Department of Physical-Chemical Processes of Brazing

– промислова вакуумна двоковпакова установка третього покоління «СГВ-2.4-2/15-І3» для паяння вузлів і конструкцій різного типу, зокрема, пластинчатих, телескопічних трубчатих, складної геометрії (рис. 1). Вона оснащена трьома механічними і двома дифузійними паромасляними насосами, що забезпечують підтримку розрідження робочого простору печі на необхідному рівні.

(Рис. 1) Вакуумна двоколпакова піч з радіаційним нагрівом

Вакуумна піч забезпечує нагрів виробів діаметром до 200 мм і висотою до 250 мм до температури 1250 C із рівномірністю розподілу температури по об’єму камери не гірше ніж ±10°С.

Параметри циклу нагріву можуть регулюватися як автоматично за допомогою мікропроцесорного контролера (з виводом інформації на комп’ютер), так і вручну, що сприяє гнучкості і точності у керуванні технологічним процесом;

– розроблена в відділі вакуумна установка, що оснащена високочастотним генератором ВЧ-65АВ, який забезпечує індукційний нагрів струмом високої частоти (65 кВт) локальної ділянки виробу з високою швидкістю нагріву і охолодження. Завдяки змінній вакуумній камері дана установка дає змогу проводити експерименти у вакуумі, інертному газі та в повітряному середовищі;

– розроблена у відділі універсальна паяльна воднева станція електролізного типу П-114, яка забезпечує прецизійне флюсове газополуменеве паяння різних матеріалів з контрольованою локальністю зони нагріву в межах 0,5-3 мм;

– розроблено в відділі стенд для дугового паяння та зварювання (рис. 2), що складається з механізму переміщення пальника, зварювального апарату KEMPPI MLS Master TIG AC/DC 2300, блоку підпалу чергової дуги та пристрою подачі присадного дроту

(Рис. 2) Стенд для дугового паяння та зварювання

Механізм переміщення пальника призначений для дугового паяння та зварювання  в автоматичному режимі стикових і напускних з’єднань на горизонтальній або похилій поверхні виробу при переміщенні вздовж шва плазмотрона,  пальника з неплавким чи плавким електродом з безперервною подачею припою в зону паяння;

– мікроскоп ММТ-1600В, що оснащений цифровою камерою “ZEISS AxioCam ICc 5” і програмним забезпеченням “ZEN”;

– мікротвердоміри «NOVOTEST ТС-МКВ-1М», ПМТ-3

Результати роботи відділу за останні 5 років

2016 – досліджено багатокомпонентні сплави системи Ni-Pd, розроблено високоміцний припій і технологічний процес   високотемпературного вакуумного паяння перспективних жароміцних сплавів на основі Ni, що забезпечує  отримання структури твердого розчину в паяному шві, а також стабільні результати короткочасної міцності паяним з’єднанням  (при Т=20 ºС) 1230-1290 МПа і високу тривалу  міцність (132 год без руйнування) при постійному напруженні 785 МПа і температурі 550 °С.

2017 – На основі  систематичних досліджень  фізико-металургійних особливостей формування нероз’ємних з’єднань розроблено перспективні композиції припоїв, визначено механічні характеристики, створено базові технології  високотемпературного вакуумного паяння різнорідних матеріалів молібден-графіт (нержавіюча сталь) високотемпературного призначення.

2019 – Створено негігроскопічні фторидні флюси і розроблено технологічний процес реактивно-флюсового паяння алюмінієвих тонкостінних конструкцій в контрольованому газовому середовищі без і з застосуванням припоїв системи Al-Si. Встановлено, що при нагріві реактивних флюсів відбувається відновлення кремнію на поверхні алюмінію з утворенням розплаву Al-Si, що слугує припоєм.

2020 – Відпрацьовано технологію ремонту  шляхом наплавлення зносостійкого покриття композиційного матеріалу марки Tero Cote 7888 Т фірми Castolin (сплав системи Ni-Cr + карбіди вольфраму) на сталеві і матричні бурові долота, що  забезпечує продовження робочого ресурсу і заощадження  коштів при бурінні газових і нафтових свердловин.

• Почесна грамота «Кращий молодий винахідник МНТК» Зволінський І.В. (1988)
• Лауреати премії ім. Є. О. Патона д.т.н., с.н.с. Максимова С.В.,  Сабадаш О.М. (2008)
• Відзнака Національної Академії Наук України «За наукові досягнення» д.т.н., с.н.с. Максимова С.В. (2014)
• Медаль КНР “China Government Friendship Award ” д.т.н., с.н.с. Максимова С.В (2016)
• Почесна грамота Національної академії наук України за досягнення у вирішенні найважливіших наукових та науково-технічних проблем: д.т.н., с.н.с. Максимова С.В., к.т.н. Воронов В.В., Сабадаш О.М., Писарєв А.М., Сухоярський В.Е. (2018)
• Подяка ІЕЗ ім. Є.О. Патона Національної академії наук України за багаторічну плідну працю і особистий внесок у розвиток Інституту та з нагоди 100-річчя НАНУ (Зволінський І.В., Коротенко Л.П.)
• Почесне звання “Заслужений діяч науки і техніки України” д.т.н., с.н.с. Максимова С.В. (2020)   

Стипендіати НАН України:
м.н.с. Ковальчук П.В. (2020-2021)

Стипендіати Президента України:
м.н.с. Мясоїд В.В. (2017-2019)
м.н.с. Ларіонов А.В. (2024-2026)

Підготовка наукових кадрів та викладацька діяльність:

Захист дисертації  на здобуття  наукового ступеня кандидата технічних наук:
25.09.2019 – Мясоїд В.В.,
17.03.2021 – Сабадаш О.М.

Захист дисертації на здобуття наукового ступеня доктора філософії:
29.06.2022 – Ковальчук П.В.

1. Фізико-металургійні основи керування структуроутворенням з’єднань монокристалічних  жароміцних сплавів, що отримані шляхом вакуумного паяння (2019-2021).
2. Розробка наукових засад створення багатокомпонентних адгезійно-активних припоїв і технологічного процесу високотемпературного вакуумного паяння, що забезпечують підвищену жароміцність паяним з’єднанням жароміцних ливарних нікелевих сплавів (2017-2021).
3. Розробка високотемпературного припою і технологічного процесу паяння (ремонту) високоміцних нікелевих сплавів для газотурбінних двигунів морського та наземного використання (2020-2021).

 Перспективні розробки:

«Металургійні засади створення різнорідних з’єднань прецизійного сплаву ковару з нержавіючою  сталлю і молібденом та  розробка припою і технологічного процесу  високотемпературного вакуумного паяння»

1. Maksymova S. V. «Vacuum Brazing of Dissimilar Joints Mo-SS with Cu-Mn-Ni Brazing Filler Metal» Chapter 5 in “Welding – Modern Topics” IntechОpen. London, UK. 2021. P. 103-119. http://dx.doi.org/10.5772/intechopen.83204, ISBN 978-1-83881-897-5

2. Maksymova V. Influence of Diffusion Processes on the Structure of Brazed Joints of Titanium Aluminides. Chapter 2 in «Current Topics and Emerging». BP International: I-UK, 2023. Vol. 2, Р. 14-29. DOI: 10.9734/bpi/cteims/v2/5554A. ISBN – 978-81-19491-08-7 (Print)
3. Maksymova S.V., Zvolinsky І. V., Voronov V. V, Kovalchuk P. V. Corrosion of Brazed Joints. Chapter 7 in «Advances in Materials Science Research». Ed. Maryann C. Wythers. Nova Science Publishers Inc.: New York, USA, 2024, Vol. 68, Р. 241-270. Scopus
   ISBN 979-8-89113-707-3 (eBook), ISBN 979-8-89113-686-1 (Нardcover), Scopus
4. Khorunov V. F., Maksymova S. V. Brazing of supрer alloys and the intermetallic alloy (γ-TiAl) Chapter 4 in «Advanced in brazing. Science, technology and applications». WPL, Oxford Cambridge, UK. 2013. Р. 85-120. ISBN 978-0-85709-423-0, Scopus
5. «Паяння матеріалів» підручник Єрмолаєв Г.В., Квасницький В.В., Квасницький В.Ф., Максимова С.В., Хорунов В.Ф., Чигарьов В.В. Миколаїв: НУК, 2015

Статті (вибрані):

1. V. Maksymova, V. V. Voronov, P. V. Kovalchuk, A. V. Larionov. (2017) Producing dissimilar joints of molybdenum–stainless steel using vacuum brazing. The Paton Welding J. # 2. Р. 13-18. DOI:10.15407/ tpwj 2017.02.03.
2. V. Maksymova, V.V. Voronov and P.V. Kovalchuk. (2017) Brazing filler metal without boron and silicon for brazing of heat-resistant nickel alloy. The Paton Welding Journal. #8, Р. 12-17. https://doi.org/10.15407/as2017.08.02
3.  V. Maksymova, V. V. Voronov, P. V. Kovalchuk, and A. V. Larionov. (2017) Influence of Temperature of the Brazing on Structure of Brazed Heterogeneous Molybdenum–Stainless Steel Joints. Metallofiz. Noveishie Tekhnol. J.; 39: # 9: Р.1227-1237. DOI:10.15407/mfint. 39.09.1227.
4. Maksymova S., Miasoid V., Nyrkova (2018) Corrosion resistance of high-temperature intermetallic nickel alloy with palladium brazing filler metal. Proceedings of the IBSC, USA: American Welding Society, New Orleans, LА. P.190-193.
5. Maksymova S., Zvolinsky I. (2019) Plasma-arc brazing of steel 08kp (rimmend) by using brazing filler metals of Cu-Mn-Ni-Si system. The Paton Welding J. #7, 21-24.  DOI:http://doi.org/10.15407/tpwj07.05
6. Maksymova S., Kovalchuk P., Voronov V. (2019) Influence of Cobalt on the Structure and Technological Properties of Alloys of the Cu–Mn System. Noveishie Tekhnol. J. vol. 41, No. 10, Р. 1365–1375 https://doi.org/10.15407/mfint.41.10.1365.
7. Maksymova S. V. (2020) Brazing is a perspective method of obtaining permanent joints. The Paton Welding J. #3. Р.29-34. DOI:10.15407/as2017.02.03.
8. Maksymova S. V., Miasoid V.V. (2020) Influence of diffusion processes on structure of brazed joints and brazing filler metal after spreading over Ni₃Al-based alloy. Welding in the World. # 64, Р. 1047-105. https://doi.org/10.1007/s40194-020-00896-1
9. Стефанів Б.В. (2020) Особливості відновлення зношених робочих органів бурових доліт. Автоматичне зварювання, 6, 45-50. https://doi.org/10.37434/as2020.06.08

10. Sabadash O.M., Maksymova S.V. (2020)  Formation and structure of the Al-Si layer on the contact surface of aluminum – reactive flux of the system KF-AlF₃-K₂SiF Metallofiz. Noveishie Tekhnol.  vol. 42, No. 8, Р. 1079–1092 https://doi.org/10.15407/mfint.42.08.1079

Патенти

1. Патент України на винахід №  122452 (11. 2020) «Реактивниий флюс для паяння алюмінієвих  сплавів» Автори: Сабадаш О.М., Максимова С.В., Ковальчук П.В., Богатирьов М. М.
2. Патент України на винахід №122930 (20.01.2021). Припій для паяння молібдену з нержавіючою сталлю.  Максимова С.В., Воронов В.В., Ковальчук П.В., Ларіонов А.В.
3. Патент України на винахід UA № 117177 (25.06.2018) «Припій для паяння твердосплавного інструменту». Автори: Патон Б. Є., Стефанів Б.В., Сабадаш О.М.
4. Патент України на винахід UA № №118895 (25.03.2019) «Спосіб нанесення нікелевого покриття на титан і його сплави». Автори: Максимова С.В., Воронов В.В., Ковальчук П.В.,  Лозбін Д.В.
5. Патент України на винахід UA №119396 (10.06.2019) «Припій для паяння різнорідних з’єднань молібден-нержавіюча сталь». Автори: Максимова С.В., Воронов В.В., Ковальчук П.В.