Науково-методологічні основи підвищення несучої здатності функціональних покриттів конструктивними і технологічними методами
| dc.contributor.author | Солових, Євген Костянтинович | |
| dc.contributor.degreedepartment | - | uk |
| dc.contributor.degreefaculty | - | uk |
| dc.contributor.degreegrantor | Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України, Кіровоградський національний технічний університет МОН України | uk |
| dc.date.accessioned | 2013-12-13T14:32:09Z | |
| dc.date.available | 2013-12-13T14:32:09Z | |
| dc.date.issued | 2013 | |
| dc.description.abstracten | Dissertation for a doctor degree in technical sciences, Specialty 05.03.07 – Processes of physicotechnical treatment. – H.S. Pisarenko Institute for Problems of Strength NAS of Ukraine, Kyiv, 2013; Kirovohrad National Technical University, Ministry of Education and Science of Ukraine, Kirovohrad, 2013. The dissertation is devoted to the solution of important scientific-engineering problem of efficient increase in the bearing capacity of functional coatings (FC) on responsible parts in the current engineering which operate under extreme conditions via control of construction, technology and operation parameters of the «FC – base» system by the following criteria: strength, wear resistance, and efficiency. The work has considered the current state of surface engineering problem and analyzed trends for its solution. It is shown that this problem can be solved successfully via using FC. Based on available scientific information as well as on the experimental and theoretical researches of physicomechanical and operation properties of parts with coatings produced by modern alternative techniques, a novel procedure for construction of the «FC – base» system with predetermined bearing capacity. This approach, based on optimization of the «FC – base» system by strength, for the first time made it possible to develop a conception of steady increasing FC bearing capacity and to provide passage from the design of coating with predetermined properties to the achievement of the maximal strength and operability of FC. Such a complex method was shown to provide efficient optimization of formation of such constructions as articles with continuous coatings and creation of textured (3D) discrete FC of both island-like and novel carcass types. A novel procedure for selection of alternative technologies for FC application has been developed on the basis of the science linkage criterion. The work results have been implemented in order to increase the bearing capacity of turbine engine parts at the NVP “Eltekhmash” (Vinnytsia, Ukraine), State enterprise of the National Ministry of Defense “Odesaaviaremservis” (Odesa, Ukraine) as well as in technologies, calculations and tests of coatings at Pisarenko Institute for Problems of Strength NAS of Ukraine, where they have provided a single methodological base for investigation of the «FC – base» systems. | uk |
| dc.description.abstractru | Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.03.07 – Процессы физико-технической обработки. – Институт проблем прочности им. Г.С. Писаренко НАН Украины, Киев, 2013г.; Кировоградский национальный технический университет МОН Украины, Кировоград, 2013г. Диссертация посвящена решению важной научно-технической проблемы эффективного повышения несущей способности функциональных покрытий (ФП) на ответственных деталях современной техники, работающих в экстремальных условиях эксплуатации путем управления конструктивно-технологическими и эксплуата-ционными параметрами системы «ФП – основа» по критериям прочности, износостойкости и экономичности. В работе изучено современное состояние проблемы инженерии поверхности и показаны направления ее решения. Отражена тенденция ужесточения условий эксплуатации современной техники и неуклонного возрастания требований к традиционным конструкционным материалам. Показано, что применение покрытий обеспечивает возможность многократного повышения несущей способности и долговечности деталей машин. Проанализированы основные недостатки ФП и показаны тенденции эффективного повышения несущей способности и долговечности изделий конструированием дискретных ФП островкового и нового каркасного типов. Определено, что эффективность повышения несущей способности систем «ФП – основа» сдерживается отсутствием общей методологии получения ФП с прогнозируемой работоспособностью. На основании анализа литературных данных, экспериментальных и теоретических исследований физико-механических и эксплуатационных свойств деталей с покрытиями, полученных современными альтернативными методами осаждения (плазменным, вакуум-плазменным, детонационно-газовым, электронно-лучевым, электроискровым легированием, ионным азотированием) предложена новая методология создания систем «ФП – основа» с прогнозируемой несущей способностью, которая учитывает работоспособность системы в целом и зависит от прочности адгезионной связи ФП с основой, с одной стороны, и НДС покрытий и основы, – с другой. Методология представлена в виде совокупности логически взаимосвязанных базисных структурных составляющих системы: «технология нанесения покрытия – состав – конструкция – функциональные свойства – изделие с покрытием – альтернативные технологии формирования ФП». Такой подход основан на оптимизации систем «ФП – основа» по критериям прочности на всех этапах 35 исследования, что позволило впервые разработать общую для различных видов ФП концепцию системного повышения их несущей способности. Концепция состоит в последовательном, поэтапном достижении максимальной несущей способности традиционных сплошных ФП за счет оптимизации технологий их формирования и конструктивной компоновки покрытий с последующим повышением их работоспособности конструированием и оптимизацией (3D) дискретных ФП различных типов минимизацией уровня НДС, а также в создании методики оценки наукоемкости и выбора альтернативных технологий нанесения ФП с учетом экономических показателей и экологического ущерба. Концепция реализована путем создания новой методологической базы, объединяющей в единой научной программе такие составляющие, как: технология ФП, математическое моделирование, расчет НДС, экспериментальные лабораторные, стендовые и эксплуатационные испытания. Только осуществление полного комплекса всех составляющих программы позволяет оптимизировать технологии формирования конструкций – изделий с покрытиями; создавать структурированные дискретные ФП различных типов, способные обеспечивать максимальные, для экстремальных условий эксплуатации, прочность и долговечность при минимальных энергетических и других ресурсных затратах. Критериями оптимизации выбраны прочность и износостойкость ФП, материало- и энергоемкость процессов, а также производительность технологического оборудования. Критерии оптимизации представлены в виде управляющих математических моделей, которые позволили установить взаимосвязь конструктивных и технологических параметров покрытий с их эксплуатационными свойствами. Показано, что геометрические параметры островковой структуры ФП контролируют уровень НДС, в том числе опасные напряжения растяжения. Оптимизация технологий и конструкций островковых дискретных покрытий обеспечивает эффективное повышение уровня прочности и долговечности изделий с покрытиями по сравнению с традиционными ФП сплошной структуры. Предложен подход к конструированию (3D) дискретных покрытий нового – каркасного типа, которые способны удерживать в полостях каркаса продукты вторичных структур, твердые частицы износа и смазку, не допускают растрескивание и отслоение ФП минимизацией НДС за счет оптимального соотношения геометрических параметров регулярного рельефа. С увеличением термомеханических нагрузок преимущества каркасных покрытий только возрастают. Установлено, что дискретные ФП островкового и каркасного типов радикально повышают несущую способность и долговечность изделий с покрытиями. Разработана новая методика выбора альтернативных технологий применения ФП по критерию наукоемкости, которая учитывает также тупиковый характер их развития по снижению прибыли при наращивании инвестиций. Результаты разработок нашли промышленное применение для повышения несущей способности деталей АГТД в НПП «Элтехмаш», г. Винница; в Государственном предприятии Мин. обороны Украины «Одессаавиаремсервис», г. Одесса; в технологиях, расчетах и испытаниях ФП в ИПП. им. Г.С. Писаренко НАН Украины, обеспечивая единую методологическую базу исследований систем «ФП – основа». | uk |
| dc.description.abstractuk | Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.03.07 – Процеси фізико-технічної обробки. – Інститут проблем міцності ім. Г.С. Писаренка НАН України, Київ, 2013р.; Кіровоградський національний технічний університет МОН України, Кіровоград, 2013р. Дисертація присвячена вирішенню важливої науково-технічної проблеми ефективного підвищення несучої здатності функціональних покриттів (ФП) на відповідальних деталях сучасної техніки, які працюють в екстремальних умовах експлуатації шляхом керування конструктивно-технологічними та експлуатаційними параметрами системи «ФП – основа» за критеріями міцності, зносостійкості та економічності. У роботі вивчено сучасний стан проблеми інженерії поверхні та проаналізовані напрямки її вирішення. Показано, що ця проблема вирішується застосуванням функціональних покриттів. На підставі аналізу літературних даних, експериментальних і теоретичних досліджень фізико-механічних та експлуатаційних властивостей деталей з покриттями, отриманих сучасними альтернативними методами осадження, запропонована нова методологія побудови систем «ФП – основа» з прогнозованою несучою здатністю. Такий підхід, заснований на оптимізації систем «ФП – основа» за критеріями міцності, дозволив уперше розробити загальну для різних видів ФП концепцію системного підвищення їх несучої здатності і забезпечити перехід від створення покрить із заздалегідь заданими властивостями до досягнення максимальної міцності і довговічності ФП. Такий комплексний метод дозволяє ефективно оптимізувати технології формування конструкцій – виробів із суцільними покриттями, і створювати структуровані (3D) дискретні ФП острівцевого та нового каркасного типів. Розроблено нову методику вибору альтернативних технологій застосування ФП за критерієм наукоємності, яка також враховує безвихідний характер їх розвитку у разі зниження прибутку при нарощуванні інвестицій. Результати розробок знайшли промислове застосування для підвищення несучої здатності деталей АГТД у НВП «Елтехмаш», м. Вінниця; у Державному підприємстві Мін. оборони України «Одесаавіаремсервіс», м. Одеса; у технологіях, розрахунках і випробуваннях ФП в ІПМіц. ім. Г.С. Писаренка НАН України, забезпечивши єдину методологічну базу дослідження систем «ФП – основа». | uk |
| dc.format.page | 38 л. | uk |
| dc.identifier.uri | https://ela.kpi.ua/handle/123456789/6419 | |
| dc.language.iso | uk | uk |
| dc.publisher | Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут" | uk |
| dc.publisher.place | Київ | uk |
| dc.status.pub | published | uk |
| dc.subject.udc | 621.771.07.001.5 | uk |
| dc.title | Науково-методологічні основи підвищення несучої здатності функціональних покриттів конструктивними і технологічними методами | uk |
| dc.type | Other | uk |
| thesis.degree.level | doctor | uk |
| thesis.degree.name | доктор технічних наук | uk |
| thesis.degree.speciality | 05.03.07 – процеси фізико-технічної обробки | uk |