DOI: https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.040719.29.460

Математична модель оцінки твердості сталі Р6М5

V. I. Kachur

Анотація


Вступ. Оцінювання критеріїв якості інструментальної швидкорізальної сталі Р6М5 неруйнівними методами − актуальне завдання. Це пов’язано з тим, що інструменти з неї використовуються для роботи на різальних, шліфувальних, свердлильних верстатах, оскільки провести натурні іспити на таких деталях не завжди технічно можливо. У статті запропоновано методику оцінювання показників твердості сталі із застосуванням математичного моделювання. Матеріали та методика. Досліджувався вплив елементів хімічного складу сталі Р6М5 на показники твердості із застосуванням методики планування експериментів. Хімічний склад сталі змінювався згідно з прийнятими нормативними документами (ГОСТ 19265). Результати експерименту. Досліджувались робоча область вибраних параметрів (показників елементів хімічного складу) та функції мети (твердості). Діапазон числових значень параметрів робочої зони обмежувався граничними значеннями показників хімічного складу сталі Р6М5. Для побудови матриці планування експериментів обиралися лише ті рядки, по яких була відома інформація про показники твердості з літературних джерел або на основі аналізу експертної інформації. В процесі реалізації матриці планування експериментів отримано регресійну модель оцінювання показників твердості сталі Р6М5 залежно від її хімічного складу. Модель адекватна згідно з критеріями Фішера (F = 1,002) та Кохрена (F = 0,336). На основі аналізу моделі побудовано гістограму впливу елементів хімічного складу на показники твердості, що підтверджується їх фізико-хімічною взаємодією. Встановлено, що найбільше впливають на твердість сталі Р6М5 вуглець (1,050), хром (0,550) та вольфрам (0,275). Висновки. Для сталі Р6М5 шляхом методики планування експериментів отримано модель прогнозу показників твердості залежно від хімічного складу, що сприяє економії матеріально-часових витрат на натурні іспити.


Ключові слова


сталь Р6М5; матриця планування; хімічний склад; математична модель; твердість

Повний текст:

PDF

Посилання


Gulyayev A.P. Metallovedeniye [Metallography].Moscow : Metallurgy Publ., 1986, 542 p. (in Russian).

Bolshakov V. I. Substrukturnoye uprochneniye konstruktsionnykh staley [Substructural strengthening of structural steels].Toronto : Bazilian Press Publ., 1998, 316 p. (in Russian).

Bolshakov V.I., Volchuk V.N. and Dubrov Yu.I. Identifikatsiya mnogoparametricheskikh, mnogokriterial'nykh tekhnologiy i puti ikh prakticheskoy realizatsii [Multiparameter identification, multicriteria techniques and ways of their implementation]. Metaloznavstvo ta termichna obrobka metaliv [Metall Science and Heat Treatment of Metals]. 2013, no 4., pp. 5-11. (in Russian).

Volchuk V.M. and Zhivitsa O.R. Ranzhuvannya elementiv khimichnoho skladu metalu [Ranking of elements of chemical composition of metal]. Visnyk Prydniprovs’koyi derzhavnoyi akademiyi budivnytstva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2018, no. 3, pp. 36–41.

(in Ukrainian).

Volchuk V.M. Issledovaniya vliyaniya khimicheskogo sostava chugunnykh prokatnykh valkov na ikh mekhanicheskiye svoystva [Studies of the influence of the chemical composition of cast iron rolls on their mechanical properties]. Visnyk Prydniprovs’koyi derzhavnoyi akademiyi budivnytstva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovska State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2014, no. 5, pp. 12–18. (in Russian).

Bolshakov V.I., Volchuk V.N. and Dubrov Yu.I. O primenenii imitatsionnogo modelirovaniya v materialovedenii [The application simulated modelling in materials science]. Metaloznavstvo ta termichna obrobka metaliv [Metall Science and Heat Treatment of Metals]. 2015, no. 4. pp. 26−31. (in Russian).

Bolshakov V.I., Volchuk V.M. and Dubrov Yu.I. Regularization of One Conditionally ill-Posed Problem of Extractive Metallurgy. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii [Metal Physics and Newest Technologies]. 2018,

vol. 40, no. 9, рp. 1165−1171.

Bolshakov V.I., Volchuk V.N. and Dubrov Yu.I. K opredeleniyu metriki ob"yekta identifikatsii [To the definition of the identity metric]. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov [Metall Science and Heat Treatment of Metals]. 2016, no. 4, pp. 10–14. (in Russian).

Volchuk V.,KlymenkoI., Kroviakov S. and Orešković M. Method of material quality estimation with usage of multifractal formalism. Tehnički glasnik − Technical Journal. 2018, vol. 12, no. 2, рр. 93-97.

Volchuk V.M. K primeneniyu fraktal'nogo formalizma pri ranzhirovanii kriteriyev kachestva mnogoparametricheskikh tekhnologiy [On the Application of Fractal Formalism for Ranging Criteria of Quality of Multiparametric Technologies ]. Metallofizika i noveyshiye tekhnologii [Metal Physics and Advanced Technologies]. 2017, vol. 39,

no 3, рp. 949-957. (in Russian).

Bolshakov V.I., Volchuk V.M. and Dubrov Yu.I. Osnovy organizatsii fraktal'nogo modelirovaniya [Fundamentals of fractal modeling]. Kyiv : Akademperiodika, 2017, 170 p. (in Russian).

Volchuk V.N. K voprosu o primenenii teorii mul'tifraktalov dlya otsenki mekhanicheskikh svoystv metalla [On the application of the theory of multifractals for the evaluation of the mechanical properties of a metal]. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov [Metall Science and Heat Treatment of Metals]. 2014, no. 3, pp. 12–19.

(in Russian).

Bolshakov V.I., Volchuk V.N. and Dubrov Yu.I. O prognozirovanii kachestva tselevogo produkta v periodicheskikh tekhnologiyakh [Predicting the quality of a desired product in periodic technologies]. Dopovidi Natsionalnoi akademii nauk Ukrainy [Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine]. 2014, no. 11, pp. 77-81.

(in Russian).

Bolshakov Vad.I., Bol’shakov V.I., Volchuk V.N. and Dubrov Yu.I. Systemnyy analiz tekhnolohiyi vyrobnytstva masyvnoho metalevoho lyttya [System analysis techniques of producing solid metal castings]. Visnyk Natsional'noyi akademiyi nauk Ukrayiny [Bulletin of the National Academy of Sciences of Ukraine]. 2015, no. 9, pp. 69–73.

(in Ukrainian).

Volchuk V.M. K opredeleniyu oblasti kompromissa kharakteristik kachestva materialov [By identifying areas compromise performance materials quality]. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov [Metall Science and Heat Treatment of Metals]. 2015, no. 3, pp. 21–25. (in Russian).

Dubrov Yu., Bolshakov V. and Volchuk V. Puti identifikatsii periodicheskikh mnogokriterial'nykh tekhnologiy [Road periodic identification of multi-criteria Technology].Saarbrucken : Palmarium Academic Publishing, 2015, 236 p. (in Russian).

Bolshakov V.I., Volchuk V.N. and Dubrov Yu.I. Identifikatsiya mnogoparametricheskikh, mnogokriterial'nykh tekhnologiy i puti ikh prakticheskoy realizatsii [Multiparameter identification, multicriteria techniques and ways of their implementation]. Metaloznavstvo ta termichna obrobka metaliv [Metall Science and Heat Treatment of Metals]. 2013, no. 4, pp. 5−11. (in Russian).

Bolshakov V.I., Volchuk V.M. and Dubrov Yu.I. Primeneniye teoretiko-informatsionnogo podkhoda dlya identifikatsii struktury metalla [The use of information – theoretic approach to identify the structure of the metal]. Visnyk Prydniprovs’koyi derzhavnoyi akademiyi budivnytstva ta arkhitektury [Bulletin of Prydniprovs’ka State Academy of Civil Engineering and Architecture]. 2014, no. 8, pp. 4–9. (in Russian).

Mishutn А., Kroviakov S., Pishev O. and Soldo B. Modified expanded clay lightweight concretes for thin-walled reinforced concrete floating structures. Technical Journal, 2017, vol. 11, no. 3, pp. 121-124.

Kroviakov S. and Mishutn A. Production technology of modified expanded clay lightweight concrete for floating structures. The Scientific Journal ofCihanUniversity– Sulaimanyia. 2017, vol. 1, no. 4, pp. 2-10.

Dubrov Yu.I., Volchuk V.N. and Bolshakov V.I. Primeneniye ekspertnoy informatsii pri formirovanii aktivnogo eksperimenta v materialovedenii [Application of expert information in the formation of an active experiment in materials science]. Modelirovanie i optimizaciya v materialovedenii : materialy 40-go mezhdunarodnogo seminara po modelirovaniyu i optimizacii kompozitov [Modeling and optimization in materials science : mater. of the 40th Intern. Workshop on modeling and optimization of composites]. 2001, pp. 25−26. (in Russian).

Bolshakov V.I., Volchuk V.N., Deyneko L.N. and Dubrov Yu.I. Kompozitsiya metoda planirovaniya ekstremal'nykh eksperimentov i ekspertnoy informatsii dlya formirovaniya sistemy prognoza kachestva materialov [Composition of a method for planning extreme experiments and expert information for the formation of a material quality prediction system]. Perspektivnyye zadachi inzhenernoy nauki [Perspective tasks of engineering science].Dnepropetrovsk : GAUDEAMUS, 2001, iss. 2, pp. 203-208. (in Russian).


Пристатейна бібліографія ГОСТ


1. Гуляев А. П. Металловедение : монография / А. П. Гуляев. – Москва : Металлургия, 1986. – 542 с.

2. Большаков В. И. Субструктурное упрочнение конструкционных сталей : монография / В. И. Большаков. – Торонто : Базилиан Пресс, 1998. – 316 с.

3. Большаков В. И. Идентификация многопараметрических, многокритериальных технологий и пути их практической реализации / В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров // Металознавство та термічна обробка металів. – 2013. - № 4. – С. 5–11.

4. Волчук В. М. Ранжування елементів хімічного складу металу / В. М. Волчук, О. Р. Живиця // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – 2018. № 3. – С. 36–41. – Режим доступу : https://doi.org/10.30838/J.BPSACEA.2312.250918.36.194

5. Волчук В. Н. Исследования влияния химического состава чугунных прокатных валков на их механические свойства / В. Н. Волчук // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – 2014. - № 5. – С. 12–18. - Режим доступу: http://visnyk.pgasa.dp.ua/article/view/40698.

6. Большаков В. И. О применении имитационного моделирования в материаловедении / В. И. Большаков,
В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров // Металознавство та термічна обробка металів. – 2015. – № 4. – С. 26–31. – Режим доступу : http://mtom.pgasa.dp.ua/article/view/26-31

7. Bolshakov V. I. Regularization of One Conditionally III-Posed Problem of Extractive Metallurgy / V. I. Bolshakov, V. M. Volchuk, Yu. I. Dubrov // Металлофизика и новейшие технологии. – 2018. – Vol. 40, № 9. –
Рр. 1165−1171. – Режим доступу : DOI: 10.15407/mfint.40.09.1165

8. Большаков В. И. К определению метрики объекта идентификации / В. И. Большаков, В. Н. Волчук,
Ю. И. Дубров // Металознавство та термічна обробка металів. – 2016. – № 4. – С. 10–14. – Режим доступу : http://mtom.pgasa.dp.ua/article/view/10-14/85306

9. Volchuk V. Method of material quality estimation with usage of multifractal formalism / V. Volchuk, I. Klymenko, S. Kroviakov, M. Orešković // Tehnički glasnik – Technical Journal. - 2018. - Vol. 12. - № 2. - Pр. 93-97. – Режим доступу: https://hrcak.srce.hr/202359

10. Волчук В. Н. К применению фрактального формализма при ранжировании критериев качества многопараметрических технологий  / В. Н. Волчук // Металлофизика и новейшие технологии. - 2017. - Т. 39. - № 3. - С. 949–957. - Режим доступу: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/130334

11. Основы организации фрактального моделирования : монография / [В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров]. - Киев : Академпериодика, 2017. – 170 с.

12. Волчук В. Н. К вопросу о применении теории мультифракталов для оценки механических свойств металла / В. Н. Волчук // Металознавство та термічна обробка металів. – 2014. - № 3. – С. 12–19. - Режим доступу : http://mtom.pgasa.dp.ua/article/view/12-19

13. Большаков В. И. О прогнозировании качества целевого продукта в периодических технологиях /
В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров // Доповіді НАН України. – 2014. – № 11. – С. 77–81. – Режим доступу : https://doi.org/10.15407/dopovidi2014.11.0771

14. Большаков Вад. І. Системний аналіз технології виробництва масивного металевого лиття /
Вад. І. Большаков, В. І. Большаков, В. М. Волчук, Ю. І. Дубров // Вісник НАН України. – 2015. – № 9. –
С. 69–73. – Режим доступу : http://dx.doi.org/10.15407/visn2015.09.069

15. Волчук В. Н. К определению области компромисса характеристик качества материалов / В. Н. Волчук // Металознавство та термічна обробка металів. – 2015. − № 3. − С. 21−25. – Режим доступу : http://mtom.pgasa.dp.ua/article/view/23-30

16. Пути индентификации периодических многокритериальных технологий : монография / [Ю. Дубров, В. Большаков, В. Волчук]. – Саарбрюккен : Palmarium Academic Publishing, 2015. - 236 с. - Режим доступу : https://www.palmarium-publishing.ru/extern/listprojects

17. Большаков В. И. Идентификация многопараметрических, многокритериальных технологий и пути их практической реализации / В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров // Металознавство та термічна обробка металів. – 2013. - № 4. – С. 5–11.

18. Большаков В. И. Применение теоретико-информационного подхода для идентификации структуры металла / В. И. Большаков, В. Н. Волчук, Ю. И. Дубров // Вісник Придніпровської державної академії будівництва та архітектури. – 2014. – № 8. – С. 4–9. – Режим доступу : http://visnyk.pgasa.dp.ua/article/view/4134

19. Mishutn А. Modified expanded clay lightweight concretes for thin-walled reinforced concrete floating structures / А. Mishutn, S. Kroviakov, O. Pishev, B. Soldo // Technical Journal. - 2017. - Vol. 11, № 3. - Pр. 121-124. – Режим доступу : https://hrcak.srce.hr/186657

20. Kroviakov S. Production technology of modified expanded clay lightweight concrete for floating structures /
S. Kroviakov, A. Mishutn // The Scientific Journal of Cihan University – Sulaimanyia. - 2017. - Vol. 1. - № 4. - Рр. 2-10.

21. Дубров Ю. И. Применение экспертной информации при формировании активного эксперимента в материаловедении / Ю. И. Дубров, В. Н. Волчук, В. И. Большаков // Моделирование и оптимизация в материаловедении : матер. к 40-му междунар. сем. по моделированию и оптимизации композитов. - Одесса : АстроПринт, 2001. - С. 25-26.

22. Большаков В. И. Композиция метода планирования экстремальных экспериментов и экспертной информации для формирования системы прогноза качества материалов / В. И. Большаков, В. Н. Волчук,
Л. Н. Дейнеко, Ю. И. Дубров // Перспективные задачи инженерной науки. - Вып. 2. - Днепропетровск : GАUDEAMUS, 2001. - C. 203-208.