Лазерна термообробка та зносотривкість матеріалів

Спеціальність: Матеріали та технології адитивного виробництва
Код дисципліни: 7.132.03.O.001
Кількість кредитів: 7.00
Кафедра: Матеріалознавство та інженерія матеріалів
Лектор: Доцент, к.т.н. Богун Лідія Ігорівна
Семестр: 1 семестр
Форма навчання: денна
Мета вивчення дисципліни: Набути знань з теоретичних основ трибології. Ознайомити учнів з фізико-хімічними, фазовими та структурними перетвореннями, що відбуваються в поверхневих шарів, коли матеріали взаємодіють шляхом контакту. Набути знань про технологічні прийоми та процеси підвищення зносостійкості матеріалів та частини вузлів тертя.
Завдання: - Базові знання з матеріалознавства, термічної та поверхневої обробки матеріалів. - Здатність застосовувати знання сучасних методів дослідження матеріалів для вирішення трибологічних задач. - Розуміння зв’язку між хімічним складом, мікроструктурою матеріалів та їх механічні, фізичні та функціональні властивості. - Здатність зробити оптимальний вибір матеріалу або покриття для даної частини пари тертя
Результати навчання: EK1. ЗНАННЯ. Здобути знання про сучасні теорії тертя, зношування та змащування для раціонального та ефективного використання в інженерна практика під час виготовлення та експлуатації різноманітних вузлів тертя. EC2. ЗНАННЯ. Набуття знань з оцінки умов експлуатації вузлів тертя, з метою виготовлення оптимальний вибір матеріалів і технології їх виготовлення. EK3. НАВИЧКИ. Здатність прогнозувати поведінку деталей вузлів тертя в умовах експлуатації при різному зносі механізми. EK4. КОМПЕТЕНЦІЇ. Уміння визначати причини пошкоджень деталей вузлів тертя внаслідок дії різних факторів експлуатації та запропонувати шляхи їх усунення.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Супутні навчальні дисципліни: Фізика та хімія поверхні Моделювання виробів та оптимізація їх властивостей Захист від корозії Технічне креслення Спрямовані предмети Деградація та надійність матеріалів Лазерна термообробка матеріалів Технології наноматеріалів Трибологія та зносостійкі матеріали Принципи вибору нових сплавів Введення в адитивні технології Наступні навчальні дисципліни: 3D виробництво реальних об'єктів Програмне забезпечення для просторового моделювання 3D сканування та друк Технології 3D друку Міцність матеріалів, що використовуються в 3D-друці
Короткий зміст навчальної програми: Дисципліна вивчає основні трибологічні закономірності для вирішення конкретних конструкторських, технологічних і експлуатаційних завдань, пов'язаних з тертям, зношуванням і змащенням вузлів машин і механізмів, а також цілеспрямований вибір матеріалів з необхідними фізико-механічними властивостями з врахуванням їх умов експлуатації.
Опис: Основні поняття, класифікація видів тертя за способом контактування, змащування та ін. Найважливіші параметри описують процес тертя. Вплив основних параметрів на коефіцієнт тертя. Механізми внутрішнього і зовнішнього тертя. Основні відмінності. Тертя без масла. Молекулярно-механічна природа тертя без масла. Тертя під межею екстремального змащення. Механізм з утворенням прикордонного шару. Механізм тертя на межі замаслення. Рідинне тертя. Основи гідродинамічної теорії тертя. Механізм утворення тиску в несучому шарі. Контактно-гідродинамічна теорія тертя. Види руху під час тертя. Фрикційне ковзання. Фрикційне кочення. Види взаємодії під час тертя. Взаємодія мікронерівностей відносного руху тіл. Напружено-деформований стан матеріалів під час тертя. Властивості масел. Фізичні властивості рідин, що забезпечують гідродинамічне змащення. Методи мастило. Класифікація технічних масел. Нафтові, жирові та синтетичні масла. Тверді мастила. мастило добавки. Поверхнева енергія. Розподіл електронів та іонів на поверхні тертя. Фізико-хімічні адсорбція. Хімічні реакції. Адгезійна взаємодія твердих тіл. Моделі поверхні тертя і границі шар. Основні поняття, розрахунки інтенсивності зношування. Види процесу зношування за домінуючим елементом процес. Окислювальний знос. Загальна характеристика окисного зношування. Формування фазового складу і структура при окислювальному зношуванні сталей. Механізм окисного зношування. Вплив режимів тертя на процеси зношування чавуну та сталі. Вплив режимів тертя на процеси зношування борвмісних матеріалів. Умови карбонізації поверхневих шарів при зношуванні. Молекулярно-механічний знос (ММЗ). Основні етапи зношування. Знос деталей від зчеплення. Адгезивний (термічний) знос. Молекулярно-механічна теорія тертя та механізм зношування при такому терті. Утворення продуктів зношування. Ефекти хімічної природи, що супроводжують процеси зношування. Стійкі до клеїв матеріали. Втомний знос. Загальні поняття. Основні розрахунки втомного зношування. Носіння під час сколювання. The матеріали стійкі до цього зносу. Абразивний знос. Загальні поняття. Механізм взаємодії абразивних частинок з металом і вплив твердості матеріалу. Вплив удару на абразивний знос. Гідроабразивний знос. Матеріали є стійкий до абразивного зносу. Кавітаційно-ерозійний знос. Кавітаційний знос. Гідродинамічний і вібраційний знос. Заходи щодо запобігання процеси кавітації. Ерозійний знос. Знос під час фреттинг-корозії. Корозійно-механічний знос. Загальні поняття та перебіг процесу зношування. Оцінка зносу опір пар тертя. Електрокорозійний знос. Водневий знос. Явище вибіркового перенесення при терті. Дія та періоди вибіркової передачі матеріалів. Механізм утворення сервоплівки. Фактори впливу. Методи реалізації вибіркової передачі матеріалів. Адсорбційний ефект зниження міцності (ефект Ребіндера). Екзоелектронна емісія, ефект Крамера. Підвищення міцності поверхні шляхом згладжування поверхневих шарів. Ефект Йоффе. Підвищення міцності покриттів, ефект Роско. Зносостійкі антифрикційні матеріали, чавун, сталь, кольорові метали, сплави. Металокераміка, неметалічні матеріали, композити, наноматеріали для вузлів тертя.
Методи та критерії оцінювання: Завданням поточного контролю є систематична перевірка розуміння та засвоєння програмного матеріалу, виконання лабораторних робіт, умінь самостійно опрацьовувати написання звіту, реферату, здатності публічно, письмово чи в електронному форматі представляти певний матеріал. Підготовка, виконання та захист звітів з лабораторних робіт оцінюються 2 балами за групову лабораторну та 4 балами за роботу, виконану за індивідуальним завданням. Завданням підсумкового екзаменаційного контролю є підсумкова перевірка глибини засвоєння студентом програмного матеріалу дисципліни, логіки та взаємозв'язків між окремими її розділами, здатності до творчого використання набутих знань; уміння сформувати своє ставлення до певної фахової проблеми, яка випливає зі змісту освітнього компонента тощо. Оцінювання усних та письмових тестових завдань екзаменаційного контролю залежить від форми тестового завдання: 7. правильний варіант відповіді на закриті тестові завдання першого рівня складності з однією правильною відповіддю оцінюють у 4 бали, неправильний – 0 балів. На ці завдання не може бути проміжної оцінки; 8. правильні відповіді на закриті тестові завдання другого і третього рівнів складності з вибором декількох правильних відповідей, на встановлення відповідності, вкладені відповіді, пропущені слова та правильну послідовність, які залежно від складності оцінюються у 7…10 балів.
Критерії оцінювання результатів навчання: • повнота розкриття питання; • цілісність, систематичність та аргументованість; • логіка викладення, культура мовлення; • аналітичні міркування, уміння робити порівняння, висновки; • акуратність оформлення письмової роботи. Оцінювання результатів навчання студента здійснюють відповідно до 100-бальної шкали
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: [1] Hutchings, Ph. Shipway. Tribology: Friction and Wear of Engineering Materials. Second Edition. Butterworth - Heinemann, 2017. - 412 p. [2] M. Hutchings. Tribology: Friction and wear of engineering materials, London: Edward Arnold, 1992. – 273 р. [3] ASM Handbook: Volume 18, Friction, Lubrication and Wear Technology. George E. Totten, Ed. ASM International, Materials Park. – 2017.– 1091 р. ДОДАТКОВА ЛІТЕРАТУРА Цей інструмент відповідає різним національним і міжнародним стандартам: 1. ISO 8295, 2. ASTM D1894, 3. TAPPI T816, 4. GB 10006 ДОДАТКОВІ ПОСИЛАННЯ [1] K. Miyoshi, Y.W. Chung. Surface diagnostics in tribology. World Scientific, Singapore, 1993. [2] G. Straffelini. Friction and Wear: Methodologies for Design and Control. Springer, 2015. - 283 р. [3] A. D. Sarkar Elsevier. Wear of Metals: International Series in Materials Science and Technology, 2013. - 180 р.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою: вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112 E-mail: nolimits@lpnu.ua Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).