Розвиток техніки тигельного, газополуменевого та електродугового напилювання покриттів із найдавніших часів до кінця ХХ ст.

Дротовий пістолет, який є основою сучасних аналогічних конструкцій, запатентувала співвітчизниця Шоопа Еріка Морф (06.03.1885 р.-30.11.1956 р.). Саме її розробка, що вирішила проблему стабільної подачі дроту, зрушила вперед техніку газополуменевого напилювання покриттів. Після цього стало можливим широкомасштабне застосування останньої на виробництві.

Конструктивна еволюція дротових пальників зображена на рис. 7.

Розвиток електричної техніки напилення виявився найбільш суперечливим серед усіх інших різновидів. Завдяки більшій, порівняно з газовими, економічності електричних джерел енергії ідея заміни ацетиленового полум'я на електричну дугу з'явилася майже одночасно з початком напилення покриттів. Спроби створення однодротових електродугових апаратів закінчувалися невдало. І лише в 1912 р. Шооп зупинився на схемі, за якою електрична дуга утворювалася між двома дротинами, а розплавлений метал струменем повітря спрямовувався на основу. Однак, основним устаткуванням для напилення покриттів продовжував залишатися газополуменевий дротовий пістолет. Роботи з усунення недоліків електродугового дводротового апарата, не дивлячись на їхню перспективність, були надовго облишені. Всебічний розвиток електродугове напилювання отримало тільки у 30і рр. XX ст. в колишньому Радянському Союзі (див. розд. 4).

У післявоєнний період розпочалися спроби переведення устаткування електричної техніки на високочастотні джерела. На початку 1950х рр. у Запорізькому філіалі Всесоюзного науково-дослідного інституту електрифікації сільського господарства (ЗФ ВНДІЕСГ) було розроблено металізаційний високочастотний дротовий апарат МВЧ1.

Автор першого у світі високочастотного апарата Костянтин Павлович Савінков народився в с. Алєксандров Гай Ново-Узенського району Саратовської обл. РФ у 1913 р. В 1938 р. він поступив до Московського інституту механізації і електрифікації сільського господарства. Закінчив інститут у 1947 р. і розпочав трудову діяльність в ЗФ ВНДІЕСГ. У 1953 р. ним було сконструйовано однодротовий електричний апарат, оснований на плавленні металу за допомогою струмів високої частоти.

Однак, низька продуктивність, необхідність застосування спеціального генератора, громіздке обладнання не сприяли використанню високочастотного напилювання. І хоча, крім СРСР, спроби його застосування здійснювалися й у Великій Британії, в цілому високочастотна техніка напилення через низькі економічні та екологічні показники та великі технологічні труднощі так і не прижилася.

Набагато ефективніше продовжували заявляти про себе електродугові апарати. Ще одним напрямком розвитку стала поява багатофазних апаратів. Хоча три і більше електродні схеми апаратів через їхню громіздкість також важко реалізовувалися на практиці. Сьогодні здійснюються спроби створення надзвукових електродугових пальників. Послідовність перетворень у конструкціях напилювального електродугового устаткування видно з еволюційного ланцюга їх розвитку (рис. 8).

На сьогодні напилювальне устаткування вдалося удосконалити до рівня, що дозволяє віднести його до технічних систем. Протягом існування техніки напилення поліпшення якості покриття здійснювалося за рахунок вирішення триєдиної задачі - застосування більш досконалих матеріалів, устаткування та поліпшення технологічного процесу. Створення умов для здійснення процесу напилення покриттів та забезпечення необхідного рівня параметрів залежить від устаткування.

Найдоцільніше ретроспективно подивитися на розвиток устаткування для напилення покриттів, аналізуючи зміну такого його головного параметру як vч. Зростання vч визначило і напрямок розвитку як конструкцій устаткування, так і техніки напилення загалом. Дослідження причин і наслідків її зміни дозволило встановити загальну тенденцію:

1) постійне зростання vч протягом усього часу існування техніки напилення;

2) повільне зростання протягом 1902-1950х рр.;

3) інтенсивне зростання з 50х рр. XX ст. з деяким сповільненням на сьогодні.

Розвиток окремих видів техніки відбувається завдяки ліквідації виявлених головних недоліків шляхом поліпшення критеріїв розвитку. При цьому значення критеріїв розвитку змінюються у відповідності з S-функцією:

, (1)

де а, L, b, - константи, що визначаються за статистичними даними; t - час.

Якщо прийняти за робочу гіпотезу твердження про те, що процес удосконалення любої технічної системи на певній стадії її розвитку можна описати рівнянням Sподібної кривої, то отримаємо залежність, яка буде в загальному вигляді задовольняти якісні характеристики тієї або іншої стадії.

Як було досліджено вище, напилювальні технічні засоби на машинній стадії еволюціонували в напрямку механізації, яка також супроводжувалася й частковою автоматизацією. Основні параметри - vч, Тч, КВМ, продуктивність - також мали тенденцію до поліпшення, але нерівномірного. Причиною цього була необхідність застосування в один історичний період і різних матеріалів, і ручних напилювальних технічних засобів, і механізованих тощо.

Моделювання зміни головних параметрів використанням відповідної кількості рівнянь S-подібних кривих (1) (у нашому випадку використаємо два рівняння - за кількістю стадій розвитку, а це машинна і автоматична) є досить гнучким, тому що S-функція має більшу кількість коефіцієнтів (порівняно, наприклад, із відомою залежністю Гомперца). Побудовою моделі у вигляді нелінійного диференціального рівняння, апроксимованого степеневим багаточленом із двома першими членами (рівнянням Бернуллі) та його розв'язком (алгоритм обчислень реалізовано в пакеті MathCAD) визначено закономірності зміни vч, Тч, КВМ і продуктивності напилювального устаткування. Результати обчислень наведено в табл. 2. Графічна інтерпретація аналітичного виразу (1) представлена на рис. 9.

Не дивлячись на те, що протягом 1902-2000 рр. vч збільшилася у 50 раз, це забезпечило поліпшення міцності зчеплення покриттів із основою з 20 МПа всього до 140 МПа. Sфункції розвитку Тч і КВМ знаходяться на згасаючих дільницях і тому надалі об'єктивно обумовлений екстенсивний шлях розвитку цих параметрів. Найбільш ефективним відрізком S-функції є активна дільниця, що відображає зростання продуктивності устаткування (див. рис. 9).

У шостому розділі відповідно до завдань дослідження розглянуто вплив механічної обробки покриттів на розвиток техніки напилення.

Механічна обробка деталей з напиленими покриттями, з точки зору забезпечення необхідної точності та інших показників якості, значно відрізняється від обробки монолітних матеріалів, що викликано особливостями структури покриттів, низькою міцністю їх зчеплення з основою, наявністю перехідної зони між покриттям і основою тощо.

Велика питома вага обробки пластичним деформуванням була особливістю, що вирізняла механічну обробку покриттів на етапі розвитку захисної техніки напилення ГТП. Тому цей відрізок часу у розвитку механічної обробки покриттів можна визначити як етап обробки за допомогою пластичного деформування.

З розширенням переліку галузей, що почали застосовувати техніку напилення, з освоєнням нею конструкційних і легованих сталей, з проникненням її в ремонтне виробництво (1930-і рр.) отримання експлуатаційних параметрів, - а це вже були не тільки пористість і різнотовщинність покриття, а й точність розмірів та форми, відповідна шорсткість поверхні, - пластичним деформуванням стало проблематичним або й неможливим. Тому почали переходити на обробку різанням.

Інструменти для лезової обробки вибирали як звичайно, співставляючи твердості оброблюваного та оброблювального матеріалів. По відношенню до покриттів із кольорових металів і сплавів інструментальні та швидкорізальні сталі зарекомендували себе позитивно, але обробка покриттів твердістю HRCe 40…45 від самих перших спроб її застосування стала великою проблемою.

Перехід на шліфування був вимушеним заходом, проте і він гальмувався існуванням психологічного бар'єру. Однак, збільшення обсягів відновлення деталей швидко допомогло зрозуміти, що шліфування можна застосовувати не тільки як фінішну, а й як основну операцію, особливо при обробці покриттів, що не піддавалися лезовій обробці. Зростання частки шліфування у структурі обробки деталей з покриттями, його переважне використання при їх остаточному формуванні сприяли становленню етапу механічної обробки газотермічних покриттів шліфуванням.

У 1950і рр. техніка напилення вже застосовувала самофлюсівні матеріали, карбіди, кераміку тощо. Можливості обробки таких покриттів знову почали обмежуватися їхніми високими фізико-механічними властивостями. Найбільшу увагу в таких випадках традиційно продовжували приділяти шліфуванню. Його режими вийшли на новий рівень і становили: швидкість обертання круга vк = 25...35 м/с, швидкість обертання оброблюваної деталі vд = 0,17...0,42 м/с, подача S - до 0,01 м/с, глибина різання t = 0,005...0,030 мм/подв. хід. Шліфуванням досягали шорсткості обробленої поверхні Rа = 0,32...0,15 мкм. Але стійкість кругів продовжувала залишатися низькою, у межах всього Т = 6...9 хв.

У зв'язку з якісними змінами у напилюваних матеріалах і початком домінування серед них самофлюсівних порошків та кераміки здійснювалися спроби інтенсифікувати лезову обробку впровадженням інструментальних твердих сплавів ВК3, ВК6, ВК8 тощо. Режими точіння, завдяки збільшенню обсягів наукових досліджень та експериментів, вдалося дещо поліпшити: швидкість різання v = 0,17...1,23 м/с, S = 0,07...1,00 мм/об, t = 0,3...1,2 мм. Вдалося досягти і деякого поліпшення стійкості різців, яка вийшла у 1970і рр. на рівень Т = 17 хв.

На середину 60х рр. XX ст. були освоєні покриття зміцнювального та спеціального призначення. Витрати на них виправдовувались тільки високими експлуатаційними характеристиками об'єктів, на поверхні яких вони напилювалися.

Якісно нова ситуація в обробці покриттів склалася після появи синтетичних алмазів та, особливо, надтвердих матеріалів (НТМ) на основі кубічного нітриду бору (КНБ). Впровадження НТМ дозволило інтенсифікувати режими обробки напилених покриттів. З'явилася можливість регулюванням параметрів обробки впливати як на точність, так і на стан приповерхневих шарів поверхні покриттів. Завдяки інструментам із полікристалічних надтвердих матеріалів (ПНТМ) практично було вирішено проблему лезової обробки покриттів твердістю НRСе 58...62. Дослідження, експерименти і практика точіння ПНТМ різних за складом і твердістю напилених покриттів дозволили узагальнити режими різання: v = 1,33...3,00 м/с, S = = 0,08...0,10 мм/об, t - до 1 мм. Стійкість інструментів вдалося довести до Т = 80 хв. Стало можливим отримувати шорсткість поверхні у межах Rа = 0,6...0,4 мкм.

На початку 1980х рр. виникла обгрунтована ідея необхідності органічного поєднання робіт зі створення покриттів з дослідженням їх механічної обробки. Зміна підходів до удосконалення техніки напилення відкрила перспективи реалізації нової концепції її розвитку, яка основується на поліпшенні технологічних властивостей покриттів, як правило, без погіршення експлуатаційних властивостей останніх, із урахуванням можливостей існуючих інструментальних матеріалів (або з розробленням вимог до інструментальних матеріалів, які спеціально створюються для обробки нових покриттів).

Інструментальні НТМ надзвичайно ефективно зарекомендували себе при різанні напилених покриттів і зараз можна стверджувати, що з їх освоєнням сформувалася нова стабільна структурна складова техніки напилення - засоби остаточного формування покриттів за допомогою механічної обробки. Окремі складові техніки напилення ГТП, які знаходяться між собою у причиннонаслідковому зв'язку, почали являти ланцюг: матеріал - засоби підготовки поверхні під напилення - джерело енергії - генератор газового струменя - покриття - засоби остаточного формування покриття.

Протягом 1970х-1990х рр. акценти механічної обробки покриттів остаточно змістилися на лезову обробку. Обсяги її застосування почали хоч і поступово, але невпинно збільшуватися, тоді як обсяги шліфування - зменшуватися. Розпочалося формування етапу лезової обробки напилених покриттів, який вирізняє можливість досягнення необхідної якості деталей машин як за геометричними параметрами, так і за фізико-механічними властивостями приповерхневого шару.

ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ

Дисертаційна робота, виконана на основі дослідження широкого кола джерел, дозволила узагальнити досвід застосування газотермічних покриттів, здійснити цілісний історико-технічний аналіз розвитку техніки тигельного, газополуменевого та електродугового напилювання покриттів із висвітленням впливу на неї досягнень у галузі механічної обробки матеріалів і дійти наступних висновків:

1. Розроблено та науково обгрунтовано за технічними критеріями періодизацію історії розвитку техніки напилення газотермічних покриттів, виявлено закономірну обумовленість використання технологій напилення у виробництві, доказово встановлено перспективний напрямок їх удосконалення шляхом розширення розробки і застосування комбінованих методів формування корозієстійких, зміцнювальних та інших функціональних покриттів.

2. Виявлено зв'язок процесів становлення та розширення застосування газотермічних покриттів із потребами розвитку різних галузей машинобудування і прогресом інших науково-технічних напрямків суспільного виробництва.

3. Обгрунтовано визначальну роль у розвитку техніки тигельного, газополуменевого та електродугового напилювання особистих винаходів і досліджень М.У. Шоопа (Швейцарія), конкретний науково-технічний внесок у впровадження газополуменевих і електродугових покриттів С. Терстона (США), Е. Морф (Швейцарія), радянських інженерів Є.М. Лінника, М.В. Катца та Є.В. Антошина, досліджено діяльність у напрямку освоєння високочастотного напилювання українського фахівця К.П. Савінкова.

4. Встановлено закономірний зв'язок розвитку техніки тигельного, газополуменевого та електродугового напилювання покриттів у світовій практиці та колишньому СРСР, а також роль спеціалістів України в цьому процесі.

5. На основі аналізу зв'язку розвитку техніки тигельного, газополуменевого та електродугового напилювання із досягненнями в інших галузях промисловості встановлено залежність удосконалення покриттів від поліпшення якості та фізико-механічних властивостей робочих матеріалів, устаткування, технологій напилення, рівня механізації і автоматизації процесу, а також від параметрів механічної обробки.

6. На базі проведеного дослідження встановлено, що такий основний показник досконалості техніки тигельного, газополуменевого та електродугового напилювання покриттів, як vч, за час її існування було поліпшено майже в 50 раз. Таке зростання швидкості руху напилюваних часток дозволило збільшити міцність зчеплення покриттів із основою в 7 раз (від 20 МПа в 1900х рр. до 140 МПа на сьогодні), що вивело дану техніку в розряд однієї з найбільш перспективних для поліпшення надійності та довговічності деталей машин.

7. Підтверджено пріоритетність застосування техніки газополуменевого та електродугового напилювання покриттів для вирішення завдань нового технологічного напрямку „інженерія поверхні”.

8. Аналітичним дослідженням S-функції зміни головних критеріїв розвитку техніки газополуменевого та електродугового напилювання покриттів у часі доведено, що подальше удосконалення її устаткування має відбуватися у напрямку підвищення його продуктивності та оптимізації управління швидкістю і температурою напилюваних часток.

9. Встановлено, що найбільш доцільним є напрямок комплексного розвитку техніки напилення, який передбачає поліпшення властивостей напиленого шару з урахуванням можливостей оптимальної за режимами механічної обробки прогресивними інструментальними матеріалами.

10. Проведений аналіз результатів дослідження дозволив визначити найближчі перспективи удосконалення техніки газополуменевого та електродугового напилювання покриттів, серед яких основними є:

- збільшення термокінетичної енергії процесу за рахунок комбінованих технологій напилення та устаткування;

- освоєння концепції комплексного розвитку покриттів, яка пов'язує поліпшення їх технологічних властивостей із можливостями механічної обробки.

ОСНОВНІ ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Полонський Л.Г. Техніка напилення газотермічних покриттів (машинна стадія розвитку, XVI-XX ст.): Монографія. - Житомир: ЖДТУ, 2004. - 266 с.

Робота виконана самостійно.

2. Технологические основы управления качеством машин: Монография // А.С. Васильев, А.М. Дальский, С.А. Клименко, Л.Г. Полонский, М.Л. Хейфец, П.И. Ящерицын. - М.: Машиностроение, 2003. - 256 с.

Пошукувачем написано підрозділи: 5.4. „Жаропрочные материалы и жаростойкие покрытия”, 5.5. „Коррозионностойкие материалы и покрытия”, 5.6. „Износостойкие материалы и покрытия”(с. 115-124).

3. Полонський Л.Г. Внесок Інституту надтвердих матеріалів ім. В.М. Бакуля НАН України в дослідження оброблюваності покриттів різанням // Современные процессы механической обработки и качество поверхности деталей машин: Сб. науч. тр. - К.: ИСМ им. В.Н. Бакуля НАН Украины, 1998. - С. 88-92.

Робота виконана самостійно.

4. Полонський Л.Г., Муковоз Ю.О., Клименко С.А. Розвиток техніки газотермічного напилення покриттів та їх механічної обробки в Україні // Прогресивна техніка і технологія машинобудування, приладобудування і зварювального виробництва: Зб., присвячений 100-річчю механіко-машинобудівного і 50-річчю зварювального факультетів Національного технічного університету України „Київський політехнічний інститут”. - К.: НТУУ „КПІ”, 1998. - В IV т. - Т. IV. - С. 315-318.

Пошукувачем здійснено аналіз розвитку техніки напилення газотермічних покриттів в Україні в контексті загальносвітових тенденцій її поліпшення.

5. Полонський Л.Г. Поширення газової техніки напилення покриттів в Україні (огляд) // Вісник ЖІТІ. - 1998. - № 7. - С. 46-51.

Робота виконана самостійно.

6. Полонський Л.Г. Розвиток електричної техніки газотермічних покриттів в Україні // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Сб. науч. тр. - Донецк: ДонГТУ, 1998. - Вып. 6. - В 3-х т. - Т. 2. - С. 302-305.

Робота виконана самостійно.

7. Полонский Л.Г. Внедрение технологии газотермического напыления покрытий в ремонтное производство // Тяжелое машиностроение. - 1999. - № 2. - С. 28-31.

Робота виконана самостійно.

8. Швець С.В., Полонський Л.Г. Причини стохастичності процесу точіння // Вісник ЖІТІ. - 1999. - № 10. - С. 60-62.

Пошукувачем запропоновані підходи до аналізу стохастичності процесу різання під час обробки гетерогенних матеріалів і отримані результати залежності сили від швидкості різання.

9. Клименко С.А., Полонський Л.Г., Швець С.В. Методика визначення параметрів режиму точіння зносостійких покриттів // Вісник ЖІТІ. - 1999. - № 11. - С. 250-251.

Пошукувачем запропоновано структуру розрахункового методу визначення параметрів режиму точіння напилених газотермічних покриттів.

10. Проектирование технологических процессов прямого выращивания изделий / П.И. Ящерицын, Л.Г. Полонский, М.Л. Хейфец, С.В. Кухта // Прогрессивные технологии и системы машиностроения: Сб. науч. тр. - Донецк: ДонГТУ, 2000. - Вып. 14. - С. 147-152.

Пошукувачем обгрунтовано необхідність формування на поверхнях деталей машин покриттів товщиною, яка визначається в залежності від конкретних умов експлуатації.

11. Пилипенко О.М., Полонський Л.Г. Деякі аспекти інтенсифікації шліфування газотермічних покриттів // Вісник ЖІТІ. - 2000. - № 13. - С. 14-17.

Пошукувачем на основі показників забезпечуваної міцності зчеплення покриття з основою здійснено порівняльний аналіз методів підготовки поверхні під напилення, які впливають на рівень можливих режимів шліфування.

12. Полонский Л.Г., Хейфец М.Л. Технические мероприятия при разработке и внедрении ресурсосберегающих технологий // Сучасні процеси механічної обробки інструментами з НТМ та якість поверхонь деталей машин: Зб. наук. праць. - К.: ІНМ ім. В.М. Бакуля НАН України, 2001. - С. 107-111.

Пошукувачем запропоновані теоретичні вирішення проблеми скорочення термінів і зменшення витрат на розроблення процесів газотермічного напилення покриттів.

13. Полонский Л.Г., Хейфец М.Л., Беспалько Д.П. Анализ особых элементов диаграмм состояний с позиции самоорганизации технологических систем // Вісник ЧІТІ. - 2001. - № 1. - С. 59-63.

Пошукувачем запропоновано вирішення проблеми забезпечення стійкості фізикохімічних процесів при формуванні покриттів шляхом аналізу діаграм станів і зроблено висновки за результатами аналізу.

14. Розробка устаткування для термомеханічного зміцнення деталей машин в електромагнітному полі / Л.М. Акулович, В.С. Ольшевський, Л.Г. Полонський, М.Л. Хейфець // Вісник ЖІТІ. - 2001. - Спеціальний випуск. - С. 23-28.

Пошукувачем запропоновано конструктивну схему пристроїв забезпечення управління процесами стружкоутворення при підготовці поверхні основи під покриття.

15. Полонський Л.Г. Перспективи розвитку електричної техніки газотермічних покриттів в Україні // Машинознавство. - 2002. - № 12. - С. 32-35.

Робота виконана самостійно.

16. Полонський Л.Г. Аналіз конструктивної еволюції газополуменевих порошкових пальникових пристроїв напилення газотермічних покриттів // Вісник СУНУ ім. Володимира Даля. - 2003. - № 11(69). - С. 99-108.

Робота виконана самостійно.

17. Полонський Л.Г. Механічна обробка напилених газотермічних покриттів: становлення технічного напрямку // Вісник ЖДТУ. - 2003. - № 2. - В 2-х т. - Т. 2. - С. 145-150.

Робота виконана самостійно.

18. Полонський Л.Г. Передісторія техніки газотермічних покриттів // Наука та наукознавство. - 2004. - № 2. - С. 124-135.

Робота виконана самостійно.

19. Полонський Л.Г., Скачков В.О., Сніцар В.Г. Математична інтерпретація розвитку устаткування техніки напилення газотермічних покриттів // Вісник ЖДТУ. - 2004. - № 4(31). - В 2-х т. - Т. 1. - С. 76-81.

Пошукувачем здійснено ретроспективний аналіз розвитку техніки напилення газотермічних покриттів, проведено математичну обробку статистичних даних поліпшення швидкості руху напилюваних часток.

20. Новіков М.В., Полонський Л.Г. Обгрунтування періодизації техніки напилення газотермічних покриттів // Дослідження з історії техніки: Зб. наук. пр. - К.: „Видавництво „Політехніка”, 2004. - Вип. 5. - С. 3-9.

Пошукувачем обгрунтовано концепцію виокремлення в історії розвитку техніки напилення газотермічних покриттів стадій, періодів і етапів.

21. Новіков М.В., Полонський Л.Г. Обробка різанням поверхонь з напиленими газотермічними покриттями (досвід українських спеціалістів, 1980-2000 рр.) // Вісник ЖДТУ. - 2005. - № 1(32). - С. 39-44.

Пошукувачем досліджено внесок українських учених у розвиток механічної обробки різанням газотермічних покриттів.

22. А. с. 1445044 СССР. Устройство для получения металлического порошка / Н.П. Данильчук, Ю.Г. Орлов, Г.С. Ершов, Л.Г. Полонский // 1988.

Пошукувачем запропоновано форму та розташування пазів на обертовому диску.

23. Пат. 2082562 РФ. Режущая пластина / А.М. Зорин, С.А. Клименко, Л.Г. Полонский и др. // 1998. - Бюл. № 18.

Пошукувачем запропоновано конструктивне рішення різальної пластини з асиметричними скосами для її закріплення.

24. Деклараційний пат. на винахід 40888А України. Відрізний різець / Л.Г. Полонський, С.А. Клименко, О.І. Марченко та ін. // 2001. - Бюл. № 7.

Пошукувачем запропоновано конструкцію пристрою кріплення різальної пластини.

25. Деклараційний пат. на винахід 46439А України. Інструмент для викінчувально-зміцнювальної обробки / Л.Г. Полонський, В.В. Ковальов, С.А. Клименко та ін. // 2002. - Бюл. № 7.

Пошукувачем запропоновано конструктивну схему суміщення вигладжувальної та різальної частин інструмента.

26. Деклараційний пат. на винахід 49435А України. Інструмент УБРЮ-1 для ущільнення та вирівнювання товщини газотермічних напилених покриттів і наплавлень / Л.Г. Полонський, С.А. Клименко, Л. Танович та ін. // 2002. - Бюл. № 9.

Пошукувачем запропоновано суміщення поверхневого пластичного деформування з різанням.

27. Деклараційний пат. на винахід 68309А України. Спосіб визначення глибини попередньої механічної обробки зі зняттям стружки для підготовки поверхні спрацьованої деталі під відновлення за допомогою техніки напилення газотермічних покриттів / Л.Г. Полонський // 2004. - Бюл. № 7.

Робота виконана самостійно.

28. Деклараційний пат. на винахід 71409А України. Дискова щітка / Л.Г. Полонський, В.В. Ковальов // 2004. - Бюл. № 11.

Пошукувачем запропоновано клинову форму робочої частини дротиків дискової щітки.

29. Полонский Л.Г. Профессор Рыжов - один из первых исследователей проблемы резания покрытий // Технологическое управление качеством поверхности деталей: Сб. науч. тр. - К.: АТМ Украины, 1998. - С. 143-147.

Робота виконана самостійно.

30. Полонский Л.Г. Роль инструментальных сверхтвердых материалов в структурном совершенствовании современной техники газотермического напыления покрытий // Сучасне машинобудування. - 2000. - № 1-2. - С. 125-132.

Робота виконана самостійно.

31. Полонський Л.Г. Исторические периоды развития техники газотермического напыления покрытий // ММА' 97: Proceedings 1 of the 6th International Conference of Flexible Technologies, 24-26 June 1997, Novi Sad (Yugoslavia). - Zbornik radоva 1. - P.p. 127-132.

Робота виконана самостійно.

32. Pylypenko A., Polonsky L. Vubration cutting of dasthermal coating // Mechanics' 2000: Proceedings of the International Scientific Conference, Rzeszow, June 2000. - Scientific Bulletins of Preszow University of Technology, Poland. - 2000. - № 179. - Р.р. 315-318.

Пошукувачем здійснено дослідження залежності сили різання від режимів обробки при шліфуванні газотермічних покриттів із самофлюсівних матеріалів.

33. Полонський Л.Г. Перспективи розвитку технологій газотермічного напилення покриттів в Україні // Прогрессивные технологии машиностроения и современность: Сб. тр. Междунар. науч. конф., 9-12 сентября 1997 г., г. Севастополь. - Донецк: ДонГТУ, 1997. - С. 202.

Робота виконана самостійно.

34. Полонский Л.Г., Каминский Д.Б. Развитие техники газотермического напыления покрытий: разработка принципов периодизации // Mechanics-98: Proceedings of the International Scientific Conference, 28-30 June 1998, Pzeszow (Poland). - Pzeszow: Pzeszow University of Technolоgy, 1998. - Vol. II. - P.p. 265-268.

Пошукувачем запропонована концепція періодизації техніки напилення газотермічних покритів за поліпшенням її головних параметрів, застосуванням за певним призначенням, за співвідношенням функцій, що виконуються людиною та механізмами.

35. Polonsky L. Development of technical treatment of gasthermal cоatings: technicalhistorical research (mainly on the example of the past Soviet Union and Ukraine) // Proceedings of the 27-th International Conference of Production Engineering, 23-25 September 1998, Nis-Niska Banja (Srbia - Yugoslavia). - CDR.

Робота виконана самостійно.

36. Полонский Л.Г. Электрическая техника ГТНП в отечественном ремонтном производстве // Технология ремонта машин, механизмов, оборудования (Ремонт' 2000): Матер. 8й Междунар. науч.техн. конф., 6-8 июля 2000 г., г. Ялта. - К.: АТМ Украины, 2000. - С. 85-86.

Робота виконана самостійно.

37. Полонський Л.Г. Плазмова техніка ГТНП у ремонтному виробництві // Инженерия поверхности и реновация изделий: Матер. Междунар. науч.техн. конф., 29-31 мая 2001 г., г. Феодосия. - К.: АТМУ, 2001. - С. 212 -213.

Робота виконана самостійно.

38. Полонський Л.Г. Використання техніки газотермічного напилення покриттів у ремонтному виробництві України // Технологии ремонта машин и механизмов (Ремонт' 98): Матер. Междунар. конф., 9-11 июня 1998 г., г. Киев. - К.: УДЭНТЗ обва „Знание” Украины, 1998. - В 2х ч. - Ч.1. - С. 20-22.

Робота виконана самостійно.

39. Полонский Л.Г. Историко-технические аспекты развития газотермического напыления покрытий // Пленки и покрытия' 98: Тр. 5й Междунар. конф., 23-25 сентября 1998 г., г. Санкт-Петербург. - СПб.: Полиплазма, 1998. - С. 47-52.

Робота виконана самостійно.

40. Полонский Л.Г. Газовая техника ГТНП: от возникновения до сегодня // Пленки и покрытия' 2001: Матер. 6й Междунар. конф., 3-5 апреля 2001 г., г. Санкт-Петербург. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001. - С. 45-47.

Робота виконана самостійно.

41. Ночвай В.М., Полонский Л.Г. Упрочнение и восстановление плоских деталей, работающих в условиях интенсивного абразивного износа, средствами техники газотермического напыления покрытий // Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов: Сб. докл. 3-й Междунар. конф., 9-13 сентября 2002 г., г. Харьков. - Харьков: Б.и., 2002. - В 2-х ч. - Ч. 1. - С. 196-197.

Пошукувачем визначено раціональні режими різання при фрезеруванні та шліфуванні покриттів, напилених на плоскі деталі.

42. Полонський Л.Г. Розвиток газотермічних покриттів та їх механічної обробки // Организация и технология ремонта механизмов, машин, оснастки: Матер. конф., 28-30 мая 1996 г., Никитский ботанический сад (Крым). - К.: УДЭНТЗ об-ва „Знание” Украины, 1996. - С. 78-79.

Робота виконана самостійно.

43. Полонський Л.Г. Історичні передумови виникнення технологій газотермічного напилення покриттів // Ресурсо- и энергосберегающие технологии в промышленности: Матер. конф., 4-6 сентября 1996 г., г. Одесса. - К.: УДЭНТЗ об-ва „Знание” Украины, 1996. - С. 146-147.

Робота виконана самостійно.

44. Полонський Л.Г. Еволюція газових технічних засобів напилення покриттів // Композиционные материалы в высокоэффективных технологиях механосборочного производства: Матер. конф., 27-29 мая 1997 г., г. Алушта. - К.: Об-во „Знание” Украины, 1997. - С. 56-57.

Робота виконана самостійно.

45. Полонський Л.Г. Досягнення в розвитку газової техніки газотермічного напилення покриттів // Сучасні технології та обладнання в газотермічних процесах відновлення та утилізації деталей машин і конструкцій: Тези доп. І Української наук.-техн. конф., 27-29 жовтня 1999 р., м. Київ. - К.: ІЕЗ, 1999. - С. 35-36.

Робота виконана самостійно.

46. Полонський Л.Г. Внесок українських вчених у розвиток техніки напилення газотермічних покриттів і їх механічної обробки // Актуальні питання історії техніки: Матер. 2ої Всеукраїнської наук. конф., 23-24 листопада 2003 р., м. Київ. - К.: ПП „ЕКМО”, 2003. - С. 33-34.

Робота виконана самостійно.

АНОТАЦІЯ

Полонський Л.Г. Розвиток техніки тигельного, газополуменевого та електродугового напилювання покриттів із найдавніших часів до кінця ХХ ст. - Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.28.01 - „Історія техніки”. - Національний технічний університет України „Київський політехнічний інститут”, Київ, 2006.

Дисертація присвячена дослідженню історії техніки тигельного, газополуменевого та електродугового напилювання покриттів з метою відтворення цілісної картини процесу її удосконалення.

У роботі висвітлено вплив на дану техніку досягнень в галузі механічної обробки матеріалів, визначено її роль серед іншої техніки покриттів, закономірності становлення та тенденції подальшого розвитку.

Для цього на основі запропонованої концепції появи та подальшого удосконалення напилених покриттів, яка полягає в тому, що історичні та економічні потреби на певному етапі технічного розвитку суспільства викликають трансформацію відомої з доісторичних часів техніки розпилення розплавлених металів у техніку напилення покриттів, розроблено періодизацію історії останньої, досліджено факти, що мають відношення до її становлення, вивчено внесок окремих вітчизняних та зарубіжних учених, зокрема, С. Терстона, М. Шоопа, Е. Морф, Є.М. Лінника, М.В. Катца, Є.В. Антошина, К.П. Савінкова у поліпшення цієї техніки, виявлено причини, які визначають механізми еволюції даного науково-технічного напрямку, одного з пріоритетних для вирішення завдань інженерії поверхні, визначено перспективи газотермічного напилення на майбутнє.

Дослідження дало змогу показати шляхи становлення напилених покриттів у історичному контексті розвитку суспільства, зафіксувати досягнуті результати і прояснити особливості техніки тигельного, газополуменевого та електродугового напилювання в кожний історичний період. Завдяки створенню абстрактно-формальної схеми її вивчення розпорошений досвід застосування газотермічних покриттів узагальнено на фундаментальному рівні.

Ключові слова: техніка напилення газотермічних покриттів; техніка тигельного, газополуменевого та електродугового напилювання покриттів; механічна обробка напилених покриттів; стадія; період; етап; ретроспективний аналіз; еволюційний ланцюг розвитку; відновлення; зміцнення.

АННОТАЦИЯ

Полонский Л.Г. Развитие техники тигельного, газопламенного и электродугового напыления покрытий из древнейших времен до конца ХХ ст. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени доктора технических наук по специальности 05.28.01 - „История техники”. - Национальный технический университет Украины „Киевский политехнический институт”, Киев, 2006.

Диссертация посвящена исследованию истории техники тигельного, газопламенного и электродугового напыления покрытий с целью воссоздания целостной картины процесса ее усовершенствования.

В работе произведен научный анализ развития такой составляющей техники газотермических покрытий, которая имеет наиболее широкое распространение в промышленности. Исследование позволило показать пути становления напыленных покрытий в общем историческом контексте технической эволюции общества, зафиксировать достигнутые результаты, определить, где, когда и как появляются предпосылки для их дальнейшего прогресса. Большой, но чрезвычайно разрозненный опыт применения напыленных газотермических покрытий требует системного изучения и обобщения на фундаментальном уровне, что имеет теоретическое и практическое значение и является важнейшей научно-технической проблемой, решение которой позволит раскрыть специфику усовершенствования этого вида техники. Актуальность исследования усиливается все возрастающим интересом общественности к проблемам ресурсосбережения и всей логикой развития техники.

Впервые разработана научно обоснованная периодизация развития газотермических покрытий, позволяющая сделать выводы по результатам эволюции техники тигельного, газопламенного и электродугового напыления и глубже осознать ее роль и место в обществе. Предложено дифференцированное определение ее существования по стадиям, периодам и этапам, основанное на принципах распределения функций между человеком и техническими устройствами, изменения энергетических источников, доминирующего назначения техники напыления покрытий. Периодизация показывает становление напыленных покрытий в связи с потребностями общества, различных отраслей машиностроения и прогрессом смежных научно-технических направлений.

Ознакомление с предисторией газотермических покрытий, с их предшественниками - различными покрытиями, получаемыми механическим способом и термическими - показало, что возникновение техники тигельного, газопламенного и электродугового напыления было обусловлено бурным общим техническим развитием (конец ХІХ-начало ХХ ст.ст.). Это существенно улучшило эксплуатационные характеристики технических объектов и создало условия, при которых особенное значение приобрели проблемы надежности и долговечности. Такое развитие событий требовало удобной и мобильной техники покрытий, которая, не оказывая негативного влияния на изделия, при приемлемых для промышленности производительности и экономичности обеспечивала бы их длительную эксплуатацию.

Произведен сравнительный анализ развития исследуемой техники в мировой практике и бывшем Советском Союзе, который позволил определить особенности этого процесса в нашей стране. Определено, что использование техники газопламенного и электродугового напыления покрытий является одним из приоритетных направлений решения проблем нового технологического направления „инженерия поверхности”.

Исследование путей усовершенствования оборудования, произведенное при помощи ретроспективного анализа наиболее типичных конструкций тигельных, газопламенных порошковых и проволочных, а также электродуговых технических средств напыления, позволило выяснить, что основными из них следует считать: повышение термокинетической энергии процесса, улучшение однородности смешивания газов, внедрение мероприятий по уменьшению загрязнения покрытий, стабилизацию теплового режима напыления и др. Определено, что на протяжении 1902-2000 гг. скорость движения напыляемых частиц увеличилась почти в 50 раз, в то время, как прочность сцепления покрытий с основой возросла всего лишь в 7 раз.

Установлено, что внедрение в процессы окончательной обработки изделий с напыленными покрытиями прогрессивных инструментальных материалов, в частности, сверхтвердых материалов на основе кубического нитрида бора, позволило путем регулирования параметров резания влиять не только на показатели точности, но и на состояние поверхностных слоев обработанного покрытия. За последние годы сложилось комплексное направление развития техники напыления, которое предусматривает улучшение свойств напыленного слоя с учетом возможностей механической обработки.

Составлена хронология развития техники напыления газотермических покрытий, освещен вклад в ее становление С. Терстона (США), М. Шоопа, Э. Морф (Швейцария), Е.М. Линника, Н.В. Катца, Е.В. Антошина (СССР) и украинского специалиста К.П. Савинкова.

Анализ развития техники тигельного, газопламенного и электродугового напыления покрытий позволил определить перспективы ее усовершенствования на ближайшее десятилетие, среди которых основными есть увеличение термокинетической энергии процесса за счет овладения комбинированными технологиями и соответствующим оборудованием (сочетание газопламенных, электродуговых, плазменных и иных источников энергии) и освоение концепции комплексного развития покрытий, предусматривающей улучшение их технологических свойств с возможностями механической обработки.

Ключевые слова: техника напыления газотермических покрытий; техника тигельного, газопламенного и электродугового напыления покрытий; механическая обработка напыленных покрытий; стадия; период; этап; ретроспективный анализ; эволюционная цепь развития; восстановление; упрочнение.

ABSTRACT

Polonsky L.G. Development of crucible, flame and electric arc spraying of coatings from the ancient times to the end of the 20th century. - Manuscript.

Thesis for the doctor of technical sciences degree in speciality 05.28.01 - “History of Engineering”. - National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, 2006.

The thesis is dedicated to investigation of the history of technology for crucible, flame and electric arc spraying of coatings to restore a comprehensive picture of the process of its improvement.

The thesis highlights the effect on this technology by achievements in the field of machining of materials, determines its role among other coating methods, and identifies the mechanisms of its formation and trends of its further development.

For this, based on the suggested concept of emergence and further upgrading of sprayed coatings, which consists in that the historical and economic demands at a certain stage of technical development of the society cause transformation of the technology for sputtering of molten metals, known from the prehistoric times, into the technology for spraying of coatings, periodization of the history of the latter was developed; facts relating to its formation were studied; contributions of some home and foreign scientists, such as S. Terston, M. Shoop, E. Morf, E.M. Linnik, M.V. Karts, E.V. Antoshin, and K.P. Savinkov, to improvement of this technology were investigated; reasons determining the mechanisms of evolution of this research and development area, one of the priorities in addressing the tasks of surface engineering, were revealed; and future prospects of thermal spraying were defined.

The investigations conducted made it possible to show the ways of evolution of sprayed coatings in the historical context of development of the society, fix the results achieved, and clarify peculiarities of the crucible, flame and electric arc spraying technology in each historical period. Owing to the development of the abstractformal scheme used for the investigations, the scattered experience of application of thermal spray coatings was generalized at a fundamental level.

Key words: technology for thermal spraying of coatings; technology for crucible, flame and electric arc spraying of coatings; machining of sprayed coatings; stage, period, phase; retrospective analysis; evolution chain of development; renewal; strengthening.

Размещено на Allbest.ru

...