CC BY
37
Onischenko Evgeniy Dmitrievich, undergraduate
(e-mail: [email protected])
Lipetsk State Technical University, Lipetsk, Russia
Shatskikh Igor Ivanovich, Ph.D., Associate Professor
(e-mail: [email protected])
Lipetsk State Technical University, Lipetsk, Russia
METHODOLOGY FOR DEVELOPMENT OF MODULAR TECHNOLOGY MACHINERY OF THE TYPICAL DETAIL OF MACHINE
Abstract:This article discusses the methodology for developing a modular technology for machining a typical machine part of a system; the main stages of the development of modular technology for a typical machine part are listed with the disclosure of the content. Key words: modular technology, machining, typical part of the machine.
УДК 536.74
ВЫБОР МЕТОДОВ ДЛЯ РАСЧЕТА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ИНТЕРМЕТАЛЛИДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ Рыбаков Антон Дмитриевич, аспирант
(e-mail: [email protected]) Альфия Расимовна Луц, к.т.н., доцент
(e-mail: [email protected]) Закамов Дмитрий Васильевич, к.т.н. Самарский государственный технический университет, Россия
(e-mail: [email protected] )
В представленной работе рассматривается подбор методик для вычисления энтропии и теплоёмкости интерметаллидных соединений и проведен расчет показателей вышеупомянутых термодинамических величин для соединений CuAl2, NiAl3, MnAl6.
Ключевые слова: СВС, алюминиевые сплавы, термодинамика, энтропия, теплоёмкость.
Алюминиевые композиты широко используются в ряде отраслей: изделия массового потребления, детали для ответственных устройств авиационной, космической промышленности и т.д. Совместно с традиционными способами получения металлических композиционных материалов распространение получил и ряд современных разработок. Одной из них является самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС) непосредственно в расплаве алюминия [1-6]. Данная технология при использовании стандартного литейного оборудования дает возможность значительно снизить время на изготовление сплава и увеличить производительность без потери качества конечного продукта [7]. С целью прогнозирования СВС, необходимо построение модели термодинамики процесса, где особое внимание уделяется тепловым характеристикам компонентов синтеза.
К числу таких параметров относят: энтальпию и энтропию образования соединений при различных составах и показателей температур, теплоемкость, энергию Гиббса и т.д. Значения показателей термодинамических свойств определяется экспериментальным и теоретическим путем. Однако, в случае с исследованием параметров алюминия и сплавов на его основе возникает ряд трудностей из-за повышенной химической активности алюминия [8-12]. Предпочтительнее прибегать к теоретическому моделированию термодинамических процессов, так как этот метод исследования универсален. Моделирование равновесного состояния в многокомпонентных многофазных химических реагирующих системах применяется для разработки оптимизации многих процессов синтеза неорганических веществ в материаловедении [13].
С целью обеспечения возможности термодинамического моделирования равновесного состояния в многокомпонентных системах для процессов СВС в Институте структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН был создан комплекс программ ТЕРМО. Расчет характеристик равновесия в данной среде осуществляется на основе минимизации термодинамического потенциала системы, алгоритм которого опирается на метод градиентного спуска. ТЕРМО также позволяет расчитать адиабатическую температуру процесса [14]. Комплекс ТЕРМО активно применяется в рамках исследований по СВС.
Ранее в работах СамГТУ при помощи СВС были получены алюмомат-ричные композиты [15-19]. Следующим этапом в данном направлении является изучение влияния легирования алюминиевого СВС-сплава медью, никелем, марганцем. Однако, термодинамические данные интерметалли-дов СиА12, №А13, МпА16, формирующихся в процессе синтеза, отсутствуют в базе данных ТЕРМО. Для получения полной картины термодинамики необходимо сначала рассчитать основные термодинамические параметры, на основе которых ТЕРМО осуществляет построение модели: энтропию и теплоёмкость вышеупомянутых соединений. В связи с этим в рамках данного исследования была поставлена задача: провести приближённый расчёт энтропии и теплоёмкости для интерметаллидных соединений на основе алюминия: СиА12, №А13, МпА16.
Для определения теплоемкости был выбран метод Л.И. Ивановой. Данный метод основывается на простой полуэмпирической формуле, устанавливающую связь между теплоемкостью твердого соединения с температурой первого фазового перехода Тпревр, которую, обычно, принимают за температуру плавления:
ср^т-(22,14 + 8,32^--) , (1)
где т - количество молекул в соединении.
Данный метод выбран по причине его простоты и доступности исходных данных. Он позволяет с низкой погрешностью вычислять теплоем-
кость твердых неорганических соединений. Для 60 интерметаллидных соединений среднеквадратичная погрешность составила ±3,5 % [2]. Количество молекул в соединении СиА12 = 3, №А13 = 4, МпА16 = 7. Температуры первого фазового перехода Тпревр для СиА12, №А13, МпА16 соответственно равны: 863 К, 1127 К, 981 К. Поставив вышеупомянутые значения в формулу, получаем сДСиА12)= 67,456 Дж/моль К, сД№А13)= 89,62 Дж/моль К, Ср(МпА16)= 157,11 Дж/моль К.
Для приближенного расчета стандартной энтропии веществ в твердом состоянии использовался усовершенствованный метод Герца. Данный выбор обусловлен повышенной точностью (±8% по сравнению с обычным, обладающим погрешностью ±22%) [20]. Все необходимые коэффициенты легко рассчитываются на основе имеющихся справочных данных. В основе метода лежит эмпирическая формула, установленная Герцем для элементов и неорганических соединений:
= Кг(М/ср293)1/3т, (2)
где Кг- некоторая постоянная (согласно Герцу Кг == 20,5).
Расчеты также показывают, что Кг остается примерно одинаковой для соединений, принадлежащих к одному и тому же классу веществ. Установлено, что имеется хорошая корреляция между усредненными значениями константы Герца и молярной массой МА элемента, играющего в соединении роль аниона:
КГ= 33,5 ■
S-
(е*-1)2', (3)
где x = 42,4 / МА. Эта зависимость позволяет определять значения Кг с точностью ±1%.
Для CuAl2, NiAl3, MnAl6 значения, согласно методу Герца, соответственно равны 99,25 Дж/к, 127,505 Дж/к, 214,3 Дж/к.
В результате были рассчитаны необходимые для построения модели термодинамики показатели энтропии и теплоёмкости: для CuAl2 cp=67,456 Дж/моль*К и S0298=99,25 Дж/К, для NiAl3 cp=89,62 Дж/моль*К и S0298=127,505 Дж/к, для MnAl6 cp=157,11 Дж/моль*К и S%=214,3 Дж/к. Полученные данные впоследствии были включены в базу данных ТЕРМО для проведения термодинамического моделирования равновесного состояния в многокомпонентных системах для процессов СВС. На их основе были построены феноменологические модели термодинамических превращений для соединений систем Al-Cu, Al-Mn, Al-Ni, которые будут представлены в последующих публикациях.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ по проекту №1748-630695/17.
Список литературы
1. Амосов А.П., Луц. А.Р., Латухин Е.И., Ермошкин А. А. Применение процессов СВС для получения in situ алюмоматричных композиционных материалов, дискретно
армированных наноразмерными частицами карбида титана: Обзор // Известия вузов. Цветная металлургия. - 2016. — №1. — С. 39-49.
2. Белов, Н.А. Перспективные алюминиевые сплавы с повышенной жаропрочностью для арматуростроения как возможная альтернатива сталям и чугунам [Текст] / Н.А. Белов, А.Н. Белов // Арматуростроение.- 2010.- №2.- с. 50-54.
3. Амосов А.П. О применении нанопорошковой продукции азидной технологии СВС для армирования и модифицирования алюминиевых сплавов [Текст] / А.П. Амосов, Ю.В. Титова, Д.А. Майдан, A.A. Ермошкин, И.Ю. Тимошкин // Известия вузов. Цветная металлургия. - 2015.- № 1.- с. 68-74.
4. Y. Birol. In situ synthesis of Al-TiCp composites by reacting K2TiF6 and particulate graphite in molten aluminum [Text]/ Y. Birol // J. of Alloys and Compounds, 454 (2008) 110-117.
5. Прусов Е.С. Современные методы получения литых композиционных сплавов / Е С. Прусов, А.А. Панфилов, В.А. Кечин // Литейщик России, 2011 - №12. - C. 35-40.
6. Lu, L. In situ synthesis of TiC composite for structural application [Text]/ L. Lu, Lai M.O., Yeo J.L. // Composite Structures, 1999.- Vol.47.- P.613-618.
7. Амосов, А. П. Порошковая технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза материалов: Учеб. пособ. [Текст] / А.П. Амосов, И.П. Боровинская, А.Г. Мержанов: Под научной редакцией В.Н. Анциферова// М.: Машиностроение-1, 2007. - 567 с.
8. М.П. Кузьмин, А.И. Бегунов Приближенные расчеты термодинамических характеристик интерметаллидных соединений на основе алюминия // Вестник ИрГТУ. №1 (72). 2013. С. 98-101.
9. Casatti R., Vedani R. Metall Matrix Composites Reinforced by Nano-Particles — A Review // Metals. 2014. — №4. — P. 65-83.
10. Н.А.Белов, А.В.Санников, С.С.Мишуров, В.Д.Белов Влияние кремния на характер кристаллизации и горячеломкость жаропрочного литейного алюминиевого сплава АН2ЖМц// Цветные металлы, № 7, 2011, с. 68-71
11. Ram Naresh Rai. Forming Behavior of Al-TiC In-situ Composites [Text]/ Ram Naresh Rai, A.K. Prasada Rao, G.L. Dutta, M. Chakraborty // Materials Science Forum.-2013.-Vol. 765.- P.418-422.
12. Ding, Hai-min. Influence of Si on stability of TiC in Al melts [Text]/ Hai-min Ding, Xiang-fa Liu // Trans. Nonterrrous Met. China, 2011.- № 21.- P. 1465-1472.
13. Волочко, А. Т. Огнеупорные и тугоплавкие керамические материалы / А. Т. Во-лочко, К.Б. Подболотов, Е.М. Дятлова. — Минск: Беларус. навука, 2013. — 385 с. — ISBN 978-985-08-1640-5.
14. Ширяев, А.В. Инструкция по программе —THERMO [Текст]/ инструкция по применению/ А.В.Ширяев, Е.А. Петрова// М.: ИСМРАН, 1995. - 36 с.
15. Макаренко А.Г., Никитин В.И., Кандалова Е.Г. термодинамический анализ процесса СВС при получении композиционных алюминиевых сплавов // Литейное производство. 1999. №1. С. 38-39.
16. Амосов А.П. Литые СВС-композиты // Литейное производство. 1999. №1. С. 3637.
17. Амосов, А.П. Научно-технические основы применения процессов СВС для создания литых алюмоматричных композиционных сплавов, дискретно армированных наноразмерными керамическими частицами. А.П. Амосов, В.И. Никитин, К.В. Никитин, С.А. Рязанов, А.А. Ермошкин [Текст]/ Наукоемкие технологии в машиностроении. -2013, №8 (26). - С. 3-9.
18. Луц, А.Р. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез модифицирующих лигатур и композиционных сплавов в расплаве алюминия с применением флюсов [Текст]: дисс. ...канд. техн. наук.- Самара.- 2006.- 176 с.
19. Ермошкин А. А. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез литых алюмоматричных композиционных материалов, армированных наночастицами карбида титана: Автореф. ... дис. канд. тех. наук: 01.04.17 / Самара: Самар. гос. техн. ун-т. 2015. — 17.
20. Gurvich L.V. Thermodynamic properties of individual substances: Handbook.: Vol. 3.: Elements B, Al Ga, In, Tl, Be, Mg, Ca, Sr, Ba and their compounds. Part two / Editor and senior author prof. L.V. Gurvich. - Florida: CRC Press, Inc., 1994.380 p.
Rybakov Anton Dmitrievich, graduate student
Samara government technical university, Samara, Russia
(e-mail: [email protected])
Альфия Расимовна Луц, associate professor
Samara government technical university, Samara, Russia
(e-mail: [email protected])
Закамов Дмитрий Васильевич, associate professor Samara government technical university, Samara, Russia (e-mail: [email protected])
This article describes chosen entropy and heat capacity calculating methods for interme-tallic compounds and entropy and heat capacity calculations for CuAl2, NiAl3, MnAl6 compounds.
Kew words: SHS, aluminum alloys, thermodynamics, entropy, heat capacity.
УДК 658.5
ПРОЕКТНЫЙ ПОДХОД К СОЗДАНИЮ ИНТЕГРИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ МЕНЕДЖМЕНТА КАЧЕСТВА И БЕРЕЖЛИВОГО ПРОИЗВОДСТВА АВТОКОМПОНЕНТОВ Степанова Кристина Михайловна, студент (e-mail: [email protected]) Сущев Анатолий Константинович, к.т.н., доцент, действительный член Академии проблем качества Владимирский государственный университет, Россия (e-mail: [email protected])
Рассмотрены вопросы совершенствования управления качеством производства автокомпонентов на основе интеграции системы менеджмента качества, бережливого производства и проектного менеджмента.
Ключевые слова: интегрированная система, качество, бережливое производство, проектный менеджмент, производство автокомпонентов.
Актуальность поставленной темы определяется условиями быстро меняющегося рынка производства автомобилей, увеличением конкуренции, постоянным ростом требований автопроизводителей к поставщикам автокомпонентов, под которые поставщикам необходимо постоянно адаптироваться и улучшать свою деятельность. Обеспечение качества автокомпонентов, поставляемых для предприятий автопроизводителей, в сочетании с высокой эффективностью производства требует от поставщиков автоком-
