Гиннэ С. В. Обзор современных демпфирующих сплавов в контексте перспектив агропромышленного применения // Научная жизнь. 2024. Т. 19. Вып. 3 (135). С. 443-455. DOI: 10.35679/1991-9476-2024-19-3-443-455

Гиннэ Светлана Викторовна, канд. пед. наук, доцент, доцент кафедры «Композиционные материалы и древесиноведение», ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет науки и технологий им. акад. М. Ф. Решетнёва»: Россия, 660037, Красноярский край, г. Красноярск, пр-кт им. газеты «Красноярский рабочий», 31.

Тел.: (391) 222-7-333
E-mail: svetlanaginneh@rambler.ru

В статье выполнен информационно-аналитический обзор прогрессивных научно-технических решений в области индустриального использования современных демпфирующих сплавов с точки зрения повышения эффективности борьбы с вибрациями и производственным шумом при эксплуатации машин и оборудования агропромышленного комплекса. В соответствие с обобщённой системой классификации сплавов высокого демпфирования представлена комплексная характеристика сплавов, обладающих улучшенной способностью рассеивать (поглощать) энергию колебаний, которые возникают в динамически нагруженных деталях (узлах) сельскохозяйственной техники. Определены основные группы демпфирующих сплавов для результативной виброзащиты элементов агроинженерных систем посредством систематизации сведений научного и практического характера о ключевых особенностях, наиболее распространённых в науке и промышленности сплавов с повышенными демпфирующими (диссипативными) свойствами. Установлено, что такие железоуглеродистые сплавы, как легированные стали и серые чугуны, являются одними из самых перспективных виброшумопоглощающих металлических материалов для изготовления агротехнических объектов, работающих в режиме циклических и ударных воздействий. Обозначенные железоуглеродистые сплавы продемонстрировали увеличенную способность рассеивать энергию звуковых колебаний в широком диапазоне температур при совокупности приемлемого комплекса физико-механических, технологических и эксплуатационных параметров. Выяснено, что массовому применению в агропромышленном комплексе сплавов цветных металлов в качестве виброшумопоглощающих металлических материалов препятствуют их высокая себестоимость, а также достаточно ограниченная комбинация физико-механических (функциональных) свойств, особенно в интервале повышенных температур. По этой причине рекомендовано обратить внимание на изучение, разработку и модернизацию специальных многокомпонентных демпфирующих покрытий, которые можно наносить на основной материал агротехнических объектов с помощью различных технологий.

Список литературы:

1. Гайда А. С. Шум в сельском хозяйстве и подходы к вопросу борьбы с ним при эксплуатации оборудования и машин на основе новейших технологий // Политематический сетевой электронный журнал Кубанского государственного аграрного университета. – Краснодар, 2016. – № 121. – С. 1221-1254.

2. Совершенствование условий труда в дробильном отделении животноводческого комплекса за счёт снижения уровня производственного шума / Е. А. Высоцкая, А. С. Корнев, Р. А. Дружинин, О. Е. Соцков // Вестник Воронежского государственного аграрного университета. – Воронеж, 2019. – Т. 12, №4 (63). – С. 72-78.
3. Naumov S. B., Ginne S. V. Effect of complex alloying of the damping capacity of Mn – Cu alloys in the range of amplitude-independent damping // Metal Science and Heat Treatment. – 2024. – Vol. 65, №9. – P. 663-665. https://doi.org/10.1007/s11041-024-00986-7
4. Чудаков И. Б. Новые промышленные высокодемпфирующие стали // Сборник трудов IV Всероссийской молодежной школы-конференции «Современные проблемы металловедения». – М., 2016. – С. 53-61.
5. Наумов С. Б. Перспективы применения демпфирующих марганцевомедных сплавов в машиностроении // Машиностроение новые концепции и технологии : сборник статей Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых учёных. – Красноярск, 2019. – С. 277-281.
6. Патент № 2219252 Российская Федерация, Способ изготовления изделия из демпфирующего сплава ферритного класса и изделие, получаемого этим способом / Б. А. Зеленов, Б. С. Крылов, В. Ф. Юдкин. – Опубл. 20.12.2003.
7. Гиннэ С. В. О прогрессивных научно-технических решениях в области борьбы с вибрациями и шумом на производстве // Нанотехнологии: наука и производство. – Ростов-на-Дону, 2023. – № 5. – С. 27-34.
8. Алиманова М. У. Разработка вибродемпфирующих сплавов на основе железа, легированных никелем, ванадием и бором: дис. … д-ра философии. – Алматы, 2013. – 131 с.
9. Методология выбора металлических сплавов и упрочняющих технологий в машиностроении: учебное пособие в 2 т. Т. I. Стали и чугуны. 2-е изд., испр. / М. А. Филиппов, В. Р. Бараз, М. А. Гервасьев, М. М. Розенбаум. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2013. – 232 с.
10. Шевцова В. С. Снижение производственного шума ударного происхождения путем применения демпфирующих коррозионно-стойких сплавов при повышенных температурах // Труды университета. – Караганда, 2007. – № 4 (29). – С. 10-12.
11. Сплавы с повышенными демпфирующими свойствами в технике борьбы с шумом / А. К. Ерконыр, А. М. Ахметбекова, Д. Ж. Сарсембаев, К. Н. Оразбаев // Технические науки – от теории к практике: сб. ст. по матер. LVIII междунар. науч.-практ. конф. – Новосибирск: СибАК, 2016. – № 5 (53). – Часть I. – С. 7-13.
12. Sugimoto K. Recent advances in high damping alloys // Tetsu-to-Hagane. – 1974. – Vol. 60, №14. – P. 2203-2220.
13. Мельчаков М. А., Скворцов А. И. Демпфирующая способность, коэрцитивная сила и структура сплавов Fe – Cr – Al в зависимости от температуры термомагнитной обработки // Вестник пермского национального исследовательского политехнического университета. Машиностроение, материаловедение. – Пермь, 2020. – Т. 22. – С.54-60.
14. Муравьев В. А. Демпфирующие свойства металлов и сплавов // Труды IV международной научно-технической конференции «Новое в охране труда и окружающей среды». – Алматы: КазНТУ, 2002. – С. 409-411.
15. Ерконыр А. К., Ахметбекова А. М., Естаева Д. К. Методика исследования виброакустических и демпфирующих характеристик сплавов // Наука, техника и образование. Научно-методический журнал. – М., 2019. – № 6 (59). – С. 5-8.
16. Применение «тихих» сплавов в технике борьбы с шумом / Е. Б. Утепов, Б. Г. Актаев, Д. У. Актаева, Т. Е. Утепов. – Алматы, 1998. – 78 с.
17. Утепов Е. Б., Умирбаева Р. С., Кожахан А. К. Использование демпфирующего материала в технике борьбы с шумом // Труды пятой международной научно-технической конференции «Новое в охране труда, окружающей среды и защите человека в чрезвычайных ситуациях». Часть I. – Алматы: КазНТУ, 2002. – С. 247-251.
18. Чудаков И. Б., Александрова Н. М., Макушев С. Ю. Особенности потребительских свойств новых высокодемпфирующих сталей // Сталь. – М., 2014. – № 8. – С. 92-95.
19. Заликанова И. П. Новые демпфирующие сплавы, легированные бором, ванадием, марганцем для машиностроения // Известия Вузов. –Екатеринбург, 2008. – №3-4. – С. 40-42.
20. Термомагнитная обработка – как способ повышения демпфирующей способности сплавов железа / В. М. Шишкин, В. М. Кондратов, А. И. Скворцов, А. И. Агапов // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. – Донецк, 2006. – С. 267-271.
21. Утепов Е. Б., Шевцова В. С., Ерконыр А. К. Исследование акустических свойств чугунного образца // Сборник научных трудов «Безопасность жизнедеятельности (охрана труда, защита человека в чрезвычайных ситуациях, экология, валеология, токсикология, экономика и организация производства)». – Алматы, 2005. – Вып. 2. – С. 13-20.
22. Damping and tribological properties of Fe–Si–C cast iron prepared using various heat treatments / T. Murakami, T. Inoue, H. Shimura, M. Nakano, S. Sasaki // Materials science and engineering. A432. – 2006. – Р.113-120.
23. Головин С. А. К вопросу о демпфирующей способности чугунов // Физика металлов и металловедение. – Екатеринбург, 2012. – Т. 113, №7. – С. 756-760.
24. Ренне И. И., Петрушин Г. Д., Головин С. А. О распределении локальных деформаций в микрообластях чугуна при статическом нагружении // Проблемы прочности. – Киев, 1981. – № 2. – C. 66-68.
25. Renrong L., Mingzhou C., Ring Y. Damping Capacity of Fe–Cr and Fe–Cr Based Damping Alloys // ICIFUAS-7. 7th Int. Conf. on Internal Friction and Ultrasonic Attenuation in Solids: 6-9 July 1981. – Lausanne, 1981. – P. 635-639.
26. Study on Vibration Reduction Performance of Gear Pairs Made by a High-Strength Fe–Mn Damping Alloy / P. Xiao, W. Yang, K. Jiang, J. Yang and W. Shi // Appl. Sci. – 2022. – № 12 (8). – 3925. https://doi.org/10.3390/app12083925
27. Металловедение высокодемпфирующих сплавов / Ю. К. Фавстов, Ю. Н. Шульга, А. Г. Рахштадт. – М.: изд-во «Металлургия», 1980. – 273 с.
28. Damping Alloy NKK Serena / T. Odake, T. Takamura, Y. Ishizawa, T. Yamada // Bulletin of the Japan Institute of Metals. – 1992. – Vol. 31 (5). – Р. 467-469.
29. Демпфирующие свойства гибридных слоистых металлополимерных материалов на основе алюминиевых, титановых сплавов и слоёв органопластика / Г. Ф. Железина, А. С. Колобков, Г. С. Кулагина, А. Ч. Кан // Труды ВИАМ. – М., 2021. – № 2 (96). – С. 10-19.
30. Мукашулы А., Болатбаева Т. А. Создание демпфирующих сплавов, легированных лантаном и кальцием // Наука и новые технологии. – Бишкек, 2010. – № 7. – С. 78-79.
31. Скворцов А. И. Практическое применение демпфирующих сплавов на основе цинк – алюминий с нанокристаллической структурой // Общество, наука, инновации (НПК – 214). Всероссийская ежегодная научно-практическая конференция: сборник материалов. – Киров, 2014. – С. 1233-1235.

REVIEW OF MODERN DAMPING ALLOYS IN THE CONTEXT OF PROSPECTS FOR AGRO-INDUSTRIAL APPLICATIONS

Ginne Svetlana Viktorovna, Cand. of Ped. Sci., Ass. Prof., Ass. Prof. of the Depart. of Composite materials and wood science, Siberian state university of science and technology named after acad. M.F. Reshetnev, Krasnoyarsk, Russia.

Keywords: vibrations, industrial noise, damping ability, high damping alloys.

Abstract. The article provides an information and analytical review of progressive scientific and technical solutions in the field of industrial use of modern damping alloys from the point of view of increasing the effectiveness of vibration control and industrial noise in the operation of machinery and equipment of the agro-industrial complex. In accordance with the generalized classification system for high-damping alloys, a comprehensive characteristic of alloys with an improved ability to dissipate (absorb) the energy of vibrations that occur in dynamically loaded parts (nodes) of agricultural machinery is presented. The main groups of damping alloys for effective vibration protection of elements of agroengineering systems have been identified by systematizing scientific and practical information about the key features of the most common alloys in science and industry with increased damping (dissipative) properties. It has been established that such iron-carbon alloys as alloyed steels and gray cast irons are among the most promising vibration- and noise-absorbing metal materials for the manufacture of agrotechnical facilities operating in the mode of cyclic and shock effects. The indicated iron-carbon alloys have demonstrated an increased ability to dissipate the energy of sound vibrations over a wide temperature range with an acceptable set of physico-mechanical, technological and operational parameters. It was found out that the mass use of non-ferrous metal alloys in the agro-industrial complex as vibration- and noise-absorbing metal materials is hindered by their high cost, as well as a rather limited combination of physico-mechanical (functional) properties, especially in the range of elevated temperatures. For this reason, it is recommended to pay attention to the study, development and modernization of special multicomponent damping coatings that can be applied to the main material of agrotechnical facilities using various technologies.