Введение к работе
*ч* і (^ -7
Актуальность темы. Термическое осаждение материалов в вакууме является одной из эффективных технологий получения тонкопленочных покрытий, применяемых в авиационной технологии, машиностроении, приборостроении и электронике. Разновидность термического испарения - электронно-лучевая технология -находит все большее применение для нанесения жаростойких, теплозащитных и антикоррозионных покрытий на лопатки авиационных ГТД и энергетических ГТУ, а также в отмеченных выше отраслях промышленности.
Механические и физико-химические свойства покрытий зависят от множества параметров технологического процесса их осаждения и комплекса технологических мероприятий. Однако выбранные оптимальные режимы и условия технологического процесса не остаются постоянными в течение времени осаждения покрытия из-за действия различных возмущений. Воспроизводимость свойств покрытий может быть обеспечена стабилизацией этих параметров в течение всего времени осаждения покрытия, а также своевременным прекращением процесса осаждения при достижении покрытием заданной толщины или иного существенного параметра, изменяющегося в процессе нанесения покрытия и определяющего его основное эксплуатационное назначение. Многие параметры покрытий и технологического процесса их получения контролируются операторами УВН визуально, а также по большому количеству разрозненных измерительных приборов. Операторы не в состоянии следить одновременно за всеми параметрами и своевременно корректировать их в случае изменения параметров от влияния различных возмущений или изменять параметры по заданной программе получения покрытия.
Следовательно, стабильность качественных характеристик покрытий при термовакуумном, в том числе электронно-лучевом, нанесении может быть обеспечена только при наличии средств автоматизированного и автоматического контроля и регулирования параметров покрытий и технологического процесса. Поэтому актуальной является задача непрерывного автоматизированного контроля этих параметров в процессе осаждения покрытия.
В данной работе предпринята попытка совершенствования вибрационного метода контрож толщины жаростойких и теплозащитных покрытий в процессе их осаждения в вакууме на лопатки авиационных ГТД путем автоматизации процесса и создания нового датчика толщины покрытий.
Цель работы - совершенствование вибрационного метода контрож толщины покрытий в процессе их осаждения ввакууме посредством разработки и исследования камертонного датчика и создания автоматизированной системы контрож толщины покрытий на базе персонального компьютера класса ШМ PC.
Дж достижения этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи:
разработка и исследование камертонного датчика толщины покрытий, наносимых в вакууме;
разработка автоматизированной системы контрож толщины покрытий в процессе нанесения их в вакууме;
экспериментальное исследование и подтверждение результатов теоретических исследований камертонного датчика и автоматизированной системы контрож толщины покрытий.
Объектом исследования настоящей работы является технологический процесс осаждения жаростойких и теплозащитных покрытий на лопатки авиационных газотурбинных двигателей методом электронно-лучевого испарения материала.
Научная новизна работы заключается в следующем:
предложена, исследована и доказана возможность применения камертонного осцилжтора в качестве чувствительного элемента датчика толщины жаростойких и теплозащитных покрытий, наносимых в вакууме;
разработана и исследована математическая модель, описывающая влияние приращения и разбаланса масс ветвей камертонного осциллятора на частоту колебаний и чувствительность камертонного датчика.
Практическая ценность работы:
- создан камертонный датчик толщины жаростойких и теплозащитных покры
тий, наносимых в вакууме на лопатки авиационных ГТД и другие изделия;
- создана автоматизированная система контроля толщины покрышй в процес
се осаждения их в вакууме, разработанная на базе камертонного датчика и
персонального компьютера класса ШМ PC.
Реализация результате» работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы внедрены на ОАО «НПО «Сатурн» (г. Рыбинск) и используются в учебном процессе в РГАТА им. П. А Соловьева при преподавании дисциплины «Конструкторско-технологическое обеспечение производства ЭВМ».
Основные положении, выносимые на защиту:
применение камертонного осциллятора в качестве чувствительного элемента датчика толщины жаростойких и теплозащитных покрытий, наносимых в вакууме;
математическая модель камертонного датчика толщины покрытий;
структура оптимального камертонного генератора с точки зрения получения максимального ресурса путем стабилизации амплитуды колебаний камертонного датчика;
- способ аппаратно-программной реализации автоматизированной системы
контроля толщины жаростойких и теплозащитных покрытий в процессе их элек
тронно-лучевого осаждения в вакууме на лопатки авиационных газотурбинных дви
гателей.
Апробация. Результаты работы прошли апробацию в докладах на 12 международных, всероссийских, межрегиональных, научно-технических, научно-практических и студенческих симпозиумах, конференциях и семинарах на Студенческой научно-технической конференции «Управление, контроль и обеспечение качества в машиностроении и приборостроении» (Рыбинск, 2002); на Всероссийской научно-технической конференции «Аэрокосмические технологии и образование на рубеже веков» (Рыбинск, 2002); на II Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Современные проблемы аэрокосмической науки и техники» (Жуковский, 2002); на Первой научно-практической конференции молодых ученых и специалистов «Исследования и перспективные разработки в авиационной промьшгленности» (Москва, 2002); на VIII, К, X Международных научно-технических конференциях «Высокие технологии в промьппленности России»
(Москва, 2002, 2003, 2004); на XXVIII конференции молодых ученых и студентов (Рыбинск, 2003); на Международном научно-практическом симпозиуме «Функциональные покрытия на стеклах» (Харьков, 2003); на II Межрегиональном семинаре «Нанотехнологии и фотонные кристаллы» (Калуга, 2004); на 11-ой Всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2004» (Зеленоград, 2004); на Всероссийской научно-технической конференции «Моделирование и обработка информации в технических системах» (Рыбинск, 2004).
Актуальность и научная значимость настоящей диссертационной работы отмечена грантом Министерства образования и науки Российской Федерации (шифр грантаАОЗ-3.16-216).
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 11 печатных работ, из них 8 статей и 3 тезисов докладов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка источников и двух приложений на 150 листах, содержит 58 рисунков, 16 таблиц, список источников из 103 наименований.
