CC BY
8
11. Коць О.О. Ризики науково-техшчно'1 пiдготовки виробництва в управлшш пщ-приемствами машинобудування / О.О. Коць, 1.В. Алексеев // Науковий вюник Волинського нацюнального унiверситету iM. Лесi Украшки. - Сер.: Економiчнi науки. - 2009. - № 15. - С. 67-72.
12. Коць О.О. Структура риска НТПП и способы его оценки / О.О. Коць, И.В. Алексеев // Бизнес Информ. - Харьков : Изд-во "Инжэк". - 2009. - № 12(2). - С. 8-11.
Коць О.О. Критерии планирования научно-технической подготовки машиностроительного производства в условиях неопределенности
Рассмотрена суть планирования научно-технической подготовки машиностроительного производства в условиях неопределенности, критерии его проведения, показатели оценивания соответствующих критериев планирования. Предложен способ расчета показателя оценивания уровня адаптированности машиностроительного предприятия к условиям неопределенности на этапе научно-технической подготовки производства.
Ключевые слова: планирование, критерии, уровень адаптированности, научно-техническая подготовка производства, машиностроение.
Kots O.O. Criteria of planning of scientific and technical preparation of machine-building production In the conditions of vagueness.
In the article essence of planning of scientific and technical preparation of machinebuilding production is examined in the conditions of vagueness, criteria of its leadthrough, indexes of evaluation of the proper criteria of planning. Also the method of calculation of index of evaluation of level of adapted of machine-building enterprise was in-process offered to the terms of vagueness on the stage of scientific and technical preproduction.
Keywords: planning, criteria, level of adaptation, scientific and technical preproduction, engineer. _
УДК 667.64:678.026 Доц. А.В. Букетов1, д-р техн. наук; проф. П.Д. Стухляк1,
д-р техн. наук; доц. 1.В. Чихiра, канд. техн. наук;
доц. М.А. Долгов2, канд. техн. наук
ВПЛИВ АГРЕСИВНОГО СЕРЕДОВИЩА БЕНЗИНУ НА АДГЕЗ1ЙНУ ТА КОГЕЗ1ЙНУ М1ЦНОСТ1 ГРАД1СНТНИХ ПОЛ1МЕРНИХ ПОКРИТТ1В
Дослщжено вплив середовища бензину на модуль пружносп, когезшну й адге-зшну мщносп епоксидних одношарових i градieнтних захисних покритпв. Встанов-лено, що максимальними показниками фiзико-механiчних властивостей характеризуются градieнтi покриття, сформоваш на основi епоксидно'1 дiановоi смоли i диспер-сних часток коричневого шламу, дюксиду титану i карбщу кремшю. Обгрунтовано оптимальш технолопчш режими формування градieнтних покритпв.
Ключов1 слова: властивосп, покриття, смола.
Постановка проблеми. Пол1мерш композиты покриття (КП) широко використовують у р1зних галузях промисловост { машинобудуванш для захис-ту технолопчного устаткування вщ корозп. При цьому вщомо, що епоксидш КП вщзначаються полшшеними ф1зико-мехашчними { антикорозшними влас-тивостями [1]. Автори [2, 3] показали, що дифуз1я середовища у матер1ал1 з покриттям вщбуваеться двома напрямками:
1 Тернопшьський нацюнальний техшчний ушверситет 1м. 1вана Пулюя
2 1нститут проблем мщносп 1м. Г.С. Писаренка НАН Укра1ни (1Пмщ НАН Укра1ни)
• ввд мiсця стику "покриття - основа", внаслщок чого спостерiгали розклиню-вальний ефект, який забезпечуе зниження адгезiйноl мiцностi адгезиву до субстрату;
• через зовтшню поверхню покриття, що спричиняе набухання, а пот1м руйнування полiмерного матерiалу.
Тому шд час формування епоксидних КП доцшьно спочатку наносити адгезшний шар, який забезпечуе полшшену взаемодда пол1меру з металевою основою, а шсля цього - функцюнальний шар, який сприяе полшшенню анти-корозшних властивостей захисного покриття. Треба зазначити, що для полш-шення як адгезшних та когезшних, так 1 антикорозшних властивостей КП у епоксидний зв'язувач необхщно вводити полщисперсний двокомпонентний наповнювач за критичного вмюту. Це дасть змогу перевести майже весь об'ем матриц у стан зовтшшх поверхневих шар1в, що ютотно шдвищуе вмют гель-фракци у нш, а отже, { антикорозшш властивост захисного покриття [4]. При цьому дисперсш частки, як { зовтшт поверхнев1 шари навколо них у матрищ, е бар'ером до проникнення агресивного середовища ззовш. Виходячи з цього, дослщження впливу складу епоксидних покритпв { технологи 1х формування на адгезшш, когезшш, а отже, { антикорозшш властивост захисних покритпв шд впливом агресивних середовищ, зокрема й бензину, е актуальною задачею сучасного матер1алознавства.
Мета роботи - дослщження впливу бензину на адгезшно-когезшш властивост епоксикомпозитних град1ентних покритпв.
Матерiали i методика дослвдження. Як об'ект дослщжень обрано епоксидний олшомер марки ЕД-20 (ГОСТ 10587-84). Для пол1меризаци епоксидних композицш використовували затверджувач ПЕПА (ТУ 6-05-241-20278). У раз1 формування покритпв з р1вном1рним розподшом двокомпонентно-го полщисперсного наповнювача в епоксидний зв'язувач вводили частки коричневого шламу (КШ) з дисперсшстю 63 мкм { вмютом 40 мас. ч., дюксиду титану з дисперсшстю 10-20 мкм { вмютом 60 мас. ч. на 100 мас. ч. епоксидно-го олшомеру ЕД-20 { 10 мас. ч. ПЕПА. У раз1 формування град1ентних покритпв вводили КШ { дюксид титану за того ж вмюту { додатково вводили карбщ кремнш за вмюту 80 мас. ч. на 100 мас. ч. епоксидного олшомеру ЕД-20.
Покриття з р1вном1рним розподшом двокомпонентного полщисперсно-го наповнювача формували за такою технолопею: дозування компонента, пд-родинам1чне сумщення дисперсних часток { зв'язувача, введення затверджува-ча ПЕПА { затверджування композици. Затверджували покриття за експери-ментально встановленим режимом. Дал1 дослщжували зразки. Град1ентш покриття формували за такою технолопею:
• формування адгезiйного шару товщиною 100 мкм, який мютить частки КШ i диоксиду титану; витримка упродовж 2 год за температури Т = (293±2) К для забезпечення взаемодп мш шарами градiентного покриття;
• нанесення корозiйностiйкого шару товщиною 200 мкм не тзтше, н1ж за 2 год тсля нанесення адгезiйного шару, котрий мiстить карбiд кремн1ю; витримка покриття упродовж 72 год за температури Т = (293±2) К. Визначення мщнюних властивостей системи "покриття - основа" шд
час випробування на розтяг двох зразюв. Запропоновано використати для виз-
начення мщшсних властивостей системи "покриття - основа" послщовне вип-робування двох зразюв. В основу методики покладено короткочасш статичнi випробування на розтяг зразка з покриттям (рис. 1) i зразка без покриття. Плоский зразок без покриття використовували у виглядi основи для визначен-ня мехашчних властивостей матерiалу. На наступному еташ випробувань роз-тягуванню пiддають зразок з покриттям. Записують дiаграми розтягування двох зразюв. При цьому фшсують деформаци, при яких вщбуваеться вщшару-вання покриття i його розтрюкування.
Рис. 1. Плоский зразок з покриттям
Безпосередньо шд час експерименту з розтягування зразюв визначали деформацй зразкiв з покриттями та без покриття, а також розтягувальш зусил-ля, що вiдповiдають цим деформащям. Пiд час дослiдження на розтяг визначали фiзико-механiчнi властивостi системи "покриття - основа" i й складникiв:
• модуль пружност покриття Ес визначали за методикою, описаною у [5];
• когезшну й адгез1йну мщност1 визначали з вираз1в, наведених у [6], яю да-ють змогу визначити величини максимальних нормальних 1 дотичних напру-жень у зразку тд час розтршкування 1 ввдшарування покриття ввдповвдно.
Зазначимо, що покриття наносили на сталь Ст.3. Випробовували на розтяг зразки, котрi пiддавали витримцi упродовж 30 дiб на повiтрi i у середо-вищi бензину за юмнатно! температури. Випробування на розтяг виконували на розривнiй машинi БМ-1000.
Обговорення результат експерименту. Технологiчнi режими фор-мування дослiджуваних покриттiв наведено у табл. 1.
Табл. 1. Склад i режими витримки покритт'ш
№ Вид покриття Наповнювач, вм1ст, мас. ч. Середовище, у якому витри- мували зразки упродовж 30 д1б тсля формування пок-ритив
основний додатковий
1 Одношарове - - Повпря
2 Одношарове - - Бензин
3 Одношарове КШ (40) Т102 (60) Повпря
4 Одношарове КШ (40) Т102 (60) Бензин
5 Град1ентне КШ (40) + ТЮ2 (60) + 8Ю (80) Повпря
6 Град1ентне КШ (40) + ТЮ2 (60) + 8Ю (80) Бензин
Записували дiаграми розтягування зразюв з покриттями i без них (рис. 2). Фжсували деформаци, за яких вщбуваеться розтрiскування i вщшару-вання покриття. Внаслiдок проведеного аналiзу кривих деформування зразюв
встановлено, що руйнування покриттiв вщбуваеться у пружнш областi основи у системi "покриття - основа" за деформацiй 0,03-0,05 мм. Можна стверджувати, що середовище бензину попршуе фiзико-механiчнi властивост ушх без винятку захисних покритпв. Показано, що на кривих деформацй пружна область пок-риттiв, витриманих упродовж 30 дiб на повiтрi, заюнчуеться у межах наванта-жень 3,0-4,0 кН за деформацй 0,01-0,02 мм, а для зразюв, витриманих у середо-вищi бензину - у межах 2,6-3,0 кН за деформацй 0,02-0,03 мм (рис. 2). Це свщ-чить про незначне зменшення когезшно! мiцностi зразюв пiсля 1х витримки у середовищi бензину, зпдно з описаними вище температурно-часових режимiв.
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18 К мм
Рис. 2. Кривi деформування зразшв: 1, 1' - сталь + одношарове покриття (матри-ця); 2, 2' - сталь + одношарове покриття (матриця + КШ + ТЮ2); 3, 3' - сталь + град1ентне покриття (матриця + КШ + ТЮ2+ БЮ). Сущльною лшею (1-3) позна-чено крив1 деформування зразшв тсля витримки упродовж 30 д1б у повтряному се-редовищ1. Штриховою лшею (1'-3) позначено крив1 деформування зразшв тсля витримки упродовж 30 д1бу середовище бензину.
Результати дослщження модуля пружносп, когезшно! та адгезшно! мщностей покритпв наведено у табл. 2.
Табл. 2. Фiзико-механiчнi властивост'1 захисних покритт'ш
№ Товщина покриття Модуль пружносп, Ес, ГПа Когезшна мщшсть, МПа Адгезшна мщшсть, МПа
1 0,2 3,8 52,2 42,3
2 0,2 3,6 47,0 38,1
3 0,2 4,2 58,2 49,7
4 0,2 4,0 53,0 44,2
5 0,3 4,6 59,3 51,4
6 0,3 4,5 54,3 46,8
Доведено, що матерiал покриття на основi вихщно! матриц (зразок № 1, табл. 1) тсля витримки на повг^ протягом 30 дiб характеризуются модулем пружност Ес = 3,8 ГПа, при цьому 1хня когезшна мщшсть становить 52,2 МПа, а адгезшна мщшсть - 42,3 МПа. Шсля витримки таких покритпв у середовишд бензину (зразок № 2) модуль пружност зменшуеться до Ес =
3,6 ГПа, когезiйна мiцнiсть знижуеться до 47,0 МПа, а адгезiйна мiцнiсть - до 31,1 МПа вщповщно.
Зменшення адгезшно! мiцностi викликаеться як фiзичними, так i хiмiч-ними змшами внаслiдок абсорбци бензину в полiмерний матерiал або у мющ адгезiйного контакту (мiсце стику "покриття - основа"). Припускали, що хiмiчнi зв'язки як у области адгезшного контакту, так i в об,емi епоксидного КП руйну-ються внаслщок внутрiшнього (адсорбцiйно розклинювального) ефекту Ребш-дера [7]. Такий ефект реалiзуеться пiсля витримки епоксидно! матрицi (зразок № 2) у бензиш внаслщок адсорбци молекул у об'ем покриття. На початковому еташ дослiджень спостершали утворення мiкротрiщини, а надалi молекули бензину досягають мiсця трщини, розмiр яко! е меншим, тж два розмiри молекули. Внаслщок молекули агресивного середовища пiд тиском сусщшх молекул розклинюють трiщину. Показано, що тиск на стшки при вершит трщини може досягати 10 МПа, що шщюе И розвиток [7]. Внаслщок цього руйнуеться спо-чатку на мiкро-, а по^м на макрорiвнi полiмерне покриття основи.
Пщтвердженням наведеному вище механiзму руйнування е результати оптичного аналiзу зовшшньо! поверхнi зразка № 2 (рис. 3, а). Показано, що тсля завершення дослiджень вiдбулося вiдшарування значно! частини покриття вiд основи. Це свщчить про невисокi адгезшш властивостi матрицi до мета-лево! основи. Крiм того, спостерiгали характерне потемшння покриття, що свiдчить про проникнення молекул бензину в об'ем матерiалу ^ вiдповiдно, про попршення його когезiйних властивостей. Результати яюсного аналiзу по-верхнi зразюв добре узгоджуються з експериментальними даними фiзико-ме-ханiчних дослiджень, наведених у табл. 2.
а)
б)
в)
Рис. 3. Зовшшнш вигляд зразтв тсля до^дження на розтяг:
а) № 2; б) № 4; в) № 6 (позначення див. у табл. 1)
Додатково встановлено, що використання одношарового покриття з дисперсними частками (зразок № 3), порiвняно з матрицею (зразок № 1), тсля витримки на повiтрi забезпечуе пщвищення модуля пружност (для зразюв, витриманих на повпр^ вщ 3,8 до 4,2 ГПа, когезшно! мщност вiд 52,2 до 58,2 МПа i адгезшно! мiцностi вiд 42,3 до 49,7 МПа. Аналiз зовнiшнього виг-
ляду зразка з одношаровим покриттям, яке мютить дисперснi частки КШ i дь оксиду титану дае змогу констатувати про наявшсть поперечних, стосовно напряму сили навантаження, трiщин (рис. 3, б). Витримка таких покриттiв у середовищд бензину зумовлюе погiршення як ïx адгезiйних, так i когезшних властивостей. Це, як зазначалось вище, зумовлено насамперед проникненням середовища у об'ем покриття i частковим руйнуванням, завдяки розклиню-вальному ефекту Ребшдера, фiзичниx та xiмiчниx зв,язкiв мiж макромолекулами олiгомера та активними центрами на поверxнi часток.
Показано, що максимальними показниками фiзико-меxанiчниx властивостей характеризуются градiентi покриття, сформоваш за варiантами 5 i 6 (табл. 1). Водночас 1'хня витримка у середовишд бензину призводить до незнач-ного зменшення модуля пружност (вiд 4,6 до 4,5 ГПа), а когезшна й адгезiйна мщносп зменшуються вiд 59,3 до 54,3 МПа та вiд 51,4 до 46,8 МПа вiдповiдно (табл. 2). Вiзуальний аналiз зразкiв пiсля дослщжень дае змогу стверджувати, що колiр зразкiв пiсля витримки у середовишд бензину майже не змiнився, присутш лише поперечнi, стосовно напрямку прикладання сили навантаження, трiщини у покритп (рис. 3, в). Отже, встановлено, що покриття градiентно-го виду характеризуеться шдвищеними адгезiйними й когезшними властивос-тями внаслiдок того, що внутршня частина покриття шдвищуе адгезiйну мщ-нiсть, а зовшшня частина - захищае основу вщ корозiï.
При цьому меxанiзм незначного попршення властивостей як одноша-рового, так i градiентного покриттiв можна пояснити на основi явища адсор-бцiйноï пластифiкацiï або зовнiшнього ефекту Ребшдера. Вщомо, що макромо-лекули на поверхш твердого тiла (у нашому випадку покриття) мають неком-пенсованi вiльнi зв'язки у напрямку зовшшнього середовища (у нашому випадку бензину) [7]. Маючи надлишкову енергiю, макромолекули полiмеру взаемо-ддать з молекулами бензину, при цьому 1'хня вiльна енергiя зменшуеться. Водночас знижуеться ошр поверхневого шару (покриття загалом) пружному i пластичному деформуванню, швидше вiдбуваеться пластична течiя, утворення мiкро- та макропор. Зазначене вище експериментально було пiдтверджено пе-ребiгом такого виду адсорбцiйноï пластифжаци. Зокрема встановлено, що шс-ля витримки зразюв з одношаровими i градiентними покриттями у бензиш, по-рiвняно з повiтряним середовищем, пружна область заюнчуеться за менших сил навантаження, при цьому деформаци, характерш для початку област пластично1' деформаци, за величиною також зменшуються (рис. 1). Водночас варто зазначити, що витримка зразюв iз градiентними покриттями (зразок № 6) у бензиш, порiвняно з повггряним середовищем, призводить до незначного попршення властивостей покритпв: модуль пружност зменшуеться у межах похибки експерименту (на 0,1 ГПа), а когезшна й адгезшна мщносп зменшуються на 5,0 та 4,6 МПа вщповщно. Отримаш результати е шдтвердженням перебшу меxанiзму адсорбцшно1" пластифiкацiï при витримцi зразкiв з гра-дiентним покриттям у середовищд бензину. Можна стверджувати, що така зовшшня дiя неiстотно впливае на попршення мехашчних властивостей захисних градiентниx покритпв, якi, своею чергою, можна рекомендувати для захисту технолопчного обладнання у середовищi бензину.
Висновки. У робот на 0CH0Bi експериментальних дослщжень встановлено таке:
1. Агресивне середовище бензину HeicTOTHO впливае на фiзико-мeхашч-m влаcтивоcтi епоксидних захисних покритпв, якi використовують для захис-ту тeхнологiчного устаткування у рiзних галузях промиcловоcтi. Доведено, що шсля витримки захисних покриттiв, сформованих на cталi Ст.3, у ceрeдовищi бензину, порiвняно з повiтрям, модуль пружност зменшуеться вiд 3,8-4,6 до 3,6-4,5 ГПа, а когезшна й адгезшна мщносп - вiд 52,2-59,3 до 47,0-54,3 МПа та вщ 42,3-51,4 до 38,1-46,8 МПа вщповщно.
2. Максимальними показниками фiзико-мeханiчних властивостей характеризуются градiентi покриття, cформованi на оcновi епоксидно! дiановоl смоли (100 мас. ч.), затверджувача ПЕПА (10 мас. ч.) i дисперсних часток коричневого шламу (40 мас. ч.), дюксиду титану (60 мас. ч.) i карбiду крeмнiю (80 мас. ч.). Пicля витримки градiентних покриттiв у ceрeдовищi бензину упродовж 30 дiб отримано таю показники фiзико-мeханiчних властивостей: модуль пружност - 4,5 ГПа, когезшна мщшсть - 54,3 МПа, адгезшна мщшсть -46,8 МПа. Розроблеш покриття можна рекомендувати для захисту технолопч-ного обладнання, що експлуатуеться у ceрeдовищi бензину.
Л1тература
1. Лщов М. Застосування пол1меризац1йноздатних рщких систем та двошарових поль мерних стр1чок з активною поверхнею для протикорозшного захисту трубопровод1в / М. Ль цов, А. Лщов, О. Максимова // Ф1зико-х1м1чна мехашка матер1ал1в. - 2004. - Т. 1, № 4. - С. 396-400.
2. Букетов А.В. Ф1зико-х1м1чш процеси пщ час формування епоксикомпозитних матерь ал1в / А.В. Букетов, П.Д. Стухляк, С.М. Кальба. - Тернопшь : Вид-во "Збруч", 2005. - 182 с.
3. McBrierty V.J. Understanding hydrated polymers: the perspective of NMR / V.J. McBri-erty, S.J. Martin, F.E. Karasz // Journal of molecular liquids. - 1999. - Vol. 80, № 2-3. -PP. 179-205.
4. Стухляк П.Д. Епоксикомпозитш матeрiали, модифшоваш ультрафюлетовим опромь ненням / П.Д. Стухляк, А.В. Букетов. - Тернопшь : Вид-во "Збруч". - 2009. - 237 с.
5. Долгов Н.А. Метод определения модуля упругости газотермических покрытий / Н. А. Долгов // Порошковая металлургия. - 2004. - № 7/8. - С. 110-115.
6. Уманский Э.С. Условия адгезионной и когезионной равнопрочности жаростойких покрытий / Э.С. Уманский, Б. А. Ляшенко // Космические исследования на Украине. - 1975. -Вып. 6. - С. 58-64.
7. Богданович П.Н. Трение и износ в машинах / П.Н. Богданович, В.Я. Прушак : учебник [для студ. ВУЗов]. - Мнинск : Изд-во "Высш. шк.", 1999. - 374 с.
Букетов А.В., Стухляк П.Д., Чыхира И.В., Долгов Н.А. Влияние агрессивной среды бензина на адгезионную и когезионную прочность градиентных полимерных покрытий
Исследовано влияние среды бензина на модуль упругости, когезионную и адгезионную прочности эпоксидных однослойных и градиентных защитных покрытий. Установлено, что максимальными показателями физико-механических свойств характеризуются градиентные покрытия, сформированные на основе эпоксидной ди-ановой смолы и дисперсных частиц коричневого шлама, диоксида титана и карбида кремния. Обоснованы оптимальные технологические режимы формирования градиентных покрытий.
Ключевые слова: свойства, покрытие, смола.
Buketov A.V., Stuhlyak P.D., Chihira I.V., Dolgov M.A. Influencing of a severe atmosphere of petrol on adhesive and cohesive strength gradient polymer coatings
Influencing of environment of petrol on modulus of elasticity, cohesive and adhesive strength epoxy single-layer and gradient protective coatings is investigated. It is erected that by the maximum value of physical-mechanical properties are have gradient coatings, formed on the basis of epoxy resin and dispersible particle of a brown slime, dioxide of the titan and silicon carbide. Optimum technological modes of forming gradient coatings are substantiated.
Keywords: properties, coating, resin._
УДК 674:621.928.93 Викл. А.В. Ляшеник, канд. техн. наук;
викл. Л.М. Дорундяк; ст. викл. Ю.Р. Дадак, канд. техн. наук; викл. В.М. Крупа - Коломийський полiтехнiчний коледж
ЗАСТОСУВАННЯ ЦИКЛОН1В НА ШДПРИСМСТВАХ ДЕРЕВООБРОБНО1 ГАЛУЗ1
Проаналiзовано причини спаду популярносп циклошв. Описано вимоги до таких anapaTiB та ix мюце у crpyKTypi сучасного деревообробного тдприемства. Проведено поpiвняльний aнaлiз переваг та вад piзниx титв знепилювaчiв, яю застосову-ють в деревообробщ. Визначено перспективи використання повгтроочищувальних систем на бaзi циклонних сепapaтоpiв.
Ще десять роюв тому на промислових шдприемствах деpевообpобноi галуз1 циклони були неодмшним атрибутом [1-4]. На великих шдприемствах використовували центрашзовану схему повпроочищення. Асшрацшне повпря вщ кшькох деревообробних цех1в очищувалося в однш повпроочищувальнш установщ, яку було розроблено на баз1 циклошв, як це можна бачити на прик-лад1 Коломийського деревообробного заводу (рис. 1, 2). Останшм часом циклони, як пpистpоi для очищення асшрацшного повпря на деревообробних шдприемствах, використовують дедал1 рщше.
Рис. I. Циклони для очищення Рис. 2. Централизована поеипроочисна асшрацшного повшря установка на базi циклошв
в id д/о цех iß
У цьому дослщженш зроблено спробу визначити причини зниження популярносп циклошв, проанашзувати ix мiсце в cipyKrypi сучасного деревообробного тдприемства i вивчити доцiльнiсть та межi ix застосування. Переваги циклошв е загальновiдомi: простота конструкци; вiдcyrнiсть рухомих частин; простота у обслуговуванш; довговiчнicrь.
