LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів

Загрузка...

Головна Технологія металів. Машинобуд. → Підвищення якісних характеристик деталей та РІ завдяки адаптивному управлінню технологічними параметрами плазмово-іонної та комбінованої обробки

РІ, зносостійкості, мікротвердості або продуктивності нанесення покриття).

Об'єктом дослідження є система адаптивного управління нанесенням покриття та фізико-технічні основи нанесення покриттів, які застосовуються для створення системами адаптивного управління.

Предмет дослідження дисертації є теплофізичні та термомеханічні процеси, стійкість різального інструменту з одно- та багатошаровими покриттями, вибір покриттів, створення наукових основ і реалізація їх у лабораторній установці адаптивного керування нанесенням покриттів.

Методи дослідження. Застосування модифікованого методу МСЕ для вирішення нестаціонарної сумісної тривимірної задачі теплопровідності та термопружності для розрахунку полів температур і напружень. Залучення сучасних системних методів системного дослідження і новітніх методів експериментального вимірювання мікротвердості, зносостійкості, стійкості РІ (за різким підвищенням сили різання Pz), температури деталі та товщини у реальному часі (кварцові датчики) та інше.

Наукова новизна одержаних результатів

1. Розроблено нестаціонарну сумісну модель про теплофізичні та термомеханічні процесси при механічній обробці у зоні різання та РІ з одно- та багогошаровими покриттями, яка дозволяє не тільки отримувати поля температур і напружень, але й прогнозувати стійкість РІ, враховуючи деформування (вперше).

2. Поширено можливості вибору одно- та багатошарових покриттів (на основі аналізу напруженого стану в зоні переходу від покриття із хімічної сполуки до чистого металлу – прошарка) для эффективної роботи у дінамічному та стаціонарному температурних режимах.

3. Вибрано раціональні сполучення складу покриття з нітридів гафнію і цирконію на основі досліджень впливу частки гафнію у такому покритті на якісні характеристики як при ПІО, так і комбінованій обробці.

4. На основі проведенних досліджень розроблено фізико-технічні основи управління нанесенням плазмово-іонних покриттів та їх використання в комбінованій технології, це дає змогу визначити технологічні параметри нанесення покриттів (тиск реакційного газу, потенціал на підкладинці, струм фокусуючого магніту, струм дуги, температуру деталі, товщину покриття) з метою досягнення максимальної стійкості РІ, зносостійкості, мікротвердості та продуктивності нанесения покриттів.

Практичне значення одержаних результатів

1. Розроблена модель теплофізичних і термомеханічних процессів у зоні різання на РІ дозволяє прогнозувати стійкість різального інструменту.

2. Результати розрахунку напружень у зоні переходу від покриття до прошарку та від одного одношарового покриття до другого дозволяє вибирати послідовність сполучень "покриття – покриття" і "покриття – прошарок", забезпечуючи эффективну роботу як у динамічному, так і у стаціонарному температурних режимах.

3. Результати дослідження дозволяють запропонувати та реалізувати реальну систему автоматичного управління нанесенням покриття з вимірюванням товщини покриття і температури деталі у реальному часі.

4. На основі дослідження впливу частини HfN у покритті HfN+ZrN знайдено вдале співвідношення нітридів 0.2 HfN і 0.8 ZrN, коли реалізується максимальна мікротвердість 36 ГПа, а товщина 5 мкм, коли реалізується максимальна стійкість РІ при обробці сплаву ВТ1.0. Стійкість РІ з твердого сплаву ВК6 з вибраним покриттям підвищується у 1.3-2.4 раза (ПІО), а при комбінованому зміцненні стійкість РІ підвищується у 2.4-3.0 рази порівняно з покриттям TiN.

5. Фізико-технічні основи управління нанесенням покриттів і комбінованого зміцнення з залученням покриття дозволяють одержати максимальну стійкість РІ, зносостійкість, забезпечити потрібну мікротвердість і продуктивність, а також стабільність характеристик покриттів.

Результати роботи, методики, моделі реалізовано у вигляді прикладних програм для комп'ютерної підготовки до нанесення покриттів і використовуються при створенні автоматизованих систем управління та технологічних процесів комбінованої технології обробки деталей і РІ, а також у навчальному процесі кафедри "Робототехніка" Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського "ХАІ".

Особистий внесок здобувача.Усі результати дисертаційної роботи отримано особисто автором або за допомогою наукового керівника. В опублікованих роботах [1, 5, 7, 8, 9, 10] автору належать основні ідеї теоретичного дослідження, результати розрахунків полів температур температурних напружень, а також методика розрахунку та системних основ створення адаптивних систем управління. При проведенні експериментальних і теоретичних досліджень [2, 3, 4, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15] у дисертацію ввійшли тільки ті дослідження, що були проведені автором.

Апробація результатів дисертації.Основні положення розділів дисертації і результати дисертації доповідались автором на X, XI, XIV і XVI міжнародних конференціях "Нові технології у машинобудуванні", Харків-Рибаче, 2001, 2002, 2004, 2006 рр., на міжнародній конференції "Прогресивні технології в машинобудуванні", НТУУ КПІ, Київ-Севастополь, 2001 р. і семінарах кафедри "Фізико-технічні методи обробки", 2004 та 2006 рр., та НТР ДП ХМЗ "ФЕД".

Публікації. Основні результати роботи опубліковано у 15 наукових виданнях: деcяти статтях (10 статей у фахових виданнях ВАК) та п'яти тезах міжнародних конференцій:

Структура та обсяг дисертації.Робота складається з вступу, п'яти розділів, висновку, переліку використаних джерел з 241 найменування на 20 сторінках і містить 47 рисунків, 11 таблиць і додаток. Загальний обсяг роботи складає 156 сторінок.


КОРОТКИЙ ЗМІСТ РОБОТИ


У вступі коротко викладено сучасний стан проблеми і обгрунтовано актуальність дослідження, наведено наукову новизну, практичну цінність роботи, особливий внесок здобувача, подано відомості з апробації роботи, публікації, структуру і обсяг дисертації.

У першому розділі проведено огляд і аналіз проблеми підвищення якісних характеристик деталей і різального інтсрументу завдяки адаптивному управлінню технологічними параметрами плазмово-іонної та комбінованої обробки, наведено ряд методів нанесення покриттів та одержання зміцненого шару і показано, що без ефективного керування плазмово-іонною і комбінованою обробкою досягти стабільних, високих, якісних характеристик неможливо, причому це стосується технологічної підготовки, вибору послідовності шарів і прошарків з