Анотація до роботи:

Юаньдун Сін. Підвищення якісних характеристик деталей і РІ завдяки адаптивному управлінню технологічними параметрами плазмово-іонної та комбінованої обробки. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.07 – процеси фізико-технічної обробки. Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут” – м. Харків, 2007.

Дисертація присвячена розробці наукових основ створення адаптивних систем управління плазмово-іонною обробкою (ПІО) та комбінованою обробкою (КО), розв’язанню таких питань: вибору покриття одно- та багатошарового залежно від умов експлуатації та температурних режимів, системних основ вибору технологічних і геометричних параметрів для розміщення деталей (РІ) в установці, вибору методів контролю та можливих зворотних зв’язків створено адаптивну систему керування та перевірено її для досягнення стабільних підвищених характеристик РІ та деталей.

Розроблено фізико-технічні основи створення систем адаптивного керування, завдяки яким одержано стабільні високоякісні характеристики, які впроваджені в навчальний процес Національного аерокосмічного університету ім. М.Є. Жуковського "ХАІ".

Відповідно до поставленої мети і задач в дисертації отримано такі результати.

1. Розроблено теоретичну сумісну модель теплофізичних і термомеханічних процесів при механічній обробці різальним інструментом з одно- та багатошаровими покриттями, яка дозволяє отримати поле температур і температурних напружень на передній і задній поверхнях РІ з урахуванням витрат енергії на деформування (вперше).

2. Доведено можливість прогнозування стійкості РІ з застосуванням результатів розрахунків і гіпотез Крагельського про характер зносу РІ, отримано задовільне погодження результатів розрахунків та експериментів.

3. Розширено можливості вибору одношарових і багатошарових покриттів на основі дослідження характеру напруженого стану у зоні переходу від покриття, хімічної сполуки (перший шар) до шару з чистого металу (прошарку) для динамічної і стаціонарної дії температурних напружень, одержано також шари з чистих металів, для яких можлива ефективна робота у стаціонарному, динамічному або у обох режимах, надано алгоритм вибору послідовності шарів і прошарків покриттів з хімічних сполук і чистого металу.

4. На основі аналізу фізичних процесів при ПІО, параметрів їх контролю, можливих зворотних зв'язків одержано технологічні та фізичні параметри і засоби їх адаптивного управління, на основі яких створено реальну систему адаптивного автоматичного управління ПІО з вимірюванням товщини покриття та температури деталі у реальному масштабі часу.

5. Викладено запропоновані шляхи вибору технологічних параметрів і ФМХ деталей перед нанесенням покриття та комбінованою обробкою (з ПІО).

6. Досліджено застосування бар'єрного покриття з нітридів гафнію і цирконію з різним співвідношенням компонентів: нітрид цирконію 90%, 85%, 80%, 75%, решта – нітрид гафнію.

7. Доведено, що зносостійкість твердого сплаву ВК6 з різними видами покриттів і зміцнень може бути збільшена: для ПІО – у 1,3 – 2,4 раза, ПІО+ІЛО – у 2,3 – 7,5 раза порівняно з покриттям TiN. Мікротвердість при комбінованій обробці швидкорізальної сталі з покриттям 0.8ZrN+0.2HfN дорівнює від 36 (ПІО) до 45 ГПа (ПІО+ІЛО).

8. Розроблені фізико-технічні основи нанесення плазмово-іонних покриттів та їх застосування у комбінованій технології дозволяють вибирати покриття (одно- та багатошарове), технологічні параметри нанесення покриття (тиск реакційного газу, напругу на підкладинці, струм фокусуючого магніту – напруженість магнітного поля, струм дуги, температуру нанесення покриття, товщину покриття з метою отримання максимальної стійкості РІ, зносостійкості, мікротвердості та продуктивності нанесення покриття, що має практичне значення, а також створити адаптивну систему управління).

9. Результати роботи впроваджено у навчальний процес у Національному аерокосмічному університеті ім. М.Є. Жуковського "ХАІ".

Основні результати дисертації відображено в таких публікаціях:

1. Костюк Г.И., Син Юаньдун, Куринной А.Н. Методика выбора последовательности слоев и подслоев в многослойных покрытиях в зависимости от температурных условий работы// Вісник АІНУ. –2006. –N3(30). – С. 45-58.

2. Костюк Г.И., Белов Н.Л., Син Юаньдун. Система адаптивного управления плазменно-ионной обработкой, изменение толщины покрытия и температуры детали в процессе нанесения покрытий// Вестник двигателестроения. –2003. –N2. – С. 168-175.

3. Костюк Г.И., Белов И.Л., Син Юаньдун. Исследование износостойкости твердого сплава ВК6 с различными видами упрочения при скольжении по стали 38ХС// Авиационно-космическая техника и технология. –2002. – Вып. 33. – С. 45-54.

4. Костюк Г.И., Син Юаньдун, Широкий Ю.В. Исследование микротвердости быстрорежущей стали после нанесения покрытий, комбинированного упрочнения в зависимости от технологических и геометрических параметров обработки// Авиационно-космическая техника и технология. –2002. – Вып. 33. – С. 62-70.

5. Костюк Г.И., Костюк Е.Г., Син Юаньдун. Теплофизические и термомеханические аспекты механической обработки и стойкости режущего инструмента с одно- и многослойным покрытием и упрочненным слоем// Вестник Национального технического университета Украины “Киевский политехнический институт”. –2001. – Вып. 40. – С. 159-169.

6. Костюк Г.И., Пылинин О.В., Син Юаньдун. Применение барьерного покрытия для режущих инструментов при обработке деталей авиационной техники из титана и его сплавов// Вакуумные технологии и оборудование: Сб. докл. 5-й Междунар. конф., 22-27 апреля 2002. – С. 164-172.

7. Костюк Г.И., Син Юаньдун, Антонова О.О. Научные основы выбора многослойных и однослойных покрытий в деталях авиационной техники на основе исследования характера напряженного состояния// Авиационно-космическая техника и технология. –2001. – Вып. 24. – С. 159-169.

8. Костюк Г.И., Тавалбех Хаджем Ахмед, Син Юаньдун. Перспективы создания эффективных адаптивных систем управления плазменно-ионными, ионно-лучевыми, электронно-лучевыми, светолучевыми и комбинированными технологиями// ВICTI АIНУ. –2000. –N4. – С. 79-89.

9. Костюк Г.И., Хуа Лин, Син Юаньдун. Пути выбора технологических параметров и физико-механических характеристик деталей перед комбинированной обработкой// Авиационно-космическая техника и технология. –2001. – Вып. 25. – С. 20-24.

10. Kostyuk G.I., Pylinin O.V., Xing Yuandong. Usage of barrier coating for cutting tools for machining parts of titanium alloys//XXII-th International symposium on discharges and electrical insulation in Vacuum, Tours France, 2004, p.458-461.

11. Костюк Г.И., Хуа Линь, Син Юаньдун. Перспективы разработки автоматизированных и роботизированных установок упрочнения деталей и нанесения покрытий на основе плазменно-ионной, ионно-лучевой, светолучевой и комбинированной технологии// Proceeding X international conference «New leading technologies in machine building», Kharkov – Rybalche, 2001. – Р. 15-21.

12. Костюк Г.И., Син Юаньдун, Куринной А.Н. Научные аспекты выбора последовательности слоев и подслоев в многослойных покрытиях в зависимости от температурных условий работы// Proceeding XVI international conference «New leading technologies in machine building», Kharkov – Rybalche, 2006. – Р. 10.

13. Костюк Г.И., Решетников В.И., Син Юаньдун. Возможности применения установок «Булат» для комбинированной обработки, сочетающей в себе нанесения покрытия, ионное легирование и имплантацию// Proceeding XIV international conference «New leading technologies in machine building» Kharkov – Rybalche, 2004. – Р. 11-12.

14. Костюк Г.И., Белов Н.П., Син Юаньдун. Исследование износостойкости твердых сплавов при различных видах упрочнения// Proceeding XI international conference «New leading technologies in machine building», Kharkov – Rybalche, 2002. – Р. 21.

15. Костюк Г.И., Син Юаньдун, Широкий Ю.В. Влияние технологических параметров и геометрических параметров в установке на микротвердость при комбинированной обработке деталей АТ// Proceeding XI international conference «New leading technologies in machine building», Kharkov – Rybalche, 2002. – Р. 21.