Розробка нормативної бази комплексної оцінки якості жаростійких покриттів

На основі встановленого взаємозв'язку кількісного значення основних дефектів, що виникають у поверхневому шарі покриттів, та їх експлуатаційної надійності обґрунтовано та запропоновано використовувати міцність зчеплення покриття з основою і мікротвердість як основні властивості для оцінки якості нанесеного покриття. Розроблено розрахункову методику оцінки якості покриттів, яка відрізняється від відомих тим, що дає можливість визначити ймовірність випадення досліджуваної характеристики за межі її нижнього і верхнього нормативних значень з урахуванням фактичного закону розподілу і взаємозв'язку характеристик.

Проведені теоретичні й експериментальні дослідження дали підстави розробити нормативну документацію, яка регламентує порядок проведення випробувань жаростійких покриттів і опрацьовування отриманих даних за запропонованою розрахунковою методикою.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено нормативну документацію, яка дає можливість оцінювати якість покриттів, призначених для роботи при термічних циклічних навантаженнях, з урахуванням взаємозв'язку контрольованих властивостей і умов експлуатації деталі зі зміцненим шаром.

Запропоновано алгоритм вибору матеріалу і технології нанесення покриття та оцінки його якості, який може бути застосований конструкторами та технологами під час проектування покриттів.

Результати теоретичних і експериментальних досліджень апробовані на машинобудівних підприємствах, які випускають відповідальні деталі авіаційних двигунів.

Особистий внесок здобувача полягає в постановці та вирішенні теоретичних та експериментальних задач, пов'язаних з розробкою методик, алгоритмів і нормативної бази оцінки якості жаростійких покриттів з використанням методів системного підходу. Автором самостійно розроблена математична модель, яка дозволяє оцінити ступінь впливу властивостей жаростійких покріттів на їх експлуатаційну надійність, розрахункова методика комплексної оцінки якості жаростійких покриттів, нормативна документація, що регламентує порядок проведення випробувань, алгоритм вибору матеріалу та технології нанесення покриттів.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи були представлені на науково-технічних конференціях, зокрема, на Міжнародному семінарі-виставці “Современные материалы, технологии, оборудование и инструменты в машиностроении” (Київ, 1999 р.), 8-й Міжнародній науково-технічній конференції “Технологии ремонта машин, механизмов, оборудования” (Ялта, 2000 р.), Третьому міжнародному конгресі “Mechanical Engineering Technologies” (Софія, 2001 р.), Міжнародній науково-практичній конференції “Стандартизація, сертифікація, управління якістю продукції: Теорія та практика” (cмт. Партенит, Крим, 2001 р.), Другій промисловій міжнародній науково-технічній конференції “Эффективность реализации научного, ресурсного и промышленного потенциала в современных условиях” (сел. Славське, Карпати, 2002 р.), XII міжнародному науково-технічному семінарі “Високі технології: тенденції розвитку” (Алушта, 2002 р.), “Якість, стандартизація, контроль: теорія та практика” (Ялта, пмт. Гаспра, 2002 р.), а також на науково-методичних конференціях Київського національного університету технологій та дизайну і семінарах кафедри метрології, стандартизації та сертифікації протягом 1998 – 2002 рр.

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 12 праць, у тому числі 7 – у наукових спеціалізованих виданнях ВАК України.

Структура й обсяг роботи. Дисертація складається зі вступу, чотирьох розділів, основних результатів і висновків, списку використаної літератури та додатків. Повний обсяг дисертації складає 156 стор., робота містить 18 рисунків на 14 стор., 13 таблиць на 7 стор. та 4 додатки на 22 стор. Список використаних джерел складається з 104 найменувань.

 

 

У вступі обґрунтовано актуальність наукової проблеми оцінки якості жаростійких покриттів, подано стислу характеристику загального стану і методів її вирішення. Відзначено наукову новизну та практичну цінність одержаних результатів.

У першому розділі автором проведений критичний аналіз робіт Авдєєва М. В., Внукова Ю. М., Девіса Р., Калмуцького В. С., Клименка С. А., Ляшенка Б. А., Мортенсена О., Новикова М. В., Хермана Г., Хокінга М., Ямпольського А. М. та інших учених, присвячених питанням використання жаростійких покриттів.

Встановлено, що вчасне виявлення дефектів жаростійких покриттів, які призводять до руйнування зміцненого шару, основними з яких є відшаровування, розтріскування, пори, значно розширить можливості з реалізації стратегії експлуатації та ремонту деталей реактивних двигунів ракет, авіаційних двигунів тощо. До експлуатаційної надійності таких деталей з нанесеним покриттям висувають високі вимоги, що викликає необхідність проведення оцінки якості його нанесення. Якість нанесеного покриття значною мірою залежить від взаємодії внутрішнього і зовнішнього середовища, складу покриття та його структури, сумісності матеріалів підложки та покриття і т. ін.

Слід зазначити, що існуючі розрахункові методики з оцінки якості покриттів, у тому числі і жаростійких, дають можливість одержати інформацію тільки про дефектність одиничних властивостей, таких як міцність зчеплення покриття з основою, міцність покриття при розтягуванні, пористість, мікротвердість. Крім того, такі методики не враховують реальні зв'язки між усіма характеристиками, а імовірність випадання контрольованої характеристики визначається або при нижньому, або при верхньому нормативному значенні. Таким чином, сьогодні завдання оцінки якості зводиться до визначення того, чи досліджувана характеристика менша, дорівнює чи більша від деякого нормативного значення для всіх кривих розподілів, що не дає можливості одержати об'єктивну інформацію про якість нанесеного покриття.

Проведений аналіз сучасної нормативної документації випробувань газотермічних покриттів свідчить, що вони, як правило, спрямовані на вимірювання зазначених вище властивостей покриттів. Необхідно також зауважити, що порядок проведення випробувань, спрямованих на вимірювання міцності покриття при розтягуванні, модуля пружності покриття й основи, коефіцієнта Пуассона, недостатньо чітко регламентований нормативною документацією. Такий підхід передбачає вирішення локальних завдань, що не дозволяє оцінити покриття як систему