего химического состава, %: 0,55-0,65 С; 0,5-0,90 Mn; 0,20- 0,42 Si; 0 0,10 V; не более 0,04Р (ГОСТ 10791-2011). Имеются подтверждения того, что повышенное содержание углерода (в рамках ГОСТ), обеспечивает, с одной стороны, необходимую износостойкость и контактную выносливость (трещиностойкость), с другой стороны, снижает теплостойкость. Исследования выполнены на мобильной сертифицированной установке плазменной закалки УДГЗ-200, обеспечивающей бесконтактное зажигание дуги, плавную регулировку тока закалки и продувку газа до начала закалки и после ее окончания. Для закалки поверхносного слоя колеса применяли электрод с закругленным торцом и керамическое сопло внутренним диаметром 12 мм (ГОСТ 859-98). Установка оснащена регулятором расхода плазмообразующего газа с указателем расхода АР-40, предназначенном для понижения давления газа, поступающего из баллона и автоматического поддержания постоянным заданного расхода. Плазматрон рассчитан на силу тока 220-250 А, что вполне достаточно для целей поверхностной обработки.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Біз "Плазмацентр" ЖШҚ-мен (Санкт-Петербург қ.) бірлесіп, плазмалық сөндірудің негізгі технологиялық параметрлерінің оңтайлы өңдеу режимдерін негіздей отырып, бөлшектің қатайтылған қабатының сапалық көрсеткіштеріне әсері туралы ауқымды зерттеулер жүргіздік. Жұмыстағы зерттеу объектісі мынадай химиялық құрамдағы көміртекті конструкциялық болаттан жасалған тұтас илектелген теміржол дөңгелегі болып табылады,%: 0,55-0,65 С; 0,5-0,90 Mn; 0,20 - 0,42 Si; 0 0,10 V; 0,04 Р аспайды (ГОСТ 10791-2011). Көміртектің жоғарылауы (ГОСТ шеңберінде) бір жағынан қажетті тозуға төзімділікті және жанасуға төзімділікті (жарыққа төзімділік), екінші жағынан, жылуға төзімділікті төмендететінін растайды. Зерттеулер доғаның жанасусыз тұтануын, сөндіру тогын тегіс реттеуді және сөндіру басталғанға дейін және ол аяқталғаннан кейін газды үрлеуді қамтамасыз ететін UDGZ-200 мобильді сертификатталған плазмалық сөндіру қондырғысында орындалды. Дөңгелектің беткі қабатын қатайту үшін дөңгелек ұшы бар электрод және ішкі диаметрі 12 мм керамикалық саптама қолданылды (ГОСТ 859-98). Қондырғы цилиндрден келетін газ қысымын төмендетуге және белгіленген шығынды автоматты түрде ұстап тұруға арналған AR-40 Шығыс көрсеткіші бар плазма түзетін газ шығынын реттегішпен жабдықталған. Плазматрон 220-250 А ток күшіне арналған, бұл беттік өңдеу мақсаттары үшін жеткілікті.

Level of implementation (in Russian) : Планируется подача патента на изобретение.

Level of implementation (in Kazakh) : Өнертабысқа патент беру жоспарлануда.

Efficiency (in Russian) : Поверхностный плазменный способ упрочнения характеризуется меньшей стоимостью, доступностью необходимого оборудования, экологичностью и экономической эффективностью использования, большими размерами (глубины и ширины) упрочняемой зоны, что является преимуществом плазменной закалки перед существующими новыми методами поверхностного упрочнения концентрированным потоком энергии (лазерной, электронно-лучевой, катодно-ионной). Причем, эти преимущества без проблем могут быть реализованы в условиях типового производственного помещения, поскольку поверхностная плазменная обработка технически легче выполнима в сравнении с традиционными способами объемной и поверхностной термической обработки

Efficiency (in Kazakh) : Беттік плазмалық қатайту әдісі төмен шығындармен, қажетті жабдықтың қолжетімділігімен, экологиялық таза және экономикалық пайдалану тиімділігімен, қатайтылатын аймақтың үлкен өлшемдерімен (тереңдігі мен ені) сипатталады, бұл плазмалық қатайтудың концентрацияланған энергия ағынымен (лазерлік, электронды-сәулелік, катодты-иондық) беттік қатайтудың қолданыстағы жаңа әдістеріне қарағанда артықшылығы болып табылады. Сонымен қатар, бұл артықшылықтарды стандартты өндірістік үй-жайларда еш қиындықсыз жүзеге асыруға болады, өйткені беттік плазмалық өңдеу дәстүрлі көлемді және беттік термиялық өңдеу әдістерімен салыстырғанда техникалық тұрғыдан оңайырақ

Field of application (in Russian) : Инжиниринг и технологии, инжиниринг материалов, междисциплинарное материаловедение.

Field of application (in Kazakh) : Инжиниринг және технологиялар, материалдар инжинирингі, пәнаралық материалтану.