1. Прилад для визначення мікро механічних характеристик поверхневого шару матеріалів методами індентування та склерометрії : Дис... канд. наук: 05.11.13 - 2008.
Анотація до роботи:
Закієв І.М. Прилад для визначення мікромеханічних характеристик поверхневого шару матеріалів методами індентування та склерометрії. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет України “Київський політехнічний інститут”, Київ, 2008.
Дисертацію присвячено вирішенню актуальної проблеми визначення мікромеханічних характеристик локальних ділянок поверхневого шару матеріалів та виробів методами індентування та склерометрії на основі розробки багатофункціонального автоматизованого приладу та відповідного методичного забезпечення. Для забезпечення у приладі контролю та керування переміщеннями індентора розроблений електромагнітний навантажувач, призначений для перетворення сили електричного струму у механічне зусилля. Для вимірювання малих переміщень індентора розроблений індуктивний датчик, що має покращенні порівняльно з існуючими типами показники. Спроектований та випробуваний оригінальний диференціальний компенсатор шкідливих пружних зміщень конструктивних елементів приладу. Розроблено та апробовано спеціальне алгоритмічне та програмне забезпечення, яке призначене для керування режимами роботи електронних вузлів приладу, настроювання та тарирування каналу вимірювань, обробки, збереження та представлення даних вимірювання. . Розроблені методичні засади корекції діаграми вдавлювання з урахуванням особливостей початкового контакту, що забезпечує сталі значення нано- і мікротвердості при різних значеннях навантажування та глибини вдавлювання, а також на базі запропонованої моделі силового впливу на індентор розроблений метод визначення характеристики неоднорідності структурно-деформаційних властивостей матеріалу вздовж траси сканування, виключаючи вплив рельєфу поверхні.
Головний науковий результат роботи – вирішення науково – технічної задачі, що пов’язана з науковим обґрунтуванням та розробкою автоматизованого багатофункціонального приладу для визначення та контролю мікромеханічних характеристик поверхневого шару матеріалів методами безперервного вдавлювання та сканування індентором.
Сучасні апаратурні засоби контролю фізико-механічних властивостей матеріалів у мікро/нано масштабах методами кінетичного та скануючого індентування (нанотестери) відносяться до нового покоління приладів, що мають високу роздільну здатність реєстрації глибини вдавлювання індентора, однак при порівняльно вузькому діапазоні навантажування. У приладах даного класу використовуються сучасні MEMS технології, вони виробляються в декількох країнах (США, Великобританія, ФРН, Австралія), вартість таких приладів доволі висока, що обмежує їх масове використання для дослідницьких та виробничих потреб.
Розроблена, виготовлена та апробована оригінальна, проста в експлуатації та компактна конструкція приладу з широкими функціональними можливостями для визначення та контролю фізико-механічних властивостей матеріалів у мікро/нано масштабах методами кінетичного індентування та сканування поверхні індентором.
Для забезпечення переміщень індентора розроблений та конструктивно реалізований пристрій (електромагнітний навантажувач) для перетворення сили електричного струму у механічне зусилля. Відмінними особливостями розробленого навантажувача є: широкий діапазон зусиль, що задаються (до 30 Н); реалізація безконтактного навантажування; мала маса якоря; електромагнітне демпфірування шкідливих коливань; лінійна характеристика навантажування.
Для вимірювання малих переміщень індентора розроблений та конструктивно реалізований індуктивний датчик, що має покращенні порівняльно з існуючими типами показники: лінійну характеристику, значне вихідне напруження, малу чутливість до перешкод та малий температурний дрейф. Суттєве підвищення чутливості вимірювань датчиком, що розроблений, забезпечено співвісним розташуванням плоских циліндричних котушок с малим зазором (0,5 мм), що приводить до достатньої по величині зміні індуктивності при малих переміщеннях якоря.
Спроектований та випробуваний оригінальний компенсатор шкідливих пружних зміщень конструктивних елементів приладу, що дозволило суттєво спростити та полегшити конструкцію приладу, збільшити продуктивність операцій випробування. Застосування диференціального компенсатора дозволяє точно ідентифікувати початок дотику індентором поверхні зразка та адекватно робити відлік глибини вдавлювання відносно його поверхні.
Розроблено та апробовано спеціальне алгоритмічне та програмне забезпечення, яке призначене для керування режимами роботи електронних вузлів, настроювання та тарирування каналу вимірювань, обробки, збереження та представлення даних вимірювання. Рівень автоматизації керування приладом, а також процесів реєстрації, обробки та збереження даних відповідає вимогам до багатофункціональних приладів подібного класу.
Розроблено метод та реалізована у програмне забезпечення приладу відповідна методика корекції діаграми вдавлювання з урахуванням особливостей початкового контакту, яка полягає у використанні замість експериментальної діаграми вдавлювання квадратичної функції з корекцією експериментальних значень глибини вдавлювання. Використання даної методики забезпечує сталі значення нано- і мікротвердості у діапазоні глибини вдавлювання, що реєструється, і, відповідно, виключення явища масштабного ефекту твердості.
На базі запропонованої моделі силового впливу на індентор розроблений метод та реалізована у програмному забезпеченні приладу відповідна методика, яка дозволяє визначати характеристики неоднорідності структурно-деформаційних властивостей матеріалу вздовж траси сканування, виключаючи вплив рельєфу поверхні. Даний підхід, який реалізований у розробленому приладі, відкриває широкі можливості тестового діагностування тонких поверхневих шарів конструкційних матеріалів методом дряпання.
Різні модифікації розробленого приладу впроваджені та використовуються для проведення наукових досліджень, інженерно-технічних задач та в навчальному процесі у провідних наукових організаціях, університетах та підприємствах України: Інституті електрозварювання ім. Є. Патона НАН України (м. Київ), Інституті проблем матеріалознавства ім. І. Францевича НАН України (м. Київ), на ДП завод 410 ЦА (м. Київ), Національному технічному університеті України «КПІ» (м. Київ), Національному авіаційному університеті (м. Київ) (акти впровадження додаються).
Публікації автора:
Запорожец В.В., Бердинских В.А., Закиев И.М. Динамические эффекты контактного взаимодействия в присутствии ПАВ // Трение и износ – 1988. – 9, № 1. – С. 19-25.
Здобувачем розроблена модель тертя у середовищі ПАВ та апробована методика дослідження впливу ПАВ на динамічні ефекти контактної взаємодії.
Запорожец В.В., Никитин Ю.А., Закиев И.М. Идентификация повреждаемости поверхностного слоя материала с использованием методов микромеханики / Авіаційно-космічна техніка і технологія: Вип. 34. - Харків: ХАІ, 2002 – С. 103-106.
Здобувачем проведено моніторинг методів мікромеханіки для індентування пошкоджуваності поверхневого шару.
Гаврилюк П.В., Варюхно В.В., Закиев І.М. Прилад для дослідження фізико-механічних властивостей матеріалів // Металознавство та обробка металів. – 2004. – №4. – С.44-47.
Здобувачем розроблений та виготовлений прилад для дослідження фізико-механічних властивостей матеріалів.
Игнатович С.Р., Закиев И.М., Борисов Д.И., Закиев В.И. Методика исследования физико-механических свойств поверхностных слоев материалов при усталости с использованием многофункционального прибора «Микрон-гамма» / Авиационно-космическая техника и технология – Вып. 8 (16) - Харьков: ХАИ, 2004 – С. 163-166.
Здобувачем розроблена методика кінетичного індентування та методика склерометричних випробувань.
Игнатович С.Р., Закиев И.М., Борисов Д.И. Диагностика усталостной поврежденности деталей методами вдавливания и царапанья поверхности индентором / Двигатели внутреннего сгорания – № 2 (7)- Харьков: НТУ «ХПИ», 2005 – С. 118-122.
Здобувачем розроблена методика та програма проведення експериментальних досліджень, отримані експериментальні дні стосовно зміни мікротвердості та склерометричних характеристик сплаву Д-16 у процесі циклічного навантажування.
Игнатович С.Р., Борисов Д.И., Закиев И.М., Юцкевич С.С. Исследование микропластического деформирования при усталости методом склерометрии / Авиационно-космическая техника и технология – Вип. 8 (24) – Харьков: ХАИ, 2005 – С. 81-84.
Здобувачем отримані дані стосовно кореляції даних з мікропластичного деформування та тангенціальної складової сили тертя при дряпанні.
Игнатович С.Р., Закиев И.М., Борисов Д.И., Закиев В.И. Оценка поврежденности поверхностного слоя материалов при циклическом нагружении методами наноиндентирования и наносклерометрии // Пробл. прочности. - 2006. - № 4. - С. 132-139.
Здобувачем описано методичне та апаратурне забезпечення методів індентування та склерометрії, отримані експериментальні дані по зміні мікротвердості сплаву Д16АТ при циклічному навантажуванні.
Еволюція структури і властивостей твердих сплавів при зношуванні в умовах ударного різання / С.А. Клименко, Ю.А. Мельнійчук, І.М. Закієв та інші / Зб. наук. праць: Серія Г „Процеси механічної обробки, верстати та інструменти”: Сучасні процеси механічної обробки інструментами з НТМ та якість поверхні деталей машин / НАН України. ІНМ ім. В.М. Бакуля. – Київ, 2006. – С. 82-88.
Здобувачем запропонована методика індентування методом сканування на розробленому ним приладі та отримані експериментальні дані стосовно твердості сплаву марки ТТ7К12.
Фирстов С.А., Игнатович С.Р., Закиев И.М. Коррекция диаграммы внедрения при наноиндентировании с учетом особенностей начального контакта / Проблеми тертя та зношування – Вып. 48 - Київ: НАУ, 2007 – С. 64-71.
Здобувачем розроблена та апробована методика заміни експериментальної діаграми навантажування теоретичною квадратичною кривою, розроблено алгоритмічне та програмне забезпечення зсуву теоретичної залежності до її співпадання з експериментальною діаграмою.
Прибор для испытаний материалов на микротвердость: А.с. 373581 СССР, МКИ G01N3/42/В.В. Запорожец, И.М. Закиев, Ю.А. Никитин (СССР).–4816775/28; Заявл. 19.04.90; Опубл. 07.02.93, Бюл. № 5. – 4с.: ил.
Здобувачем розроблена конструктивна схема приладу для випробувань матеріалів на мікротвердість методом вдавлювання індентором.
Спосіб визначення розклинювальної дії мастильних матеріалів і пристрій для його здійснення: Декларац. патент на винахід 70518 A Україна, 7 G01N13/00 / В.В. Запорожець, І.М. Закієв, В.Х. Баланін (Україна). – 20031110703; Заявл. 26.11.2003; Опубл. 15.10.2004, Бюл. № 10. – 4с.: 2 іл.
Здобувачем розроблена принципіальна схема приладу для визначення розклинювальної дії мастильних матеріалів та запропоновано використання датчика переміщень.
Запорожец В.В., Закиев И.М., Билякович О.Н. Теория и практика оценки упрочнения поверхностных слоев трибоспектральным методом // Технологии ремонта машин и механизмов РЕМОНТ-98: Материалы Межд. научн. техн. конф. Киев, 9-11 июня 1998 г.– Киев: УБЕНТЗ, 1998. – С. 43-45.
Здобувачем розроблено методичне та апаратурне забезпечення для контролю властивостей поверхневих шарів деталей трибоспектральним методом.
Игнатович С.Р., Закиев И.М., Борисов Д.И., Юцкевич С.С. Наноиндентирование как перспективный метод диагностики поврежденности поверхности материалов при циклическом нагружении // Современные методы и средства неразрушающего контроля и технической диагностики: XIII Междунар. конф. Ялта, 3-7 октября. 2005 г.- Киев, УИЦ, 2005 – С. 78-80.
Здобувачем викладена концепція діагностики пошкоджуваності поверхні деталей методом індентування, приведені технічні можливості приладу „Мікрон-гама”.
Мартыненко А.И., Никитин Ю.И., Закиев И.М. Методы и аппаратура для определения и контроля локальных физико-механических свойств растительных тканей // Автоматизация сельскохозяйственного производства: Межд. научн. техн. конф. Углич, май, 1997 г. – Углич, б.и, 1997. - С. 18.
Мартыненко А.И., Никитин Ю.И., Закиев И.М. Специализированные средства измерения микромеханических свойств растительных тканей // Автоматизация сельскохозяйственного производства: Межд. научн. техн. конф. Углич, май, 1997 г. – Углич, б.и, 1997. - С. 37.
Gogotsi G., Zakiev I. Dept-sensing micro-indention of dental and other ceramics for medical applications // Новейшие технологии в порошковой металлургии и керамике: Междунар. конф. Киев, 8-12 сентября. 2003 г.- Киев, 2003 – С. 422-423.
Ігнатович С.Р., Закієв І.М. Прилад для дослідження фізико-механічних властивостей поверхневих шарів матеріалів в манометричному діапазоні // Приладобудування 2005: стан і перспективи: 4-а наук. техн. конф. Київ, 26-27 квітня 2005 р. – Київ, НТТУ „КПІ”, 2005. - С. 225.
