Proceedings of Petersburg Transport University Proceedings of Petersburg Transport University Известия Петербургского университета путей сообщения 1815-588X 2658-6851 55851 10.20295/1815-588X-2022-4-727-735 Современные технологии - транспорту HIGH TECHNOLOGIES FOR TRANSPORT Современные технологии - транспорту Modeling of Heat Treatment Processes in QFORM Heat Treatment Module Моделирование процессов термической обработки в модуле QFORM Heat Treatment Воробьев Александр Алфеевич Vorob'ev Aleksandr Alfeevich nttk@pgups.ru

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Крутько Андрей Александрович Krutko Andrey Alexandrovich aakrutko@omgtu.ru

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Бадамшин Артем Маратович Badamshin Artem Maratovich Artembadamschin@Mail.ru Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I Санкт-Петербург Россия Emperor Alexander I St. Petersburg State Transport University St. Petersburg Russian Federation Омский государственный технический университет Россия Omsk state technical University Russian Federation Омский государственный технический университет Omsk State Technical University 20 12 2022 20 12 2022 19 4 727 735 17 12 2022 https://atjournal.ru/en/nauka/article/55851/view

Цель: Проведение обзора методики алгоритма добавления нового материала в базу данных модуля Qform Heat Treatment с последующей оценкой адекватности модели методом сравнения распределения ее микротвердости с экспериментальными данными. Методы: Разработана методика моделирования термической обработки (закалки) образцов из сталей 60 и 40Х в программном модуле QFORM Heat Treatment. Приводится алгоритм добавления нового материала в базу данных программного комплекса с последующей оценкой адекватности построенной модели методом сравнения полученных данных распределения микротвердости по сечению при моделировании процесса в Qform и данных лабораторного эксперимента. Результаты: Модели распределения твердости по диаметральному сечению закаленных цилиндрических образцов из встроенной в базу данных QFORM Heat treatment стали 60 и адаптированной стали 40Х. Сравнение результатов моделирования с экспериментальными данными распределения твердости закаленных образцов. Практическая значимость: Полученные в настоящей работе результаты представляют алгоритм пополнения базы данных модуля Qform Heat Treatment, предназначенного для проведения операций термической обработки сталей и цветных сплавов. В процессе проведения эксперимента было установлено, что модель добавленного в базу данных материала обладает высокой степенью адекватности. Расширение базы данных материалов данного модуля позволит осуществлять его широкое применение в производствах, чья деятельность связана с термической обработкой.

Purpose: To review algorithm methodology for the addition of a new material to Qform Heat Treatment Module database with further adequacy assessment of the model by the method of the comparison its microhardness distribution with experimental data. Methods: Technique for the modeling of heat treatment (hardening) of samples from steels 60 and 40Cr in QFORM Heat Treatment software module has been developed. Algorithm for new material addition into software package database with adequacy further assessment for built model by the method of comparison of obtained data on distribution of microhardness over a section while process modeling in Qform with laboratory experiment data is presented. Results: Models of hardness distribution over the diametrical section of hardened cylindrical samples from steel 60 and adapted steel 40X, built into QFORM Heat treatment database. Comparison of modeling results with experimental data on hardness distribution of hardened samples. Practical significance: The results, obtained in this work, represent algorithm for replenishing the database of Qform Heat Treatment Module, created for the purpose to carry out heat treatment procedures for steels and nonferrous alloys. During experiment pursuing, it was established that the model of added to the database material demonstrates adequacy high degree. The expansion of the database of given materials of the given Module will allow its widespread application in the industries which activities are related to heat treatment.

 Термическая обработка компьютерное моделирование Qform закалка микротвердость доэвтектоидные стали Heat treatment computer simulation Qform hardening microhardness hypoeutectoid steels

Alves Zapata J. R. Modeling and Analysis of Electromagnetism in Magnetic Forming Processes / J. R. Alves Zapata, F. Bay // IEEE Trans. Magn. - 2016. - № 5(52). - Pp. 1-12. Alves Zapata J. R. Modeling and Analysis of Electromagnetism in Magnetic Forming Processes / J. R. Alves Zapata, F. Bay // IEEE Trans. Magn. - 2016. - № 5(52). - Pp. 1-12. Kang S. H. Three-dimensional thermo elastic-plastic finite element modeling of quenching process of plain-carbon steel in couple with phase transformation / S. H. Kang, Y. T. Im // International Journal of Mechanical Sciences. - 2007. - № 49. - Pp. 423-439. Kang S. H. Three-dimensional thermo elastic-plastic finite element modeling of quenching process of plain-carbon steel in couple with phase transformation / S. H. Kang, Y. T. Im // International Journal of Mechanical Sciences. - 2007. - № 49. - Pp. 423-439. Койдан И. М. Исследование возможности моделирования формоизменения при тиксоштамповке в программном комплексе QForm / И. М. Койдан, С. А. Евсюков // Технология легких сплавов. - 2013. - № 3. - С. 104-107. Koydan I. M. Issledovanie vozmozhnosti modelirovaniya formoizmeneniya pri tiksoshtampovke v programmnom komplekse QForm / I. M. Koydan, S. A. Evsyukov // Tehnologiya legkih splavov. - 2013. - № 3. - S. 104-107. Воробьев А. А. Моделирование динамики подвижного состава / А. А. Воробь-ев, А. М. Будюкин, В. Г. Кондратенко и др. // Новые материалы и технологии в маши-ностроении. - 2015. - № 21. - С. 24-30. Vorob'ev A. A. Modelirovanie dinamiki podvizhnogo sostava / A. A. Vorob'-ev, A. M. Budyukin, V. G. Kondratenko i dr. // Novye materialy i tehnologii v mashi-nostroenii. - 2015. - № 21. - S. 24-30. Krutko A. A. Investigation of the properties of hardened steels during cutting based on the thermomechanical approach / A. A. Krutko, D. A. Sedykh, A. M. Badamshin et al. // Journal of Physics: Conference Series : IV International Scientific and Technical Conference “Mechanical Science and Technology Update”, MSTU 2020, Omsk, 17-19 марта 2020 года. - Omsk: Institute of Physics Publishing, 2020. - P. 012064. Krutko A. A. Investigation of the properties of hardened steels during cutting based on the thermomechanical approach / A. A. Krutko, D. A. Sedykh, A. M. Badamshin et al. // Journal of Physics: Conference Series : IV International Scientific and Technical Conference “Mechanical Science and Technology Update”, MSTU 2020, Omsk, 17-19 marta 2020 goda. - Omsk: Institute of Physics Publishing, 2020. - P. 012064. Vorobev A. A. Study of the stress-strain state of the wheel pair of a freight car during braking / A. Vorobev, N. U. Shadrina, A. A. Krutko et al. // Journal of Physics: Conference Series, Omsk, 23-24 апреля 2019 года. - Omsk: Institute of Physics Publishing, 2019. - P. 072019. - DOI: 10.1088/1742-6596/1260/7/072019. Vorobev A. A. Study of the stress-strain state of the wheel pair of a freight car during braking / A. Vorobev, N. U. Shadrina, A. A. Krutko et al. // Journal of Physics: Conference Series, Omsk, 23-24 aprelya 2019 goda. - Omsk: Institute of Physics Publishing, 2019. - P. 072019. - DOI: 10.1088/1742-6596/1260/7/072019. Кванин В. Л. Моделирование и оптимизация процесса радиального СВС-прессования цилиндрических заготовок / В. Л. Кванин, Н. Т. Балихина, П. И. Красно-щеков и др. // Вестник Самарского государственного технического университета. Се-рия: Технические науки. - 2005. - № 39. - С. 76-84. Kvanin V. L. Modelirovanie i optimizaciya processa radial'nogo SVS-pressovaniya cilindricheskih zagotovok / V. L. Kvanin, N. T. Balihina, P. I. Krasno-schekov i dr. // Vestnik Samarskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. Se-riya: Tehnicheskie nauki. - 2005. - № 39. - S. 76-84. Михайлин С. М. Моделирование процесса сверхвысокочастотной термической обработки абразивных инструментов на органических связках / С. М. Михайлин, А. Ш. Хусаинов // СТИН. - 2009. - № 1. - С. 14-20. Mihaylin S. M. Modelirovanie processa sverhvysokochastotnoy termicheskoy obrabotki abrazivnyh instrumentov na organicheskih svyazkah / S. M. Mihaylin, A. Sh. Husainov // STIN. - 2009. - № 1. - S. 14-20. Федосов С. В. Вариативность подходов к математическому моделированию процессов термической обработки пеностекольной шихты / С. В. Федосов, М. О. Бака-нов, С. Н. Никишов // Вестник Белгородского государственного технологического университета им. В. Г. Шухова. - 2017. - № 11. - С. 110-116. Fedosov S. V. Variativnost' podhodov k matematicheskomu modelirovaniyu processov termicheskoy obrabotki penostekol'noy shihty / S. V. Fedosov, M. O. Baka-nov, S. N. Nikishov // Vestnik Belgorodskogo gosudarstvennogo tehnologicheskogo universiteta im. V. G. Shuhova. - 2017. - № 11. - S. 110-116. Орехов А. В. Моделирование процессов интенсификации пеностекольной шихты при термической обработке / А. В. Орехов // Новая наука: Современное состоя-ние и пути развития. - 2017. - Т. 2. - № 3. - С. 180-182. Orehov A. V. Modelirovanie processov intensifikacii penostekol'noy shihty pri termicheskoy obrabotke / A. V. Orehov // Novaya nauka: Sovremennoe sostoya-nie i puti razvitiya. - 2017. - T. 2. - № 3. - S. 180-182. Пачколина П. А. Моделирование термической обработки валков горячей про-катки в программе Qform / П. А. Пачколина // Технология машиностроения и материа-ловедение. - 2017. - № 1. - С. 13-14. Pachkolina P. A. Modelirovanie termicheskoy obrabotki valkov goryachey pro-katki v programme Qform / P. A. Pachkolina // Tehnologiya mashinostroeniya i materia-lovedenie. - 2017. - № 1. - S. 13-14. Бадамшин А. М. Моделирование процессов термической обработки в модуле QFORM HEAT TREATMENT / А. М. Бадамшин, З. Ю. Руппель, С. А. Черных и др. // Техника и технологии машиностроения: материалы IX Международной научно-технической конференции, Омск, 8-10 июня 2020 года. - Омск: Омский государ-ственный технический университет, 2020. - С. 71-74. Badamshin A. M. Modelirovanie processov termicheskoy obrabotki v module QFORM HEAT TREATMENT / A. M. Badamshin, Z. Yu. Ruppel', S. A. Chernyh i dr. // Tehnika i tehnologii mashinostroeniya: materialy IX Mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy konferencii, Omsk, 8-10 iyunya 2020 goda. - Omsk: Omskiy gosudar-stvennyy tehnicheskiy universitet, 2020. - S. 71-74. Грост А. И. Железоуглеродистые стали и сплавы: структурообразование и свойства / А. И. Грост. - Минск: Белорус. навука, 2010. - 252 с. Grost A. I. Zhelezouglerodistye stali i splavy: strukturoobrazovanie i svoystva / A. I. Grost. - Minsk: Belorus. navuka, 2010. - 252 s. Бернштейн М. Л. Структура и механические свойства металлов / М. Л. Берн-штейн, В. А. Займовский. - М.: Металлургия, 1970. - 472 с Bernshteyn M. L. Struktura i mehanicheskie svoystva metallov / M. L. Bern-shteyn, V. A. Zaymovskiy. - M.: Metallurgiya, 1970. - 472 s Бадамшин А. М. Влияние режимов термоультразвуковой обработки на меха-нические свойства образцов из стали 40Х / А. М. Бадамшин, Д. А. Седых, З. Ю. Руп-пель и др. // Техника и технологии машиностроения: материалы IX Международной научно-технической конференции, Омск, 8-10 июня 2020 года. - Омск: Омский госу-дарственный технический университет, 2020. Badamshin A. M. Vliyanie rezhimov termoul'trazvukovoy obrabotki na meha-nicheskie svoystva obrazcov iz stali 40H / A. M. Badamshin, D. A. Sedyh, Z. Yu. Rup-pel' i dr. // Tehnika i tehnologii mashinostroeniya: materialy IX Mezhdunarodnoy nauchno-tehnicheskoy konferencii, Omsk, 8-10 iyunya 2020 goda. - Omsk: Omskiy gosu-darstvennyy tehnicheskiy universitet, 2020.