Совершенствование процесса восстановления коленчатых валов электролитно- плазменным модифицированием

1.

ВОСТОЧНО-КАЗАХСТАНСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ им. Д. СЕРИКБАЕВА
Международная школа инженерии
Тема PhD докторской диссертации:
«Совершенствование процесса восстановления коленчатых валов
электролитно-плазменным модифицированием»
Гридунов Иван
«8D07104 - Транспорт, транспортная техника и технологии»,
группа 21-DТТ-3a
Научные консультанты:
1. к.т.н., ассоциированный профессор Школы машиностроения НАО
ВКТУ им. Д. Серикбаева Комбаев К.К.
2. Wojciech Wieleba, Professor, Faculty of Mechanical Engineering,
Wroclaw University of Science and Technology

2.

Актуальность работы
Разработка технологии для поверхностного упрочнения шеек коленчатых
валов двигателей внутреннего сгорания (ДВС) автомобилей при проведении
капитального ремонта является актуальной научной и практической задачей в
области транспортной техники.
Коленчатый вал является основной и наиболее нагруженной деталью ДВС
автомоблия. Его эксплуатация происходит под действием высоких
знакопеременных нагрузок, что вызывает износ коренных и шатунных шеек.
Коленчатый вал также является наиболее дорогостоящей деталью, поэтому
его качественный ремонт может значительно снизить эксплуатационные
расходы и увеличить послеремонтный срок службы ДВС. Основными
способом ремонта является шлифовка шеек коленчатого вала в ремонтный
размер, а при большом износе применяют наплавку с последующей расточкой
и шлифовкой. После указанных технологических операций заводской
поверхностный упрочненный слой материала шеек снимается, что снижает
износостойкость коленчатого вала. Одним из перспективных методов
упрочнения стальных поверхностей является метод электролитноплазменного модифицирования, позволяющий создать поверхность детали с
высокими функциональными свойствами в условиях станции технического
обслуживания .
Докторант PhD Гридунов И.Д.
2

3.

Объект исследования
Объектом исследования является метод электролитноплазменного модифицирования поверхности шеек
коленчатых валов автомобиля
Предмет исследования
Предметом исследования являются механические и
физические свойства, макроструктура и микроструктура
поверхности
образцов
коленчатого
вала,
модифицированных электролитно-плазменным методом
Докторант PhD Гридунов И.Д.
3

4.

Цель исследования
Целью диссертационной работы является
совершенствование процесса восстановления
коленчатых валов электролитно-плазменным
модифицированием.
Докторант PhD Гридунов И.Д.
4

5.

Задачи исследования
Задачами данной работы являются:
• изучение опыта научных исследований по теме диссертации;
• разработка и обоснование технологии электролитноплазменного упрочнения шеек коленчатых валов;
• проведение научных исследований технологии электролитноплазменного упрочнения с определением наилучших физикомеханических свойств исследуемых образцов из стали;
• по результатам исследования публикации материалов в
республиканских и зарубежных научных журналах;
• написание диссертационной работы и ее защита согласно ИУП
докторанта.
Докторант PhD Гридунов И.Д.
5

6.

Методы исследования
При выполнении исследовательской работы применялись следующие
методы:
• Анализ микроструктуры стандартным металлографическим методом с
использованием оптического микроскопа;
• Методы исследования нанотвердости и микротвердости по Виккерсу;
• Растровый элементный анализ;
• Рентгнофлоуресцентный спектральный элементный анализ;
• Трибологические испытания поверхности по схеме «штифт-диск»;
• Трехмерная бесконтактная профилометрия поверхности;
• Рентгеноструктурный анализ;
• Обработка экспериментальных данных методами математической
статистики;
• Моделирование с помощью электронно-вычислительных машин.
Докторант PhD Гридунов И.Д.
6

7.

Результаты исследования
1. Проведен литературный обзор с обработкой и систематизацией полученной
информации. Проанализированы существующие методы воостановления и
упрочнения шеек коленчатых валов;
2. Изготовлены образцы (шлифы), вырезанные из шеек коленчатого вала
двигателя КамАЗ-740 с целью проведения исследований;
3. Проведена электролитно-плазменная обработка поверхности подготовленных
образцов;
4. Проведен спектральный микроанализ образцов на растровом электронном
микроскопе JSM-6390LV;
5. Проведены исследования микротвердости поверхности образцов на
микротвердомере DuraScan20;
6. Проведен анализ образцов на рентгенофлуоресцентном анализаторе S1 TITAN
Bruker с технологией SDD детектора;
7. Проведены исследования микроструктуры образцов
на оптическом
микроскопе Olympus BX-51;
8. Проведен рентгеноструктурный анализ на рентгеновском дифрактомере X’Pert
Pro;
9. Проведены трибологические исследования образцов по схеме «штифт-диск» на
сухое и жидкостное трение на высокотемпературном трибометре PC-Operated
High Temperature Tribometer ТНТ-S-АХ0000;
Докторант PhD Гридунов И.Д.
7

8.

Результаты исследований
10. Исследована морфология поверхности дорожек износа на трехмерном
бесконтактном профилометре Micro Measure 3D Station;
11. Проведены измерения нанотвердости и модуля Юнга образцов на
нанотвердомере Nano Hardness Tester NHT-S-AX-000X;
12. Принято участие в VIІІ Международной научно-технической конференции
студентов, магистрантов и молодых ученых «Творчество молодых
инновационному развитию Казахстана»;
13. Принято участие в IX Международной научно-технической конференции
студентов, магистрантов и молодых ученых «Творчество молодых
инновационному развитию Казахстана»;
14. Опубликована научная статья в Вестнике ВКТУ им. Д.Серикбаева, входящем в
ККСОН (Electrolyte-plasma surface treatment of 42XMFA (similar material aisi
4140) structural alloy steel, used for the manufacture of crankshafts of kamaz-740
engines», Bulletin D. Serikbayev of EKTU, Transport №3, D. Serikbayev East
Kazakhstan Technical University, Ust-Kamenogorsk, Kazakhstan, 2022. DOI
10.51885/1561-4212_2022_3_75);
15. Получен патент на полезную модель №7360 «Установка для электролитноплазменной обработки»;
Докторант PhD Гридунов И.Д.
8

9.

Результаты исследований
16. Пройдена первая зарубежная научная стажировка в научнопроизводственной лаборатории «Импульсно-пучковых, электроразрядных
и плазменных технологий» Томского политехнического университета (ТПУ)
(г. Томск, РФ) с 02 по 12 декабря 2022 г.;
17. Пройдена вторая зарубежная научная стажировка во Вроцлавском
университете науки и технологии (г. Вроцлав, Польша) в период с 18
ноября по 05 декабря 2023 г.;
18. Подана статья в журнал «Archives of Civil and Mechanical Engineering»,
входящий в SCOPUS, percentile 81;
19. Идет подготовка к публикации 2х статей в журналах HardwareX (входит в
SCOPUS, percentile 65) и «Вестник ВКТУ» (входит в перечень ККСОН);
20. Идет работа по написанию и редактированию диссертационной работы.
Докторант PhD Гридунов И.Д.
9

10.

Изготовление образцов (шлифов), вырезанных из коленчатого вала двигателя
КамАЗ-740 с целью проведение исследований;
Докторант PhD Гридунов И.Д.
10

11.

Проведение электролитно-плазменной обработки поверхности подготовленных
образцов;
Докторант PhD Гридунов И.Д.
11
11

12.

Проведение спектрального микроанализа образцов на растровом электронном
микроскопе JSM-6390LV
Докторант PhD Гридунов И.Д.
12
12

13.

Проведение исследования микротвердости поверхности образцов на
микротвердомере DuraScan20
Докторант PhD Гридунов И.Д.
13

14.

Проведение анализа образцов на рентгенофлуоресцентном анализаторе S1
TITAN Bruker с технологией SDD детектора;
Докторант PhD Гридунов И.Д.
14

15.

Проведение исследования микроструктуры
оптическом микроскопе Olympus BX-51;
Докторант PhD Гридунов И.Д.
образцов
на
15

16.

Проведение рентгеноструктурного анализа на рентгеновском дифрактомере
X’Pert Pro
Counts
1500
Сталь №2 11.10.22
Iron 22,7 %
Cementite 24,2 %
Chromferide 30,4 %
Iron-alpha 22,7 %
1000
500
0
30
40
50
60
70
80
Position [°2θ] (Copper (Cu))
Докторант PhD Гридунов И.Д.
16

17.

Проведение трибологических исследований по методу «штифт-диск» на
сухое и жидкостное трение на высокотемпературном трибометре PCOperated High Temperature Tribometer ТНТ-S-АХ0000.
Докторант PhD Гридунов И.Д.
17

18.

Исследование морфологии поверхности дорожек износа на
бесконтактном профилометре Micro Measure 3D Station.
Докторант PhD Гридунов И.Д.
трехмерном
18

19.

Измерение нанотвердости и модуля Юнга стальных образцов на
нанотвердомере Nano Hardness Tester NHT-S-AX-000X.
Докторант PhD Гридунов И.Д.
19

20.

Публикация научной статьи в Вестнике ВКТУ им. Д.Серикбаева, входящем в
ККСОН
Докторант PhD Гридунов И.Д.
Докторант PhD Уалханова А.Т.
25

21.

Публикация тезисов в Международных научно-технических конференциях
студентов, магистрантов и молодых ученых «Творчество молодых
инновационному развитию Казахстана» (ВКТУ)
Докторант PhD Гридунов И.Д.
26

22.

Прохождение зарубежных научных стажировок
Докторант PhD Гридунов И.Д.
27

23.

Патент на полезную модель №7360 «Установка для электролитно-плазменной
обработки»
Докторант PhD Гридунов И.Д.
28

24.

Выполнение формальных требований
Количество публикаций в соответствии с требованиями «Правил присуждения ученых степеней»
Мероприятия
Международные научнопрактические конференции
(общее количество)
Международные научнопрактические конференции за
рубежом
Статьи в журналах,
рекомендованных комитетом по
контролю в сфере образования и
науки
Публикация в изданиях,
индексируемых в базах Scopus,
Web of Knowledge
Зарубежная стажировка (Где,
когда)
Участие в НИР грантового
финансирования МОН РК
(название темы, номер темы)
Акты внедрения
Патенты, авторские
свидетельства
Диссертация. Процент
выполнения
Требуе
тся
3
Выпол
нено
2
1
-
3
1
1
-
2
2
-
1
100
70
Описание
Дата
Международные конференции, проводимые на базе Восточно- 2022 - 2025 гг.
Казахстанского
технического университета им. Д. Серикбаева (г. УстьКаменогорск).
Международная конференция, г. Вроцлав
III-IV квартал
2024 г.
1) «Electrolyte-plasma surface treatment of 42XMFA (similar
material aisi 4140) structural alloy steel, used for the
manufacture of crankshafts of kamaz-740 engines», Bulletin D.
Serikbayev of EKTU, Transport №3, D. Serikbayev East
Kazakhstan Technical University, Ust-Kamenogorsk, Kazakhstan,
2022. DOI 10.51885/1561-4212_2022_3_75;
2) «Вестник ВКТУ»;
3) HardwareX, Elsevier, percentile 65;
«Archives of Civil and Mechanical Engineering», Springer Nature,
percentile 81.
2022 г.
1) Научно-производственная лаборатория «Импульснопучковых, электроразрядных и плазменных технологий»
Томского политехнического университета (ТПУ) (г. Томск, РФ);
2) Вроцлавский университет науки и технологии (г. Вроцлав,
Польша)
ПЦФ АР09058518 «Повышение износостойкости материалов
машиностроительной отрасли электролитно-плазменным
модифицированием» Рук-ль: Комбаев К.К.
Патент на полезную модель №7360
«Установка для электролитно-плазменной обработки»
с 02 по 12
декабря 2022 г.
с 18 ноября по
05 декабря
2023 г.
2023 г.
Редакционная работа
III – IV квартал
2024 г.
2024-2025 гг.
2024-2025 гг.
III-IV квартал
2024 г.

25.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!