Preview

Вектор науки Тольяттинского государственного университета

Расширенный поиск

Опубликовано: 28.12.2018

№ 4 (2018)
Скачать выпуск PDF
6-11 46
Аннотация

Повышение эксплуатационных характеристик бетонов – и в первую очередь прочности на сжатие и изгиб – является весьма актуальной задачей. Ее традиционно решают путем модифицирования бетона различными продуктами химической промышленности органического и неорганического происхождения. В последнее десятилетие в качестве модификаторов активно используют наноматериалы, в том числе углеродные. Наиболее перспективными модификаторами являются малослойный графен и оксид графена. Малослойный графен можно получать в промышленных масштабах с использованием жидкофазной сдвиговой эксфолиации кристаллического графита. Данная технология принципиально отличается от технологии получения малослойного графена из оксида графита, поскольку в ней не используются сильные кислоты и ультразвуковая обработка, что в десятки раз снижает себестоимость готового продукта. В статье приведены результаты исследования процесса модифицирования цементных смесей малослойным графеном, полученным жидкофазной сдвиговой эксфолиацией графита. Модифицирование осуществляли путем использования в качестве воды затворения суспензии, с концентрациями малослойного графена по отношению к цементу от 0,02 до 0,07 %. Для определения прочностных характеристик цемента изготавливали образцы-балочки размером 40×40×160 мм. Цементные растворы и образцы готовили в полном соответствии с ГОСТами. Образцы испытывали на сжатие и трехточечный изгиб. Экспериментально установлено, что максимальная относительная прочность достигается при концентрации 0,05–0,06 мас. % (по отношению к цементу) и дальнейшее увеличение концентрации не приводит к увеличению прочности. В частности, прочность на сжатие повышается в 1,7–2,5 раза, а на изгиб – в 1,2–1,5 раза. Особо следует отметить, что по мере увеличения прочности на сжатие контрольного образца (не модифицированного малослойным графеном) эффективность модифицирования снижается.

12-17 53
Аннотация

: Проблема изучения деформации пористых тел и пластичности их материалов является актуальной, так как связана с изготовлением деталей сложной формы с использованием широких возможностей горячей штамповки (ГШ). В этом случае к пластичности пористого материала предъявляют повышенные требования, так как возникающие дефекты могут не устраняться на конечных стадиях ГШ, что снижает прочностные характеристики. Наличие сведений о пластических свойствах пористого материала в нагретом состоянии позволяет правильно разрабатывать технологию ГШ деталей сложной формы.

В работе исследован такой структурный дефект порошковых материалов, как пористость. Изучено его влияние на механические свойства материалов. Проанализированы закономерности изменения этих свойств в интервале температур вязко-хрупкого перехода. Проведены механические испытания порошковых образцов с выявлением основных зависимостей механических свойств от пористости в интервале температур вязко-хрупкого перехода. Подобраны основные режимы деформации, при которых исследуется трещиностойкость. Установлены основные факторы, влияющие на особенности вязко-хрупкого перехода в порошковых материалах, описаны явления, при которых происходит трещинообразование, а также приведены подробные описания этого процесса.

Обнаружен характер изменения температуры хладноломкости прочности (ТХН) и температуры хладноломкости пластичности (ТХВ): если ТХН с ростом пористости повышается, то ТХВ при том же условии понижается. Так, при пористости образцов 3–5 % ее величина в зависимости от типа порошка составляет 100–150 K, а при пористости 10–15 % она для всех порошков ниже 77 К.

18-23 52
Аннотация

При эксплуатации, длительном хранении и транспортировании через различные климатические зоны металлические изделия подвергаются атмосферной коррозии, которая ежегодно ведет к миллиардным убыткам. Одним из наиболее прогрессивных и эффективных методов борьбы с коррозией металлов является применение летучих ингибиторов коррозии, которые отличаются высокой упругостью пара, способностью насыщать своими парами замкнутое пространство, адсорбироваться поверхностью металла и тормозить коррозионные процессы. Носителями летучих ингибиторов являются полиэтиленовые пленки, крепированные бумаги, комбинированные материалы. Целью работы стало исследование комплекса эксплуатационных свойств полипропиленовых ламинированных тканей, применяемых для упаковывания оцинкованных металлоизделий. Эти ткани обладают рядом достоинств: долговечностью, влагостойкостью, они легко свариваются и сшиваются. В работе проведены сравнительные исследования различных свойств новых упаковочных материалов для металлопродукции, осуществлен выбор наиболее эффективного материала. Исследованы физико-механические и барьерные свойства полипропиленовой ламинированной ткани с летучим ингибитором коррозии и без него. Проведена оценка защитной способности полипропиленовых ламинированных тканей по отношению к оцинкованной проволоке. Испытания проводились по стандартным методикам, содержание ингибитора определялось методом синхронного термического анализа и методом фирмы “Walki Wisa”. Сравнительными исследованиями установлено, что полипропиленовая ламинированная ткань с ингибитором коррозии CORTEC обладает более высокими прочностными (в том числе при расслаивании) и деформационными свойствами, лучшей противокоррозионной защитной способностью. Она характеризуется меньшими значениями водопоглощения и паропроницаемости. В работе предложены рекомендации по улучшению качества полипропиленовой ламинированной ткани для антикоррозионной защиты оцинкованных металлоизделий.

24-32 52
Аннотация

Представлены результаты эксперимента по обработке кольцевых заготовок из стали ХВГ, предварительно закаленных до твердости HRC 55. Данный материал применяется для изготовления режущего и мерительного инструмента с высокими требованиями к точности размеров и отсутствию коробления после термической обработки. Эксперимент представлял собой подрезку торца кольца на станке модели 16Б16Т1С1 резцом, оснащенным пластиной из кубического нитрида бора без применения смазывающе-охлаждающей жидкости. В ходе трехфакторного эксперимента варьировали скорость резания, подачу и глубину резания. Для более широкого промышленного применения твердое точение требует дополнительных исследований, связанных с изучением особенностей формирования стружки, выявления зависимостей сил резания и температуры в зоне резания от режима обработки. Исследовался процесс стружкообразования и качество обработанной поверхности. Проведена систематизация видов стружки в зависимости от режимов резания. Основным технологическим фактором, определяющим вид стружки, является скорость резания. При ее возрастании вид стружки меняется от сливной, через переходную форму, к стружке надлома. При увеличении вида стружки видно отчетливое разделение стружки на сегменты. Они при увеличении скорости резания становятся более выраженными, что ведет к изменению ее характера. При критическом значении скорости стружка от элементной переходит к стружке надлома. Динамическая составляющая силы резания, связанная с процессом стружкообразования, при этом растет. Такое изменение динамики процесса резания сопровождается соответствующими следами от инструмента на обработанной поверхности. Устойчивый характер стружкообразования способствует формированию поверхности с регулярным микрорельефом минимальной высоты. Повышение динамичности стружкообразования при увеличении скорости резания приводит к формированию муара на обработанной поверхности. Выявлены оптимальные с точки зрения производительности, качества поверхности и типа стружки режимы обработки. Полученные результаты могут быть использованы для организации автоматизированного производства с использованием станков с ЧПУ и автоматических линий.

33-39 58
Аннотация

Для повышения эффективности работы газового оборудования предложено техническое решение устройства для принудительной ионизации газового топлива. Принцип его работы основывается на использовании метода сжигания обедненного ионизированного газового топлива в электрическом поле. Предложенный метод обеспечивает максимальное сгорание газового топлива, снижение тепловых потерь на нагрев воздуха, сажеобразования на поверхностях теплообмена, термического сопротивления, а также полноту химического сгорания.

Новизной технического решения является создание каталитического электрического поля за счет включения в конструкцию газовой плиты ионизирующего устройства, подающего на электроды напряжение 7 кВ, силой тока 2…3 мА. Дополнительная электризация газового топлива обеспечивает образование кулоновских сил, интенсифицирует горение, а за счет электроконвекции повышается конвективный теплообмен.

Конструкция устройства предусматривает размещение электродов на расстоянии 50 мм друг от друга. Электроды запитаны от источника напряжения (высоковольтного трансформатора, через выпрямитель). Крепление электродов выполнено с использованием кольцевых фарфоровых изоляторов. Конструктивные изменения плиты обеспечивают повышение температуры факела и мощность излучения не только в видимом и инфракрасном диапазоне, но и в ультрафиолетовом. Дополнительная электролизация топливной смеси и ускорение скорости ее горения достигается за счет ионизации.

Экспериментальные исследования по определению характеристик процессов горения газового топлива (изобутан (CH3–CH(CH3)–CH3) – 72 %, бутан (CH3–CH2–CH2–CH3) – 22 %, пропан (С3Н8) – 6 %) в электрическом поле переменной напряженности позволили установить, что конструктивное решение обеспечивает повышение температуры жарочного настила на 39 %, теплоотдачи в 2 раза, коэффициента полезного действия на 22 %, снижение оксидов углерода на 31…36 %, расхода газового топлива на 26 % при приготовлении пищи.

40-47 47
Аннотация

Современные программные комплексы, моделирующие процесс сварки, не охватывают всей ее специфики. Например, они слишком громоздки для применения при автоматическом регулировании провара по математической модели. Для этой цели предлагается использовать математическую модель распространения тепла в деталях от нормально-кругового источника тепла, действующего на поверхности плоского слоя. Коэффициенты такой модели должны определяться по экспериментам, приближенным к условиям решаемой задачи (метод приведения). Представлены результаты наплавки точек на пластине из высоколегированной стали 12Х18Н10Т толщиной 4 мм на весу. Для записи во времени тока сварочной дуги в среде аргона с неплавящимися электродами использовали регистратор. Относительные отклонения диаметров точек от среднего значения проверяли на соответствие закону нормального распределения. Установлено, что отклонения формы точек от окружности не отвечают этому закону. По средним диаметрам полученных точек проводили прогнозирования глубины провара, которую определяли по макрошлифам с увеличением 20. При этом использовали несколько значений осевого теплового потока источника тепла: 2800, 3500 и 4200 Вт/см2. Значение коэффициента температуропроводности принималось по литературным данным усредненным а=0,04 см2/с. По диаметрам точек рассчитывали эффективную мощность сварочной дуги и удельную эффективную мощность на 1 А сварочного тока. По средней удельной мощности рассчитывали глубину проплавления точек. Наилучшая сходимость расчетных и опытных данных получена при осевом тепловом потоке 2800 Вт/см2 и составляет в среднем около 5 % по абсолютной величине. Аналогичные результаты получены при прогнозировании диаметров точек по глубине провара. Таким образом, разработана методика определения трех коэффициентов модели для использования их при автоматическом регулировании процесса сварки.



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2073-5073 (Print)
ISSN 2712-8458 (Online)