Анотація до роботи:

Марченко М.В. "Розробка технології контролю якості втулок циліндрів неруйнівним методом". – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.01 – Матеріалознавство. – Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Харків, 2008 р.

Дисертація спрямована на розробку технології неруйнівного контролю якості втулок циліндрів з низьколегованого чавуну для малих суднових двигунів, відлитих відцентровим методом, і бракувальних норм за коерцитивною силою.

Розроблені бракувальні норми дозволяють виключити брак, підвищити довговічність машин в експлуатації, коректувати технологічний процес виробництва втулок. Використання цього методу також скоротить витрати та число втулок, що йдуть в лом при відборі з них зразків для руйнуючих методів контролю у виробництві.

Для встановлення зв'язку між приймальними характеристиками, що існує в даний час (більша частина яких відноситься до стаціонарного лиття), та неруйнівним контролем якості втулок циліндрів, які відливаються відцентровим методом, використано комплексний підхід. Аналізували вплив на показники твердості, міцності і коерцитивної сили долі продуктів розпаду аустеніту, цементиту, форми, розмірів і кількості графіту. Оцінювали ступінь впливу як окремих структурних складових металевої матриці, так і їх поєднання.

Запропоновані рекомендації, щодо технології модифікування сплаву. Це дозволило підвищити вихід годної продукції втулок на 12%.

На основі виконаних досліджень розроблено стандарт СОУ 29.32.4-37-532:2007 на неруйнівний контроль якості магнітним методом деталей, що дозволяє здійснювати 100% контроль втулок циліндрів по коерцитивній силі.

1. Діючі системи контролю якості втулок циліндрів передбачають оцінку властивостей руйнівним методом на одному представнику від партії (плавки), тому в експлуатацію вони можуть потрапляти з дефектами та відхиленнями від вимог технічних умов по структурі, твердості, міцності, а також пористості.

Для підвищення якості деталей, впровадженням 100%-ного контролю, з подальшим коректуванням технологічного процесу, доцільно використовувати неруйнівні методи, зокрема коерцитивна сила. У зв'язку з цим робота, яка спрямована на розробку методу контролю, згідно бракувальних норм, виявлення деталей з відхиленнями, встановлення чинників невідповідності вимогам з подальшим коректуванням технологічного процесу їх виробництва, може бути віднесена до важливих і актуальних.

2. Комплексними методами аналізу макро- та мікроструктури втулок, отриманих відцентровим литтям, встановлено зв’язок між коерцитивною силою та існуючими показниками оцінки якості – твердістю та міцністю. Показано, що найбільший вплив на властивості матеріалу створює металева матриця.

Встановлено, що при розкиді значень твердості на одній втулці, який не перевищує 5-12%, деталі відповідають вимогам ТУ і не відповідають – у разі відхилень 16-23%. Проміжні показники розкиду характеризуються нестабільною структурою і рівнем твердості.

Оцінено вплив структурних складових матриці (продуктів розпаду аустеніту) на властивості чавуну. Отримані залежності, що описують ступінь їх зв'язку з властивостями. Найбільший вплив має та складова, частка якої максимальна.

3. Запропонована шкала форм графіту, що кристалізуються при відцентровому литті, на основі статистичних досліджень. Вона включає не тільки ті, що найчастіше зустрічаються, але і такі, які виділяються в дефектних зонах (поблизу цементиту, пор, неметалевих включень).

Показано, що на рівень коерцитивної сили впливають як форма, так і кількість графіту. Найбільш грубі виділення графіту знижують і рівень твердості.

Отримані залежності, що описують вплив кількості різних форм графіту в поверхневій і внутрішній зонах втулок. Так, рівень коерцитивної сили в зовнішньому шарі визначається часткою міждендритного графіту, а у внутрішньому – грубими і гілчастими виділеннями.

4. При розробці бракувальних норм встановили можливі причини відхилення основних чинників: структури, твердості, міцності і залежної від них коерцитивної сили. Показано, що якісно вибрана вибірка, період контролю після лиття, місце контролю знижують помилку в показниках на 12%. Помилка оператора в проведенні вимірювань може досягати 2,6%. Засоби вимірювання, їх настройка можуть вносити помилку до 18%. Помилка у показниках коерцитивної сили від намагніченості втулки не перевищує 1,5-4,5%.

Забезпечення вимірювального процесу вимагає стабільного навколишнього середовища (температура об'єкту вимірювань не повинна перевищувати 50^оС).

Для втулок зі стабільними властивостями оцінку коерцитивної сили можна проводити по зовнішній поверхні втулки відповідно до залежності:

Н_{с к.} = 1,12 Н_{с ц.},

5. Дослідженнями встановлено, що наявність в відхиленнях показників твердості і міцності пов’язані зі структурою. Так при мінімальній кількості графіту (< 8%) та наявності цементиту (>4%), появі нагромаджень неметалевих включень коерцитивна сила зростає >19 А/см та перевищує вимоги ТУ по твердості (> 269 НВ). Наявність пор та появі фериту знижують твердість (< 217НВ) і цим показникам відповідає коерцитивна сила на рівні < 15,9 А/см.

6. Забезпечення заданої по ТУ твердості 217-269 НВ стійко гарантують показники коерцитивної сили в інтервалі 15,9-19,0 А/см. При цьому допустимі інтервали змінності твердості і коерцитивної сили практично однакові. Такі значення коерцитивної сили забезпечують і вимоги по рівню міцності.

Показано, що характеристика міцності менш чутлива до наявності пор, фериту, цементиту, неметалевих включень, ніж коерцитивна сила. Так, згідно вимог ТУ рівень міцності має задовольняти значенням у_В 294 МПа, а, як показали дослідження, у цей діапазон входять втулки з дефектами.

7. На основі виконаних досліджень розроблено стандарт СОУ 29.32.4-37-532:2007 "Неруйнівний контроль якості магнітним методом деталей при їх виробництві, технічному обслуговуванні та ремонті". На цей метод одержано патент України № 30541, який забезпечує здійснення 100% контролю якості втулок циліндрів по коерцитивній силі.

Розроблені бракувальні норми дозволяють виключити брак, підвищити довговічність машин в експлуатації, коректувати технологічний процес виробництва деталей. Використання цього методу також скоротить витрати число втулок, що йдуть в лом при відборі з них зразків для руйнуючих методів контролю у виробництві.

Запропоновані рекомендації, щодо технології модифікування сплаву. Це дозволило підвищити вихід годної продукції втулок на 12%.

Економічний ефект від впровадження такого методу при виробництві тільки 1000 шт. втулок складе 280 тис. грн.

Публікації автора:

1. Марченко М.В. Об аномалиях формирования карбидной фазы в высокоуглеродистых сплавах. / Т.С. Скобло, М.В. Марченко //Вісник харківського технічного університету сільського господарства. – Випуск № 8. – Харків 2001. – С.95-99. (Дослідження впливу термічної обробки і пластичної деформації на рівень мікротвердості включень цементиту).

2. Марченко М.В. Влияние включений графита на коэрцитивную силу. / Т.С.Скобло, В.М. Власовец, М.В. Марченко // Вісник харківського технічного університету сільського господарства. – Випуск № 21. – Харків 2003. – С.343-348. (Виконано аналіз форм графіту, що формується у втулках циліндрів з низьколегованих чавунів при відцентровому литті).

3. Марченко М.В. Оценка качества центробежнолитых втулок цилиндров судовых двигателей по коэрцитивной силе. / Т.С. Скобло, М.В. Марченко //
Вісник Східноукраїнського національного університету імені Володимира Даля. – Випуск № 11. – 2003. – С.204-209. (Досліджено взаємозв'язок основних якісних показників втулок циліндрів: твердість і міцність - коерцитивна сила).

4. Марченко М.В. Анализ факторов, влияющих на качество и износостойкость гильз цилиндров из серого чугуна. / Т.С. Скобло, М.В. Марченко/ Труды 8-й Международной научно – технической конференции "Физические и компьютерные технологии". – 2003. – С.173-176. (Виконано аналіз впливу різних факторів на якість гільз та втулок циліндрів).

5. Марченко М.В. Методика определения качества втулок из серого чугуна без термической обработки и, закаленные ТВЧ неразрушающим методом контроля по коэрцитивной силе. / Т.С. Скобло, М.В. Марченко, Н.Г. Поздняков // Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов. ОТТОМ-5. – 2004. – С.52-55. (Визначено основні принципи нестабільності твердості і коерцитивної сили у втулках циліндрів).

6. Марченко М.В. Влияние неметаллических включений на прочность и твердость гильз цилиндров. Оценка дефектных зон методом неразрушающего контроля по коэрцитивной силе. / М.В. Марченко // Вісник харківського технічного університету сільського господарства. – Випуск № 24. – Харків 2004. – С.140-144.

7. Марченко М.В. Экономическая эффективность от улучшения качества выпускаемой продукции и этапы достижения высокого качества. / М.В. Марченко // Труды 9-й Международной научно – технической конференции "Физические и компьютерные технологии". – 2004. – С.164-168.

8. Марченко М.В. Оценка прочности втулок цилиндров и факторы, влияющие на её уровень. / Скобло Т.С., Сидашенко А.И., Марченко М.В. // Труды 10-й Международной научно – технической конференции "Физические и компьютерные технологии". – 2004. – С.117-120. (Оцінений вплив пор, неметалевих включень на рівень міцності чавуну).

9. Оценочные нормы качества втулок цилиндров из серого чугуна. / [Скобло Т.С., Сидашенко А.И., Власовец В.М., Марченко М.В., Безлюдько Г.Я.] // Оборудование и инструмент для профессионалов.– 2004.– № 10. – С. 34-39. (Визначено граничні параметри коерцитивної сили, які відповідають значенням твердості згідно з вимогами технічних умов).

10. Марченко М.В. Влияние модификатора и легирующих элементов на качество и свойства втулок цилиндров малых судов и оценка их по коэрцитивной силе. / Т.С. Скобло, В.М. Власовец, М.В. Марченко // Вісник харківського технічного університету сільського господарства. – Випуск № 33. – Харків, 2005 – С.10-15. (Встановлено вплив хімічного складу на якість втулок циліндрів і зміни коерцитивної сили).

11. Марченко М.В. Анализ качества втулок цилиндров малых судовых двигателей на основе структурного фактора. / М.В. Марченко // Вісник харківського технічного університету сільського господарства. – Випуск № 42. – Харків, 2006. – С.120-130.

12. Марченко М.В. Анализ условий работы втулок цилиндров и влияние их качество на эффективность применения. / М.В. Марченко // Вісник харківського технічного університету сільського господарства. – Випуск № 47. – Харків 2006. – С.84-89.

13. Марченко М.В. Влияние количества и формы включений графита на коэрцитивную силу. / Скобло Т.С., Марченко М.В. // Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов. ОТТОМ-7. – 2006. – С.312-320. (Визначено вплив кількості і форми графіту на показники твердості і коерцитивної сили).

14. Марченко М.В. Методика оценки прочности гильз цилиндров. / Т.С. Скобло, А.А. Науменко, В.М. Власовец, М.В. Марченко // Сб.: Опыт, проблемы и перспективы развития технического сервиса сельскохозяйственной техники. Белорусский государственный аграрный технический университет. – Минск, 2006. – С.177-183. (Визначено внесок різних структурних складових на показники коерцитивної сили).

15. Неруйнівний контроль якості магнітним методом деталей при їх виробництві, технічному обслуговуванні та ремонті: СОУ 29.32.4-37-532:2007.
/[ Автухов А.К., Безлюдько Г.Я., Власовець В.М., Марченко М.В., Поздняков М.Г., Сідашенко О.І., Скобло Т.С., Сиромятников П.С.] – [Чинний від 2008-03-01]. – К.:Держспоживстандарт України, 2008. –27 с. (Національний стандарт України). (Проведені дослідження з визначення бракувальних норм втулок циліндрів по коерцитивній силі).

16. Марченко М.В. Определение измерительного процесса при замере коэрцитивной силы во втулках цилиндров на стабильность средних значений и размахов. / Т.С. Скобло, А.И. Сидашенко, М.В. Марченко // Труды 13-й Международной научно – технической конференции "Физические и компьютерные технологии". – 2007. – С. 48-52. (Проведені дослідження вимірювального процесу на стабільність середніх значень і розмахів показників якості).

17. Пат. 30541 України. Спосіб контролю властивостей виробів з залізовуглецевих сплавів неруйнівним магнітним методом. / [ Безлюдько Г.Я., Власовець В.М., Марченко М.В., Поздняков М.Г., Сідашенко О.І., Скобло Т.С., Сиромятников П.С.], № u200713586; заявл. 05.12.2007; опубл. 25.02.2008, Бюл. №4. (Розробка технології та підходів до вимірювального процесу).