techusguИзвестия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологииProceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technology2223-1528Юго-Западный государственный университет10.21869/2223-1528-2023-13-3-74-88techusgu-166Research ArticleМЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMETALLURGY AND MATERIALS SCIENCEОптимизация технологического процесса диспергирования отходов латуни в углеродсодержащей среде постановкой полного факторного экспериментаOptimization of the Technological Process of Dispersing Brass Waste in a Carbon-Containing Environment by Setting up a Full Factorial Experimenthttps://orcid.org/0000-0001-8457-6565АгееваЕ. В.AgeevaE. V.

Агеева Екатерина Владимировна, доктор технических наук, доцент, профессор кафедры технологии материалов и транспорта

ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040, Российская Федерация 

Ekaterina V. Ageeva, Doctor of Sciences (Engineering), Associate Professor, Professor of the Department of Materials Technology and Transport 

 50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040, Russian Federation 

ageeva-ev@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8491-2829ЛоктионоваО. Г.LoktionovaO. G.

Локтионова Оксана Геннадьевна, доктор технических наук, профессор, проректор по учебной работе

ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040, Российская Федерация 

Oksana G. Loktionova, Doctor of Sciences (Engineering), Professor, Vice-Rector for Academic Affairs 

 50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040, Russian Federation 

rector@swsu.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8460-3364ПереверзевА. С.PereverzevA. S.

Переверзев Антон Сергеевич, кандидат технических  наук, доцент кафедры технологии материалов и транспорта

Researcher ID: C-4041-2019

ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040, Российская Федерация 

Anton S. Pereverzev, Candidate of of Sciences (Engineering), Associate Professor of the Department of Technology of Materials and TransportResearcher ID: C-4041-2019 

 50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040, Russian Federation 

chaser-93@yandex.ruАболмасоваЛ. С.AbolmasovaL. S.

Аболмасова Лилия Сергеевна, аспирант кафедры технологии материалов и транспорта

ул. 50 лет Октября, д. 94, г. Курск 305040, Российская Федерация 

Liliya S. Abolmasova, Post-Graduate Student of the Department of Materials and Transport Technology 

 50 Let Oktyabrya Str. 94, Kursk 305040, Russian Federation 

lili4695@mail.ruЮго-Западный государственный университетРоссияSouthwest State UniversityRussian Federation2023290920231337488Copyright © Агеева Е.В., Локтионова О.Г., Переверзев А.С., Аболмасова Л.С., 20232023Агеева Е.В., Локтионова О.Г., Переверзев А.С., Аболмасова Л.С.Ageeva E.V., Loktionova O.G., Pereverzev A.S., Abolmasova L.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://techusgu.elpub.ru/jour/article/view/166

Цель исследования. Оптимизация технологического процесса диспергирования отходов латуни в углеродсодержащей среде путем проведения полного факторного эксперимента.Методы. Процесс электроэрозии отходов сплава ЛС58-3 проводили на запатентованной установке, в качестве металлоотходов применялись отходы сплава ЛС58-3 (ГОСТ 15527-2004). В качестве рабочей жидкости (среды диспергирования) был выбран спирт изопропиловый (ГОСТ 9805-84), являющийся углеродсодержащей средой.Варьируемыми параметрами при работе установки являлись: подводимое к электродам напряжение (100–200 В); ёмкость разрядных конденсаторов (25–65 мкФ); частота возникновения разрядов 50–100 Гц.При появлении электрического разряда происходило мгновенное разрушение электродов и отходов и образование мельчайших частиц порошка. Гранулометрический состав полученного порошка проводили с помощью анализатора размеров частиц Analysette 22 NanoTec.Разработку математической модели процесса получения порошка свинцовой латуни проводили путем проведения полного факторного эксперимента типа 23.Результаты. В результате математических расчетов было определено максимальное значение выходного параметра оптимизации (среднего размера частиц), которое составило 23,8 мкм при следующих значениях факторов (режимов диспергирования): подводимое к электродам напряжение 200 В, частота возникновения разрядов 100 Гц, емкость разрядных конденсаторов 65 мкФ.Заключение. На основании полученных результатов исследований и расчетов можно сделать вывод, что, изменяя режимы работы установки электроэрозионного диспергирования, можно получать порошки разного размера. На размер частиц получаемой шихты наибольшее влияние оказывает подводимое к электродам напряжение и емкость разрядных конденсаторов. При повышении значений этих параметров увеличивается массовый выход порошка, который напрямую зависит от размера получаемых частиц.Полученное уравнение регрессии позволяет определить, на каких режимах работы установки возможно получение порошка заданного размера частиц.

Purpose of research. Optimization of the technological process of dispersing brass waste in a carbon-containing environment by setting up a full factorial experiment.Methods. The electroerosion process of LS58-3 alloy waste was carried out on a patented device, LS58-3 alloy waste (GOST 15527-2004) was used as metal waste. Isopropyl alcohol (GOST 9805-84), which is a carbon-containing medium, was chosen as the working fluid (dispersing medium).Variable parameters during operation of the installation were: the voltage supplied to the electrodes (100...200 V); capacity of discharge capacitors (25...65 μF); discharge frequency 50...100 Hz.When an electric discharge occurs, the electrodes and wastes are instantly destroyed and the smallest powder particles are formed. The granulometric composition of the obtained powder was carried out using the Analysette 22 NanoTec particle size analyzer. The development of a mathematical model of the process of obtaining lead brass powder was carried out by conducting a full factorial experiment of type 23.Results. As a result of mathematical calculations, the maximum value of the optimization output parameter (average particle size) was determined, which was 23.8 μm at the following values of the factors (dispersion modes): the voltage supplied to the electrodes is 200 V, the discharge frequency is 100 Hz, and the capacity of the discharge capacitors is 65 μF.Conclusion. On the basis of the obtained results of studies and calculations, it is possible to conclude that by changing the operating modes of the EDM installation, it is possible to obtain powders of different sizes. The voltage applied to the electrodes and the capacity of the discharge capacitors have the greatest influence on the particle size of the resulting charge. When the values of these parameters increase, the mass yield of the powder increases, which directly depends on the size of the obtained particles.The obtained regression equation makes it possible to determine at which operating modes of the installation it is possible to obtain powder of a given particle size.

свинцовая латуньэлектроэрозионное диспергированиеполный факторный экспериментоптимизацияlead brasselectrodispersionfull factorial experimentoptimizationReferencesАгеев Е. В., Переверзев А. С. Оптимизация процесса получения электроэрозионной шихты бронзы БрС30 для производства спеченных бронзовых сплавов на её основе // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2021. Т. 11, № 2. С. 26–42.Ageev E. V., Pereverzev A. S. Optimizatsiya protsessa polucheniya elektroerozionnoi shikhty bronzy BrS30 dlya proizvodstva spechennykh bronzovykh splavov na ee osnove [Optimization of the process of obtaining electroerosive charge of bronze BrS30 for the production of sintered bronze alloys based on it]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technologies, 2021, vol. 11, no. 2, рр. 26–42.Математическое моделирование технологических параметров процесса получения антифрикционных сплавов на основе шихты электроэрозионной свинцовой бронзы / Е. В. Агеева, А. С. Переверзев, П. А. Макаренко [и др.] // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 12, № 1. С. 54–69.Ageeva E. V., Pereverzev A. S., Makarenko P. A., eds. Matematicheskoe modelirovanie tekhnologicheskikh parametrov protsessa polucheniya antifriktsionnykh splavov na osnove shikhty elektroerozionnoi svintsovoi bronzy [Mathematical modeling of technological parameters of the process of obtaining antifriction alloys based on a charge of electroerosive lead bronze]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technologies, 2022, vol. 12, no. 1, рр. 54–69.Дифрактограмма электроэрозионного вольфрамокобальтового порошка, используемого в износостойких покрытиях / Е. В. Агеева, А. Ю. Алтухов, С. С. Гулидин, М. А. Зубарев // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2017. Т. 7, № 1(22). С. 6–13.Ageeva E. V., Altukhov A. Yu., Gulidin S. S., Zubarev M. A. Difraktogramma elektroerozionnogo vol'framokobal'tovogo poroshka, ispol'zuemogo v iznosostoikikh pokrytiyakh [Diffraction pattern of electroerosive tungsten-cobalt powder used in wear-resistant coatings]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technologies, 2017, vol. 7, no. 1(22), pp. 6–13.Хорьякова, Н. М., Агеев Е. В., Латыпов Р. А. Сравнительная характеристика морфологии и твердости спеченных образцов из электроэрозионного медного порошка и ПМС-1 // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2017. Т. 7, № 1(22). С. 14–20.Khoryakova N. M., Ageev E. V., Latypov R. A. Sravnitel'naya kharakteristika morfologii i tverdosti spechennykh obraztsov iz elektroerozionnogo mednogo poroshka i PMS-1 [Comparative characteristics of the morphology and hardness of sintered samples from electroerosive copper powder and PMS-1]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technologies, 2017, vol. 7, no. 1(22), pp. 14–20.Агеев Е. В., Хардиков С. В., Алтухов А. Ю. Исследование производительности процесса ЭЭД при получении порошковой шарикоподшипниковой стали // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2017. Т. 7, № 1(22). С. 21–26.Ageev E. V., Khardikov S. V., Altukhov A. Yu. Issledovanie proizvoditel'nosti protsessa EED pri poluchenii poroshkovoi sharikopodshipnikovoi stali [Study of the productivity of the EED process in the production of powdered ball-bearing steel]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technologies, 2017, vol. 7, no. 1(22), pp. 21–26.Агеева Е. В., Переверзев А. С., Осьминина А. С. Исследование влияния электрических параметров установки на производительность процесса электроэрозионного диспергирования отходов свинцовой бронзы в дистиллированной воде // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2018. Т. 8, № 1(26). С. 6–13.Ageeva E. V., Pereverzev A. S., Osminina A. S. Issledovanie vliyaniya elektricheskikh parametrov ustanovki na proizvoditel'nost' protsessa elektroerozionnogo dispergirovaniya otkhodov svintsovoi bronzy v distillirovannoi vode [Study of the influence of the electrical parameters of the installation on the productivity of the process of electroerosive dispersion of lead bronze waste in distilled water]. Izvestiya YugoZapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technologies, 2018, vol. 8, no. 1(26), pp. 6–13.Оптимизация гранулометрического состава электроэрозионных кобальтохромовых порошков / Е. В. Агеева, А. Ю. Алтухов, А. А. Сысоев, А. С. Осьминина // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2018. Т. 8, № 1(26). С. 14–23.Ageeva E. V., Altukhov A. Yu., Sysoev A. A., Osminina A. S. Optimizatsiya granulometricheskogo sostava elektroerozionnykh kobal'tokhromovykh poroshkov [Optimization of particle size distribution of electroerosive cobalt-chromium powders]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technologies, 2018, vol. 8, no. 1(26), pp. 14–23.Математическая оптимизация процесса электродиспергирования отходов сплава ВНЖ / Е. В. Агеева, Е. В. Агеев, О. В. Кузовлева, А. Е. Гвоздев // Чебышевский сборник. 2021. Т. 22, № 2(78). С. 389–401.Ageeva E. V., Ageev E. V., Kuzovleva O. V., Gvozdev A. E. Optimizatsiya granulometricheskogo sostava elektroerozionnykh kobal'tokhromovykh poroshkov [Mathematical optimization of the process of electrodispersion of VNZh alloy wastes]. Chebyshevskii sbornik = Chebyshev Collection, 2021, vol. 22, no. 2(78), pp. 389–401.Милях А. Н., Муратов В. А., Щерба А. А. Особенности управления режимами источников питания установок электроэрозионного диспергирования металлов // Проблемы преобразовательной техники. 1983. Ч. 5. С. 201–204.Milyakh A. N., Muratov V. A., Shcherba A. A. Osobennosti upravleniya rezhimami istochnikov pitaniya ustanovok elektroerozionnogo dispergirovaniya metallov [Peculiarities of managing modes of power sources of installations of electroerosion dispersion of metals]. Problemy preobrazovatel'noi tekhniki = Problems of transformative technology, 1983, pt. 5, рр. 201–204.Аскарходжаев Т. И., Пирнаев Ш. А. Роль дорожных фрез в технологии ремонта изношенного дорожного полотна // Транспорт шелкового пути. № 3–4. 2019. С. 109–120.Askarkhodzhaev T. I., Pirnaev Sh. A. Rol' dorozhnykh frez v tekhnologii remonta iznoshennogo dorozhnogo polotna [The role of road cutters in the technology of repairing a worn roadbed]. Transport shelkovogo puti = Silk Road Transport, 2019, vol. 3–4, рр. 109–120.Рамазанов Г. Х. Износ инструмента дорожной фрезы и модели эффективности резания // Наукоемкие технологии в машиностроении. № 1(139). 2023. С. 43–48.Ramazanov G. Kh. Iznos instrumenta dorozhnoi frezy i modeli effektivnosti rezaniya [Wear of a road milling tool and a model of cutting efficiency]. Naukoemkie tekhnologii v mashinostroenii = Scienceintensive technologies in mechanical engineering, 2023, vol. 1(139), рр. 43–48.Фурманов Д. В., Шамахов Л. М., Лысаков Н. Э. Влияние износа режущего элемента дорожной фрезы на силу сопротивления резанию асфальтобетона // Вестник СибАДИ. 2023. № 20(2). С. 204–216.Furmanov D. V., Shamakhov L. M., Lysakov N. E. Vliyanie iznosa rezhushchego elementa dorozhnoi frezy na silu soprotivleniya rezaniyu asfal'tobetona [Influence of wear of the cutting element of a road mill on the cutting resistance force of asphalt concrete]. Vestnik SibADI = The Russian Automobile and Highway Industry Journal, 2023, vol. 20(2), pp. 204–216. (In Russ.)Шеховцова Ю. С., Ролдугина В. А., Ермолаева Т. Н. Разработка методики рентгенофлуоресцентного анализа стартовых металлургических смесей // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 12, № 4. С. 209–221.Shekhovtsova Yu. S., Roldugina V. A., Ermolaeva T. N. Razrabotka metodiki rentgenofluorestsentnogo analiza startovykh metallurgicheskikh smesei [Development of a technique for X-ray fluorescence analysis of starting metallurgical mixtures]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technologies, 2022, vol. 12, no. 4, pp. 209–221.Карпенко Н. Н., Латыпов Р. А., Агеева Е. В., Карпенко В. Ю. Рентгеноспектральный и рентгеноструктурный анализ электроэрозионных порошковых материалов из отходов стали Р18 // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2022. Т. 12, № 3. С. 23–38.Karpenko N. N., Latypov R. A., Ageeva E. V., Karpenko V. Yu. Rentgenospektral'nyi i rentgenostrukturnyi analiz elektroerozionnykh poroshkovykh materialov iz otkhodov stali R18 [X-ray spectral and X-ray diffraction analysis of electroerosive powder materials from R18 steel waste]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Technics and Technologies, 2022, vol. 12(3), pp. 23–38.Validation of secondary fluorescence excitation in quantitative X-ray fluorescence analysis of thin alloy films / A. Wählisch, C. Streeck, P. Hönicke, B. Beckhoffa // J. Anal. At. Spectrom. 2020.Vol. 35. P. 1664–1670. https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ja/d0ja00171fWählisch A., Streeck C., Hönicke P., Beckhoffa B. Validation of secondary fluorescence excitation in quantitative X-ray fluorescence analysis of thin alloy films. J. Anal. At. Spectrom, 2020, vol. 35, рр. 1664–1670. https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/ja/d0ja00171fАгеева Е. В., Поданов В. О., Воробьев Ю. С. Исследование химсостава жаропрочных сплавов методом рентгенофлуоресцентного анализа на примере турбинной лопатки // Известия ЮгоЗападного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2020. Т. 10, № 4. С. 35–47.Ageeva E. V., Podanov V. O., Vorobyov Yu. S. Issledovanie khimsostava zharoprochnykh splavov metodom rentgenofluorestsentnogo analiza na primere turbinnoi lopatki [Study of the chemical composition of heat-resistant alloys by X-ray fluorescence analysis on the example of a turbine blade]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Technics and Technologies, 2020, vol. 10(4), pp. 35–47.Полякова М. А., Босикова Е. Ю. Особенности применения рентгенофлуоресцентного анализа для определения состава материалов // Технологии металлургии, машиностроения и материалообработки. № 16. 2017. С. 92–98.Polyakova M. A., Bosikova E. Yu. Osobennosti primeneniya rentgenofluorestsentnogo analiza dlya opredeleniya sostava materialov [Features of the use of X-ray fluorescence analysis to determine the composition of materials]. Tekhnologii metallurgii, mashinostroeniya i materialoobrabotki = Technologies of metallurgy, mechanical engineering and material processing, 2017, vol. 16, pp. 92–98.Агеева Е. В., Королев М. С., Воробьев Ю. С. Исследование элементного состава свинцовосурьмянистых сплавов методом рентгенофлуоресцентного анализа // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2020. Т. 10, № 4. С. 8–21.Ageeva E. V., Korolev M. S., Vorobyov Yu. S. Issledovanie elementnogo sostava svintsovosur'myanistykh splavov metodom rentgenofluorestsentnogo analiza [Investigation of the elemental composition of lead-antimony alloys by X-ray fluorescence analysis]. Izvestiya Yugo-Zapadnogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Tekhnika i tekhnologii = Proceedings of the Southwest State University. Series: Engineering and Technologies, 2020, vol. 10(4), pp. 8–21.Об использовании нитроцементованной стали 30ХГТ для резцов дорожных фрез / В. И. Колмыков, Д. Н. Романенко, К. И. Абышев [и др.] // Современные проблемы сварочного производства: сборник научных трудов / под ред. М. А. Иванова, И. А. Ильина. Челябинск: Изд. Центр ЮУрГУ, 2016. С. 290–299.Kolmykov V. I., Romanenko D. N., Abyshev K. I., Nefediev S. P., Dema R. R. Ob ispol'zovanii nitrotsementovannoi stali 30KHGT dlya reztsov dorozhnykh frez [On the use of nitrocarburized steel 30KHGT for cutters of cold cutters]. Sovremennye problemy svarochnogo proizvodstva. Sbornik nauchnykh trudov = Modern problems of welding production. Collection of scientific papers]; ed. By M. A. Ivanova, I. A. Ilyin. Chelyabinsk, Izd. centr YuUrGU, 2016, pp. 290–299.Кирюшкина Н. А., Кузнецова В. Н. Повышение долговечности работы резцов дорожной фрезы // Актуальные проблемы науки и техники глазами молодых ученых: материалы Международной научно-практической конференции. Омск: Сиб. гос. автомобильно-дорожная акад. (СибАДИ), 2016. С. 264–267.Kiryushkina N. A., Kuznetsova V. N. Povyshenie dolgovechnosti raboty reztsov dorozhnoi frezy [Increasing the durability of the cutters of a road mill]. Aktual'nye problemy nauki i tekhniki glazami molodykh uchenykh. Materialy Mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii [Actual problems of science and technology through the eyes of young scientists. Materials of the International scientific-practical conferencee]. Omsk, Siberian St. Automobile and Highway Univ. Publ., 2016, pp. 264–267.Патент № 2449859 Российская Федерация, МПК B22F 9/14, B23H 1/02, B82Y 40/00. Установка для получения нанодисперсных порошков из токопроводящих материалов / Агеев Е. В., Семенихин Б. А., Латыпов Р. А., Аниканов В. И. № 2010104316/02; заявл. 08.02.2010; опубл. 10.05.2012, Бюл. № 13.Ageev E. V., Semenikhin B. A., Latypov R. A., Anikanov V. I. Ustanovka dlya polucheniya nanodispersnykh poroshkov iz tokoprovodyashchikh materialov [Installation for the production of nanodisperse powders from conductive materials. Patent RF, no. 2449859, 2012.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.