автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Создание научных основ и разработка комплексов электротехнического оборудования для восстановления и упрочнения деталей в энергетике методом ионно-плазменной обработки

ргб о а

На правах рукописи

ЛАМОНОВ ИВАН МИХАЙЛОВИЧ

СОЗДАНИЕ НАУЧНЫХ ОСНОВ И РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСОВ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И УПРОЧНЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ В ЭНЕРГЕТИКЕ МЕТОДОМ ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ

Специальности: 05.09.03 - "Электротехнические

комплексы и системы, включая иж управление и регулирование";

05.09.10 - "Злектротехнология"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва, 1996

Работа выполнена на Производственно-ремонтном предприятии "Целинэнергоремонт" (г. Акмола, Казахстан) и АО "Институт инновационных исследований" (г. Запорожье, Украина)

Официальные оппоненты:

доктор технических наук профессор Шевченко В.В.

доктор технических наук профессор Рекус Г.Г.

доктор технических наук профессор Николаев A.B.

Ведущее предприятие - АО "ВНИИЭТО"

Защита диссертации состоится "ЛО" А/ 2996 г. в

ауд.М-214 в " /У " час. на заседании Диссертационного совета при Московском энергетическом институте (Техническом университете).

Отзывы на диссертацию в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная ул., д. 14, Ученый совет МЭИ (ТУ).

С диссертацией мотно ознакомиться б библиотеке института.

Автореферат разослан "_"_1996 г.

Ученый секретарь Диссертационного - совета Д 053.16.04

кандидат техн.наук доцент РЛ-С" Родина

АКТУАЛЬНОСТЬ РАБОТЫ. Детали и узлы энергетического оборудования тепловых электростанций (ТЭС) в процессе эксплуатации подвергаются различным видам изнашивания.

Рабочие поверхности узлов и деталей оборудования ТЭС в зависимости от воздействующих факторов должны обладать комплексом эксплуатационных (служебных) свойств, обеспечивающих им возможность надежной работы в заданных условиях. Однако очень часто требования, предъявляемые к рабочим поверхностям, находятся в противоречии с требованиями технического и экономического характера, предъявляемыми к конструкции детали или узлу в целом, в связи о чем срок службы ответственных деталей и узлов оборудования ТЭС, а особенно котлоагрегатов (КА), не соответствует срокам выхода самого агрегата в очередной (средний, капитальный) ремонт. Поэтому поддержание энергетического оборудования ТЭС в постоянном работоспособном состоянии ежегодно требует больших материальных, трудовых и стоимостных затрат. Традиционный подход к проблеме износа деталей заключается в хранении большого количества запасных деталей или их изготовлении.Однако такой подход расточителен. Замена изношенного оборудования новым в теплоэнергетике, особенно при переходе к рынку, резко сокращается из-за высоких цен на металл и изделий из него. Решение указанной проблемы заключается в продлении срока службы рабочих деталей путем восстановления, упрочнения и защиты изнашивающихся поверхностей.

В современных условиях, особенно в энергетике, восстановление и упрочнение изделий является экономически целесообразным и предпочтительным. При этом увеличивается долговечность деталей, экономятся легирующие элементы, удешевляются изделия, появляется возможность многократно восстанавливать одну и ту же деталь после очередного износа, так как установлено, что величина износа у 85-90 процентов деталей не превышает 0,1-1,5 мм.

В значительной степени этим условиям и требованиям соответствуют электротермические процессы с применением плазменных и электродуговых методов.

Развитию этих технологий во многом способствовали работы коллективов таких научно-исследовательских,проектно-конструкто-рских и учебных организации!!, как ЛГТУ и ЛА "Полиплазма", ИЭС им. Е.О. Патона, ВНШЭСО, НПО "Энергия", НПО "Криогенмаш", ВНПО "Ремдетзль", ВНИИавтогенмаш, институт "Гипроникель",ВПО "Союз-энергоремонт" и др., а также работы ведущих зарубежных фирм

США (The Perkin - Elmer Corp, Wilier Thermal Ino, ТАФА, Eagle Arc Metalizjng Sales, Ztd, Browning Engineering), ФРГ (OSU Maschinenbau GmbH), Японии (ISA Co, Ltd).Чехословакии ("Акваце-нтрум") и др.

Однако поверхностные слои, полученные этими способами, имеют ряд существенных недостатков (наличие пор.отсутствие диффузионного сцепления между основой и покрытием и др.) ■, недопустимых для ответственных уэлов и деталей в энергетике, работающих в условиях термоупругих напряжений, холодных деформаций и т.д.. Применяемое в настоящее время электро- и газотермическое оборудование не обладает необходимыми характеристиками, обеспечивающими все требования к свойствам деталей и узлов в энергетике после их обработки, в том числе и при его ремонте и восстановлении.

Для решения этой проблемы требуется создание электротехнического оборудования на нетрадиционных принципах, обеспечивающего новые характеристики его воздействия на поверхность материалов. Решение такой задачи можно осуществить в рамках разработки комплексов нового эффективного электротехнического оборудования, позволяющего осуществлять двухстадийные процессы раздельно- последовательного воздействия на изделия плазменным или электродуговым методом с последующей ионно-плазменной обработкой. Рабочим инструментом в этих комплексах должна служить то-коведущая плазма объемного несамостоятельного разряда при атмосферном давлении. Надежное и стабильное существование его должны обеспечивать соответствующие схемы питания и управления, функционально связанные с характеристиками рабочего инструмента. Разработок, обеспечивающих решение рассматриваемой задачи в конечном виде,нет. Поэтому такая работа актуальна и необходима. Решение ее позволит повысить- срок службы деталей и узлов в энергетике, восстанавливать изношенные с более высокими эксплуатационными свойствами, чем новые.

Однако, для внедрения новой техники необходима правильно организованная на микроуровне экономика, обеспечивающая реализацию наукоемких технологий, выпуск продукции, получение прибыли и инвестиции на дальнейшее развитие производства.

Работа выполнялась согласно тематике работ, отраженных в приказах Минэнерго СССР N 56а от 25.03.85 г., N 346 от '■04.07.86 г., N 384 от 21.07.86 г., а также в соответствии с межвузовской целевой комплексной программой науч-

ко-технической проблемы: "Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических системах на 1986-1990 г.г.", согласно приказу N 101 МинВУЗа СССР от 09.02.87 г., приказу N 277 МинВУЗа Каз.ССР от 19.03.87 г., а также Постановлению Государственного Комитета СССР по науке и технике и Президиума Академии наук СССР от 13.07.84 г. N 385/96 и др.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. Разработка и практическое освоение в условиях производства комплексов нового эффективного электротехнического оборудования для восстановления и упрочнения ответственных деталей и узлов в энергетике, основанного на раздельно-последовательном осуществлении процессов плазменной или электродуговой обработки с ионно-плазменной модификацией.

Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:

- критический анализ характеристик и возможностей современного оборудования для восстановления и защиты деталей и узлов в энергетике; обоснование концепции осуществления раздельно-последовательных процессов плазменной или электродуговой и ионно-плазменной обработки при атмосферном давлении;

- исследование и создание основ теории процессов в зоне объемного несамостоятельного разряда, на границе этого разряда с обрабатываемой поверхностью и в глубь ее,выполняющей роль рабочего электрода при ионно-плазменном воздейстг::!:' на детали;

- исследование покрытий и поверхностей, обработанных с использованием новых технологий;

- создание методологических основ проектирования электротехнического оборудования для ионно-плазменной поверхностной модификации;

- разработка, изготовление и практическое освоение на производстве опытно-промышленных комплексов электротехнического оборудования ионно-плазменной модификации, схем их питания, управления и функционирования; исследование характеристик электротехнических комплексов, позволяющк осуществить на восстанавливаемую деталь раздельно-последовательное воздействие процессов: плазменного или элекгродугового, а затем ионно-плазменного;

- анализ результатов работы комплексов при получении модифицированного покрытия и ионно-плазменной цементации на деталях в энергетике;

- разработка основных направлений для реализации рыночного механизма в предприятии с наукоемким производством с учетом проведения реформ на микроуровне.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА РАБОТЫ заключается в следующем:

- созданы научные основы процессов в зоне объемного несамостоятельного разряда, на границе этого разряда с обрабатываемой поверхностью и в глубине ее.Показано, что применение в качестве рабочего инструмента токоведущей плазмы позволяет использовать ранее не применяемые при поверхностной обработке факторы интенсификации, а именно: кинетическую и потенциальную энергию заряженных и возбужденных элементарных частиц в электрическом поле, что на порядки ускоряет процесс поверхностной модификации, обеспечивает новые свойства покрытий. Установлены основные закономерности процесса ионно-плазменной модификации и представлены в виде математической модели. На основании теоретических положений показана возможность осуществления раздельно-последовательного плазменного и ионно-плазменного или электродугового и ионно-плазменного процессов, что позволило реализовать теоретические и экспериментальные разработки на практике;

- показано, что под воздействием объемного несамостоятельного разряда в плазменных и электродуговых покрытиях происходят принципиальные изменения в структуре и качестве покрытий, играющих роль одного из электродов этого разряда. Модифицированные покрытия имеют Солее плотную структуру, отсутствуют поры, тре-' щины, имеет место диффузионный переход в основу, распределение элементов покрытия в ней является более равномерным. Детали о такими покрытиями имеют более высокую стойкость к износу и коррозии, улучшенные технологические свойства, срок их службы повышается в несколько раз;

- разработаны комплексы электротехнического оборудования, состоящие из двух самостоятельных устройств с системами их электропитания, управления и регулирования. В качестве центрального элемента первого устройства устанавливают плазменный или электродуговой аппарат, обеспечивающий напыление на поверхность чернового слоя покрытия. Вторым устройством ставят ионно-плаз^ менный блок, модифицирующий покрытие. Рабочие характеристики плазменного и электродугового устройств определяются технологическими и экономическими параметрами процесса напыления и обеспечиваются за счет элементов новизны (в новых соотношениях конструктивных размеров и параметров) в этих устройствах. Разработке ионно-плазменного блока осуществлена на основе теоретических . положений к математической модели процесса модификации. Блок имеет принципиально новые конструктивные решения и харак-

теристики, обеспечивающие конечное качество покрытия.Найдена связь между параметрами первого и второго блока, показаны принципы построения функциональных схем их электроснабжения, управления и регулирования, обеспечивающие раздельно-последовательную работу блоков.

- показаны особенности механизма экономического обеспечения ускоренной и эффективной организации наукоемкого производства. Разработан блок экономических, хозяйственных, научно-технически, социальных и других элементов микроэкономики при проведении реформ на микроуровне, затрагивающих основную деятельность предприятия и влияющих на эффективную его работу в условиях рыночной экономики. Показаны в динамике практические результаты проведенных реформ на энергоремонтном предприятии о наукоемким производством, обеспечивающим ускоренное и эффективное его развитие.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. При проведении теоретических исследований процессов и явлений, определяющих характеристики комплексов электротехнического оборудования для отыскания функциональных зависимостей и граничных значений, связывающих параметры процессов и явления в несамостоятельном объемном разряде на границе разряда с электродными системами ионно-плазменных устройств,' использованы методы интегрального и дифференциального исчислений, элементы теорий квантовой механики. При проведении экспериментальных исследований использовались методы статистической обработки для определения результата воздействия электротехнических комплексов на покрытия и кинетика этого воздействия, применялись методы рентгеноспектрального и микроструктурного анализа. В работе использовались классические методы математического моделирования, моделирование электрического разряда в виде электрической схемы.

НА ЗАЩИТУ ВЫНОСЯТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ:

- научный анализ применения разработанного оборудования для комплексного технологического процесса получения высокоэффективных покрытий с диффузионным сцеплением, полученных с помощью плазменного нанесения порошков на детали с температурой ниже температуры деформации или методом электродуговой металлизации с последующей ионно-плазменной обработкой этих покрытий с использованием объемного несамостоятельного разряда при атмосфер-'ном давлении и бомбардировки медленными ионами модифицируемых поверхностей;

- теоретические положения о явлениях в процессе взаимодействия объемного несамостоятельного разряда с обрабатываемой поверхностью-катодом, их экспериментальная проверка. Расчетно-аналитическая модель, обеспечивающая определение граничных параметров процесса ионно-плазменной модификации;

- схемно-конструктивные решения для разработки электромеханического оборудования ионно-плазменной поверхностной модификации, методологические принципы по их выбору;

- конструкции и характеристики опытно-промышленного электротехнического оборудования для комплексной обработки деталей на основе раздельно-последовательного осуществления плазменного или электродугового методов с ионно-плазменной обработкой.Схемы электроснабжения,управления и регулирования этого оборудования, их функциональные взаимодействия;

- экспериментальные данные по получению покрытий с ион-но-плазменной модификацией. Характеристики модифицированных покрытий и ионно-плазменной цементации на деталях в энергетике, их особые свойства и технологические показатели. Оценка преимуществ при их использовании;

- результаты применения в условиях производства комплексов электротехнического оборудования, осуществляющих раздельно-пос--ледовательные процессы плазменного или электродугового и ионно- плазменного воздействия на детали и ионно-плазменную цементацию поверхностей в энергетике;

- схема построения производственно-хозяйственной модели функционирования современного энергоремонтного предприятия с наукоемким производством в условиях рынка. Исследование и анализ полученных практических результатов при различных формах собственности.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ состоит В том, ЧТО:

- созданы научно-теоретические положения, являющиеся основой для расчета и разработки электротехнического оборудования, комплексно использующего плазменный или электродуговой и ион-но-плазменный методы обработки поверхности. Разработаны принципиально новые схемы конструирования такого оборудования, систем его электроснабжения, регулирования и управления, что обеспечивает новые технологические свойства и характеристики процесса восстановления и обработки деталей;

- разработаны и созданы электротехнические опытно-промышленные комплексы для раздельно-последовательных процессов: плаз-

менное и ионно-плазменное оборудование {УПУ-2НМ); электродуговое и ионно-плазменное оборудование, их составные части, схемы электроснабжения, управления и регулирования, позволяющие обрабатывать широкий перечень деталей и узлов в энергетике. Создано электротехническое оборудование для ионно-плазменной цементации поверхностей нагрева котлоагрегатов ТЭС, работающих в условиях голового износа. Комплексы оборудования внедрены на предприятиях Казахстана и Украины, обеспечивают восстановление и упрочнение деталей и узлов оборудования ТЭС (валов всех насосов и тягодутьевых механизмов, штоков и клапанов запорной арматуры, поверхностей нагрева и т.д.);

- детали и узлы, восстановленные методом плазменного напыления или электродуговой металлизации о последующей ионно-плаз-менной модификацией или прошедшие ионно-плазменную цементацию, обладают новыми, более эффективными свойствами в отличие от традиционных покрытий. Модифицированные поверхности, имеют более плотную структуру, отсутствуют поры и трещины, создзн диффузионный переход элементов покрытия в основу, распределение элементов внедрения является более равномерным, все это обеспечивает повышение срока службы восстановленных и обработанных деталей и узлов в несколько раз, повышает их износо- и коррозиен-ностойкость и др. служебные характеристики;

- разработанные и созданные новые экономические отношения и механизмы на энергоремонтном предприятии с частной формой собственности на средства производства позволили создать современное наукоемкое высокорентабельное производство. Полученные результаты за последние четыре года работы позволяют сделать вывод о динамически развивающемся предприятии в условиях рынка и возможности применения данных разработок на других промышленных предприятиях, преобразующихся -из государственных в частные, особенно в энергетике - как в России, так и в Казахстане.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ. Основные научные положения, результаты и практические рекомендации диссертационной работы внедрены в промышленность, использованы в научно-исследовательских и учебных заведениях.

Разработанные и созданные комплексы электротехнического оборудования для восстановления и упрочнения деталей оборудования ТЭС внедрены на производственно-ремонтном предприятии "Целинэ-" -.нергоремонт" республики Казахстан, ремонтно-механическом заводе "Днепрознерго", ЗАО "Институт инновационных исследований" рес-

публики Украина. К ним относятся: опытно-промышленная установка УПУ-2НМ, способная осуществить при восстановлении деталей методы плазменного напыления и ионно-плаэменной модификации; опытно-промышленная установка для ионно-плазменной цементации длиномерных стальных труб; опытно-промышленная установка для ионно-плазменной цементации гибов стальных труб; промышленные установки для восстановления штоков, валов, в том числе и крупногабаритных,методом электродуговой металлизации с последующей ионно-плазменной модификацией.Эффективность работы созданных электротехнических комплексов для ионно-плазменной поверхностной модификации подтверждена практическим опытом при восстановлении и упрочнении деталей и узлов в условиях ремонта энергетического оборудования ТЭС Целинной энергосистемы Казахстана, энергосистемы Днепроэнерго Украины. В результате такой обработки изделия стали обладать комплексом служебных свойств, обеспечивающих им возможность надежной,долговечной работы в заданных условиях.

Опыт создания промышленного и опытно-промышленного электротехнического оборудования дает реальную возможность внедрения его на других энергетических ремонтных предприятиях, что позволит получить значительный экономический эффект при условии проведения в комплексе и экономических реформ на микроуровне, т.е. на самом предприятии.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научно-техническом совещании Кишиневского филиала ЦКБ "Союззнергоремонт" (Кишинев, 1987); научно-техническом совещании "Практическое применение плазменного напыления при ремонте энергетического оборудования" производственного объединения "Молдавэнерго" (Кишинев, 1989); Всесоюзном семинаре "Передовые методы ремонта и модернизации котельного оборудования" (Москва,1989); научно-техническом совещании Львовского филиала ЦКБ "Энергоремонт" по вопросам газотермического упрочнения (Львов, 1990); семинаре "Опыт работы энергоремонтных предприятий в условиях полного хозрасчета и самофинансирования" НИИ экономики энергетики (Москва, 1990); научно-техническом совещании "Опыт практического применения газотермического покрытия и других способов восстановления и упрочнения деталей в энергоре-Чмонте" объединения "Целинэнерго"(Целиноград, 1991); ХХУ1 научно-технической конференции Акмолинского инженерно-строительного института (Акмола, 1995); Ш Международном семинаре "Газотерми-

ческое напыление в промышленности ГТНП-1993 г." (Санкт-Петербург, 1993); международной научной конференции "Учение В.И. Вернадского и современная экологическая ситуация" (к 130-летию со дня рождения),(Акмола-Боровое, 1993); Российском совещании "Локальные методы исследования вещества" (Суздаль,1993 ); Украинской научно-технической конференции "Плаэмотехнология-93" (Запорожье, 1993); Международной научно-технической конференции "Плззмотехнология-95" (Запорожье, 1995); второй международной научно-технической конференции "Новые методы и средства экономии энергоресурсов и экологические проблемы энергетики" (Москва, ' 1995); съезде Союза промышленников и предпринимателей Казахстана (Алматы, 1994); совещании промышленников и предпринимателей Казахстана (Алматы, 1995); научно-техническом совете энергетической компании штата Алабама (США, 1995); техническом совете компании "АЯС ДОШ ТИКАРЕТ ЛТД" (Турция, 1995); научно-техническом совещании энергетической компании "ЭНЕРКОН" (ФРГ, 1995); научной конференции Санкт-Петербургского государственного аграрного Университета (Санкт-Петербург, 1996); II международной конференции по электромеханике и электротехнологии (Фрунзенское, Крым, 1996).

ПУБЛИКАЦИИ. Основное содержание работы отражено в 26 печатных работах, в том числе в одной индивидуальной монографии, в монографии в соавторстве, в двух коллективных монографиях, учебном пособии, 20 статьях, в одном патенте.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертация содержит введение, 5 глав, заключение, 96 рисунков, 18 таблиц,список литературы из 175 наименований. Общий объем работы - 234 страниц.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении определена решаемая в диссертации основная научно-техническая проблема, обоснована ее актуальность, показаны новизна и практическая ценность работы, сформулировано основное направление диссертационной работы.

в первой главе проведена оценка условий работы деталей и узлов в энергетике, дана их классификация и обоснован комплекс требований к ним. Проведен анализ эффективности применения современного оборудования, использующего различные принципы воздействия на материалы и осуществлена оценка его возможности обеспечить все требования к деталям в энергетике. На основе

проведенного анализа известных методов нанесения покрытий на изделия установлено, что оно не удовлетворяет требованиям по прочности покрытий, толщине наносимого слоя и его сцеплению с основой. Исследования в области плазменной и электронной техники и физики электрического разряда в газах позволили предложить принципиально новый подход в разработке электротехнического оборудования, используемого для решения рассматриваемой задачи, в котором рабочим инструментом является токоведущая плазма в форме объемного несамостоятельного разряда при атмосферном давлении. Осуществлен выбор основных принципов ионно-плазменной модификации поверхности изделий и деталей и обоснованы требования к электрооборудованию для восстановления деталей. Проанализированы технико-экономические и организационные методы повышения эффективности работы ремонтных предприятий с наукоемким производством в энергетике. Выбраны и обоснованы основные направления исследований и разработок.

Вторая глава посвящена разработке теоретических основ взаимодействия токоведущей плазмы объемного несамостоятельного разряде при атмосферном давлении с металлом. На основе известных представлений о физике взаимодействия токоведущей плазмы с поверхностью процесс воздействия заряженных частиц, полученных в объемном несамостоятельном разряде, на кристаллическую решетку предлагается разделить на четыре основных этапа:

1) Создание объемного разряда между образцом-катодом и параллельным его поверхности анодом. Атомизация и ионизация газовой среды, получение ионов,обеспечивающих воздействие на обрабатываемую поверхность в токоведущей плазме объемного несамостоятельного разряда.

2) Перенос ионов через границу "плазма - обрабатываемая поверхность" под действием объемного заряда в катодной области.

3) Направленная диффузия ионов покрытия и основы друг в друга, инициированная протеканием тока через изделие - катод и бомбардировкой поверхности изделия.

4) Модификация структуры покрытия в результате ионно-элект-ронных процессов.

Проверка теоретических представлений о механизме взаимодействия объемного несамостоятельного разряда с поверхностью металла проводилась на экспериментальных установках, использующих два способа поддержания объемного несамостоятельного разряда.

В установке (рис.1) объемный несамостоятельный разряд под-

Схема процесса ионно-плааменного воздействия с помощью плазменной струи аргона

Схема процесса ионно-плааменного воздействия с помощью реаистинного нагрева

X.

Ul. f\

n^U2

/

1 - плазмотрон, 2-образец-катод, 3 - плазменная струя, 4 - герметическая камера, 5 -источник питания, 6 - резистор

1- электрод-анод, 2- образец-катод, 3-дуга несамостоятельного разряда, 4-корпус камеры,5 -высоковольтный источник питания,б-ре-зистор, 7-нагреЕатель Рис. 1 Рис. 2

держивается за счет плазменной струи. В установке (рис.2) несамостоятельный разряд поддерживается ва счет резистивного нагрева межэлектродного промежутка. Проведенные на установках исследования подтвердили устойчивость существования несамостоятельного разряда при использовании ионов хрома и углерода и возможность воздействия их на поверхность металла для его модификации.

Из уравнения баланса заряженных частиц в межэлектродном промежутке получено выражение для'ВАХ разряда.

J= 0,92 • 1020 (kT)

\ 9/2

'8e¿E3l9

1/2

Ui

exp

(1)

\ meJ / \ Е1е /

где J - плотность тока объемного несамостоятельного разряда; к - постоянная Больцмана; Т-температура плазменной среды; е0- заряд электрона; Е - напряженность электрического поля; 1э- длина свободного пробега электрона; та - масса электрона; Ui - потенциал ионизации атома.

Уравнение (1) определяет связь между плотностью тока неса-

мостоятельного разряда, температурой рабочей среды, составом газа, напряженностью разряда и расстоянием между электродами. Расчет, проведенный по уравнению (1) показывает хорошую (в пределах Ю-15Я) сходимость с экспериментальными данными, полученными при исследовании на установках (рис. 1 и 2).Это отражено нз графиках вольт-амперных характеристик несамостоятельного разряда, приведенных в диссертации на рис. 12. Уравнением (1) можно пользоваться при сравнимых значениях Ele и Ui, что имеет место при значениях Е » 105 В/и, le » Ю-5 м, I i 1000°С. Вольт-амперная характеристика в виде уравнения (1) позволяет определить оптимальные параметры (Е, Т, межэлектродный зазор 5,J) первого этапа процесса ионно-плазменного воздействия на поверхность.

В основе диффузии в металлах лежат атомарные процессы.Эффективность внедрения ионов примеси в поверхность зависит от процессов, протекающих в катодной области. Кинетическая энергия образовавшегося в результате взаимодействия налетающих ионов атома, полученного в поле катодного падения потенциала, с электронами катода, ':рзтится на разрыв электронных связей поверхностных атомов и взаимное перекрытие электронных оболочек атомов адсорбента и адсорбата.При этом осуществляется акт сильной хемосорбции, сопровождающийся электронным переходом. Возникающее при этом разупорядочение структуры резко интенсифицирует диффузию как примесных,так и собственных атомов основы. Протекание процесса будет зазисеть от замещения электронных уровней и подуровней реагирующих элементов. Для этого необходимо,чтобы адсорбент имел более положительную валентность чем адсорбат, в противном случае процесс будет блокироваться.

При переходе электрона от примесного атома в металл должно соблюдаться условие

Ui - Фвыч < Фв . (2)

где фвих ~ потенциал выхода электрона из катода; Фа - энергия возбуждения атома, возникающая частично из кинетической и потенциальной энергии иона при рекомбинации его в атом на поверхности катода.

Для совершения элементарного акта диффузии атом должен преодолеть энергетический барьер. Разноименные заряды катода и хемо-сорбированного на нем иона приводят к аддитивному перекрытию ..их энергетических уровней. Энергетический барьер перехода электрона от "адатома" к основе-катоду снижается, как показано на

рис.3. Значение этого снижения Дер должно быть достаточным,чтобы осуществился переход от адсорбента к адсорбату.В предельном случае будет иметь место соотношение

Дф > (Ш - фа) > ервых , (3)

Диаграмма потенциальной энергии при сильной хемосорбции электроположительного атома ка катоде

Выполнение вышеописанных условий можно осуществить путем выбора материалов адсорбента и адсорбата с соответствующими характеристиками, изменением плотности тока, состава газовой среды и других параметров, влияющих на кинетику явлений в катодной области.

Для определения величин снижения энергетического барьера, Д? представим в виде

Л? - 2сс/ЮЯегй , (4)

где й - расстояние между атомами адсорбента и адсорбата, ег-диэлектрическая проницаемость газа.

Решая уравнение (4) и подставляя данные К=!?шп для ионов углерода и хрома, получзем соответственно:

Дфс ~ 5,3 эВ; ДфСг » 4,3 эВ.

Для основы из железа Д? > 4,31 эВ.

Для определения кинетической энергии, необходимой для сближения адсорбента и адсорбата на расстояние 1?, при котором величина Дф > ?вых, необходимо найти силы кулоновского отталкивания атомов адсорбента и адсорбата. При этом принято допущение, позволяющее представить схему взаимодействия, состоящую из двух ядер с зарядами Ъ\ и Ъг и двух электронных оболочек с атомными радиусами Г1 и гг.

Среднее по электронному облаку значение энергии отталкивания

Иот= I £ У/п <р12 (Г1) Ф22 (Г2) ¿Г1 С1Г2, . (5)

г1 г£>

где \>/п - потенциальная энергия взаимодействия частиц системы.

Представим Уп в виде

/ 2122 г\ 22 \

\1п = е0г{-----), (6)

\ К Г12 Г21 /

где I? - расстояние между ядрами; Г12 - расстояние от 1-го электрона до 2-го ядра; у. щг~ радиальные волновые функции 1-го и 2-го электронов соответственно.

Решение преобразованных уравнений (Б) и (6) для условий ион-но-плазменной цементации железа показывает, Что кинетическая энергия атома углерода, необходимая для преодоления сил отталкивания, при Л? * 4,3 эВ,составит ИСтО 2,8 эВ.Аналогичное решение для бомбардировки железа атомами хрома дает МстСг* 1 эВ.

Решающее влияние на переход атомами границы токове-дущая плазма - обрабатываемая поверхность оказывает кинетическая энергия иона, которая однозначно определяется напряжением и напряженностью у катода. Для определения этих параметров рассматривались явления на катоде в условиях объемного несамостоятельного разряда, а для измерений был разработан специальный метод вынужденного резонанса напряжений, дающий минимальную погрешность. При этом за основу была взята "условная"' модель объемного несамостоятельного разряда (рис.4), а затем построена схема эксперимента (рис.б) (схема замещения несамостоятельного разряда).

Модель объемного несамостоятельного разряда

Схема замещения несамостоятельного разряда -гач-

ф<|

Рис. 5

где Ск и Са; Кк и Яа - соответственно емкости и активные сопротивления, мод елирухпше объемные заряды у катода и анода; !?Ст -постоянное сопротивление для замещения столба разряда; Су-емкость злектродоЕ; 1_р-резонансная индуктивность;Ьз - фильтрующая индуктивность; Сз - разделительная емкость.

Величина фактической кинетической энергии, полученной ионами в поле объемного заряда, находилась расчетно-экспериментальным путем. Для этого на постоянный так объемного разряда (схема на рис.5) накладывалась высокочастотная составляиззя с частотой около 10 кГц (величина { подбирается из условий, когда Ек> 1/(хс) по мощности на два порядка меньше мощности постоянного разряда. Последовательно с катодной областью, которая для высокой частоты является емкоетьп, была включена индуктивность Ьр.Частота переменного тока менялась в пределах от 1 до 10 кГц. Резонанс напряжений фиксировался на экране электронного осциллографа, подключенного к индуктивности Подключая установку к источнику еысокой частоты с разрядом постоянного тока и без него, окончательно выделили резонанс между Ьр и Ск.

Кинетическая энергия иона, бомбардирующего катод, в предположении упругих столкновений жестких сфер будет иметь вид: еоЕк11

Щ' - . (7)

3

Мо

5 - - , (8)

щ щ

где Мо и - массы нейтральной частипу и кона соответственно; Ец - напряженность поля у катода; 1 % - длина свободного пробега иона.

Электронная эмиссия с катода будет определяться Еырывом избыточных электронов с поверхности медленными ионами,потенциал ионизации которых вдвое превышает работу Еыхода электрона из основы-катода.

Ji >

где Ji - шюткости электронного и ионного токов у катода.

Резая уравнение Пуассона для потенциала в катодной области о граничными условиями, получаем

х-О; -- = Ек; (9)

<3х

x=lK;

dx

E < EK; q» = и*

18 (10)

где 1К- длина катодной области; ик- катодное падение потенциала.

Используя известные в электротехнике и электрофизике соотношения ,.имеем:

1

Ск= - ; Ск= —- ;

fpeaZ Lp

Фк * Pn

Ji

Фп =0; qi =

; Ui= /ЪТШх ;

Ui

1к= 2e0 Sk/Ck. (11)

где Sjc - площадь катода; Ск- моделируемая емкость объемного заряда у катода; q¡- положительный заряд в катодной области; <Рк-Фп - разность потенциалов.

В конечном итоге получим уравнения для нахождения величины напряженности Ек у катода и кинетической энергии иона как функции от параметров объемного разряда в катодной области:

2Uk

Jpln

eo(l+u)

2/3

/ 2WÍ \ 1/3 \ loli /

Wi =

JpeoloU

eo(l+u) S

2/3

(2Mi)

1/3

(12)

(13)

где Jp - плотность тока разряда; б - коэффициент передачи энергии; и - коэффициент выхСда электронов.

Через величины в уравнениях (1),(12),(13) функционально связаны электрофизические параметры [плотность тока, температура, напряженность электрического поля ( выбирается межэлектродный зазор), расход газовой среды (влияние на длину свободного пробега электрона и в свою очередь на длину катодной области) и т.д.З ионно-плазменного процесса поверхностной модификации.

Из полученных в исследованиях данных по опробования схем 1,2 определено, что основными параметрами, определяющими скорость шнно-плазменного процесса,являются: плотность тока несамостоятельного разряда; температура газовой среды и ее состав; темпе-

1

ратурз образца, величина межэлектродного зазора.

Анализ уравнения (13) показывает, что основным фактором, определяющим переход ионом границы "токоведуцзя плазма - обрабатываемый материал" является плотность тока разряда Jp. Величина плотности тока обеспечивает иакный поток на поверхность катода, плотность объемного разряда в катодной области, плотность ва-кансионного потока, силу увлечения примеси. Экстремальным значением параметра тока разряда Jp является величина, при которой начинается развитие дугового разряда. На установке (рис.2) экспериментально определена величина экстремального (критического) значения тока Jkj>, которая составляла 2,2 А/м2 (рис.б).

Для расчета Ек и W4 по уравнениям (12)-(13) использовались экспериментальные данные, полученные на установке (рис.2),для смеси водорода с пропан-бутаном и азота с пропан-бутаном и на установке (рио.1) для смеси паров хрома о аргоном. Выбор смеси газов в первом случае осуществлялся исходя иэ известных методов ХТО (цементации), которая эффективно науглероживает и не образует больного количества сажи, например, один из составов: 0,0-0,2& СОг, 20-E5Z СО, 20-251 СКд, 58-48% Нг, остальные -азот. Во втором эксперименте для диффузионного хромирования применялся нейтральный газ. Для обеспечения ионного перспсса в нем ?з счзт ионов элемента внедрения его потенциал ионизации должен быть значительно ниже потенциала ионизации газовой среды. В качестве нейтральной среды в процессе хромирования использовался аргон (Ш- 15,8 зВ), в процессе цементации - водород ( 15,3 эВ), химически нейтральные к элементам примеси и основы. Для примера на рис. 6 показаны результаты только одного из расчетов.

Как следует из píes. 6 ВАХ несамостоятельного разряда при температуре около 1000°С ногрэстэгазя, а предельная кинетическая энергия швов по условиям, списанным выв® (2,8 зВ ври токе JD 1 А/м2, кривая I), достигается. На графите (рис.6) показана рабочая зона существования cSiemo несамостоятельного разряда, а также зкстреиаяьные анаяекия токов Jjcn» полученные зислергае-я-тально.дяя разной смеси гааав ( кривые 1,11,111), например, для опыта I (кривая I), J*» составлял 2,2 А/м2 и т.д. Расчетные И УТ1 ущи)'цитата яыи» ggHEHe ШЗКЗЗВВаВТ нришгимцятянуя возможность протекания процесса. Таким образом, жнют-пязгменная обработка иохет быть осуществлена только путем корреяяцшншй взаимосвязи всей совокупности фзктсраз в вризжектродшй ofiaac-

Зависимость кинетической энергии ионов от плотности тока в углеводородной среде (Т=Э80°С)

»Л*

V/. 'шик Л

1 -1—

к

11 г 1

1 .

1-расчетная, предельная кинетическая энергия ионов углерода О^ ~ 2,8 аВ); А-рабочая зона существования объемного несамостоятельного разряда Рис. 6

ти: температуры, напряженности электрического' поля, расхода газовой среды, плотности тока и т.д.). При этом следует учитывать, что у всех параметров существуют их экстремальные значения, переход за которые нецелесообразен.

Более высокие скорости диффузии, полученные при ИПО.по сравг нению с данными, полученными при химико-термической обработке, токами высокой частоты, тлеющим разрядом и т.д., наталкивают на предположение об электрофизической природе ускорения диффузионных процессов под действием электрического поля согласно представлениям Фикса и Хатингтона.Силы,вызывающие направленный дрейф ионов примеси,обусловлены главным образом взаимодействием электронов проводимости. Возникающая сила иожет быть направлена как к катоду - "дырочный ветер", так и к аноду - "электронный ветер"

Р1 " Р2

г! 2р0)

Р1= гЭФЕо

ар1

еопо

еоро

•»1--

Ео

(14)

где 1по =

2Р0=

Ы0

N0 Мо

Но - концентрация собственных ионов основы; по, Ро - концентрация свободных электронов и "дырок"; 21 - эффективный заряд ■ примеси;р!;р2 - удельные сопротивления материалов до внедрения примеси и после; Ео - напряженность поля в проводнике.

Анализ уравнения (14) дает возможность определить направление внешней силы, действующей на примесный ион в зависимости от свойств материала до и после легирования. При этом возможно несколько вариантов. В работе рассмотрены шесть вариантов, из них для процесса ионно-плазменной обработки варианты 1,2,4,6 будут соответствовать внедрению примеси в материал-катод, а варианты 3,5 - внедрении в анод, т.е. очистки материала от примеси.

Использование основных вышеперечисленных условий зависит от конкретных параметров технологического процесса, свойств материала основы и примеси.

На основании существующих представлений о диффузии процесс, протекающий при ионно-плазменной обработке в токоведущей плазме объемного разряда при атмосферном давлении, можно объяснить только разупорядочением структуры материала основы. Появляющиеся при зтом вакансии, дислокации, пары Френкеля и т.д. ускоряют диффузию и. обеспечивают влияние на нее электрофизического фактора в виде электронных импульсов направленного действия при прохождении тока через проводник. При перемещении микродефектов совместно с ними перемещаются атомы покрытия и основы. Естественным барьером перемещения являются границы зерен, пустот и т.д., где вакансии анигилируют, а оседающие атомы приводят к сращиванию частиц металла, заполнению трещин и пустот. Структурные изменения в покрытии под действием ионной бомбардировки приводят к уменьшению порядка й ускорению перемещения как ионов покрытия в основу, так и обратного процесса.

Модификацию поверхности плазменно напыленных покрытий с использованием ионно-плазменной обработки (ИГО) проводили путем нагрева в объемном разряде в среде аргона. Такая обработка в лабораторных условиях проводилась на установках (рис. 1 и 2). На рио. 7 показана микроструктура плазменного покрытия до и после ионно-плазменной обработки. На рис.7а представлена микрофотография слоя до НПО. Это покрытие значительной толщины (от 150 до 450 микрон) представляет собой рыхлый слой с большим количеством крупных и мелких пор. На рис. 76 показана микроструктура этого же покрытия, но уже после ИГО. Как следует из из микрофотографий рыхлые и пористые слои трансформируются в монолитные покрытия, где при микроскопическом рассмотрении явно :, прослеживается усреднение состава. Для изучения диффузионных процессов проводили исследование на рентгеноспектральном микро-

анализаторе МБ-46 фирмы Камека.

Плазменное покрытие из пороша ПТ-ШХ16СРЗ с подслоем из ПН85Ю15

а-общий вид слоя до ИПО, X 100

б-структура слоя после ЯШ, х 130

Рио. 7

Кривые распределения элементов между покрытиям»

Щ юс п-•вссоф «»»41

^л/ШС аалк-■юсф

КХЗХСг* ■яхю? № '9т Ср.

№1 * }ш 4т вал ••й

и зк

«к М)

■ "................V 8* Я>Г ***

еж*

1 ■в га

а-покрытием ПН55Г45 и основой из стали 25Х1М1Ф15, (образец, 9), увеличение микроструктуры-330

б~ покрытием ПРН57Х18С5ГЧ с шдодоеи из Ш35В15 в асаовои из стали 1ЭСШЗ (образец 4), уведкчеЕке -

100

Рис. 8

Распределение элементов между покрытием и основой показано на рис. 8. На рис. 8а прослеживается, что ИГО покрытия типа ПН55Т45 сопровождается диффузией никеля из покрытия при встречной диффузии в последнее из матрицы железа и хрома. Аналогичные особенности выявлены после ИПО образца с подслоем из сплава ПН85Ю15. Как следует из рис. 86,кроме встречной диффузии железа выявлена диффузия ванадия из матрица в покрытие.

Таким образом, можно считать установленным, что при ион-но-плазменной обработке нанесенных покрытий, независимо от способа ИПО, имеет место взаимное встречное диффузионное проникновение элементов покрытия в основу и элементов последней в покрытие. Разумеется избирательность в этом процессе элементов основы и покрытия диктуются составом того и другого, как и условиями термодинамики процесса.

Установлено, что процессы нанесения покрытия и модификации могут быть разнесены во времени, причем время между ними может быть от 15 до 30 мин (оптимальный вариант по условиям охлаждения и технологичности), но может составлять и несколько часов с дополнительными затратами на восстановление температуры детали.

Установленный механизм ускорения взаимной диффузии между покрытием и основой позволил распространить метод ' ионно-плаз-менной модификации не только на покрытия, полученные методом плазменного нанесения или электрсдуговой металлизации, но и на процессы цементации, позволившие расширить номенклатуру изделии в энергетике, которым необходима предварительная защита от эолового износа.

Проведенные исследования позволили определить требования к характеристикам и параметрам электротехнологического оборудования, обеспечивающего реализацию предлагаемых технологических процессов.

Третья глава посвящена разработке и исследованию комплексного электротехнического оборудования для процессов нанесения покрытий и их модификации.

Для получения покрытий, обладающих новыми свойствами, необходимо разработать комплекс электротехнического оборудования, обеспечивающего нанесение покрытий и последующую их модификацию. Поскольку процессы нанесения покрытий и их модификации могут протекать неодновременно, возможна их раздельная разработка.

Для нанесения покрытий на восстанавливаемые изделия рассматриваемой в работе номенклутуры могут быть" использованы сущест-

вующие типы плазмотронов мощностьи до 100 кВт. В работе предложено использовать для этих целей плазмотрон типа ПВК-50 о постоянно возобновляемым катодом. Конструкция плазмотрона приведена на рис. 9, а его вольт-амперная характеристика - на рис. 10.

Схема плазмотрона ПВК-50

Ш

Вольт-амперная характеристика плазмотрона ПВК-50

Ii"1 \

— h ч с—~ ч

{.Ос, в, *.Gc,V

0,12 r/c; 0,08 Р/С; 0,06 Г/о; 0,0S r/c;

Gc ot~ 0,35 Г/0; Ge e^ - 0,22 r/o;

Gc ot - 0,18 r/c; Gc Cfc- 0,12 r/C;

Рис. 10

газов в плазмотроне ПВК-50 ис-углеводорода ( природный газ.

1-' Л/««

1-корпус; 2-катод; 3-анод; 4- графитовая вставка

Рис. 9

В качестве плазмообрагушдах пользуется смесь дешевых газов: метан, пропан и т.д.) и углекислого газа. Это обеспечивает работу плазмотрона в режиме постоянного возобновления графитового катода, источником которого служит углерод, поступающий из газовой фазы, т.е. обеспечивается теоретически неограниченный ресурс работы катода.

Для обеспечения устойчивой работы плазмотрона, наносящего покрытие, вольт-амперная характеристика которого имеет падающий характер (рис.Ю), должен быт» использован управляемый источник' питания постоянного тока ( управляемый выпрямитель), вольт-ам-перкая характеристика которого имеет больший наклон, чем ВАК плазмотрона. Это обеспечивается и введением в источник питания отрицательной обратной связи по току или увеличением его внутреннего сопротивления. Улучшение энергетических показателей источника питания плазмотрона достигается использованием ступенчатого и плавкого регулирования напряжения. Указанным требованиям удовлетворяет, например, использованный в работе источник - питания типа КПН-160/600 В, сбеспечквзощий регулирование номинального напряжения (в пределах 30-70 В) и тока ( в пределах

160-900 А).

Для ионно-плазменной модификации нанесенных покрытий был разработан специальный плазмотрон небольшой мощности (?-10 кВт), обеспечивающий протекшие объемного разряда без контракции и катодного пятна. На рис, 11 приведена конструкция плазмотрона для модификации, а на рис. 12 его вольт-амперные характеристики. В качестве плазмообразующего газа используется

Конструктивная схема плаамотрона ГПМ-15 для модификации покрытий

Вольт-амперная характеристика плаамотрона ГПМ-15

К,«

п

40

зг.

г\ 1£ 8

N

г' \

VI. \а

Цо ю <(»> 1&> а» гм 1)А,

0,4 г/с; 2-аАг= 0,32 г/с; ЗЧ5Аг= 0, 24 г/с.

1- вольфрамовый катод; 2- водо-охлаждаемая вставка; 3-анод; 4-графитовая вставка; 5 - корпус; б-изолятор; 7- соленоид; 8-плаэ-менная струя

Рис. 11 Рис. 12

аргон, что позволяет исключить протекание химических реа-акций на поверхности обрабатываемого изделия. Для создания несамостоятельного разряда между соплом плазмотрона и обрабатываемым изделием используется еще один источник постоянного тока (кроме источника питания плазмотрона), положительный выход которого подключается к соплу плазмотрона, а отрицательный - к обрабатываемому изделию.

Особенностью плазмотрона ГПМ-15 является низкий расход аргона (0,24-0,4 г/с), что позволяет получить высокую температуру плазменной струи (около 10000°К), но не обеспечивает вихревую стабилизацию дуги. Поэтому (см.рис. 11) стабилизация длины дуги обеспечивается выполнением дугового канала с уступом и исполь-

зованием соленоида, поле которого центрирует дугу. Вольт-амперные характеристики такого плазмотрона (рис.18) имеют полого-возрастающий характер, что позволяет снизить требования к источнику питания.

Восходящий характер вольт-амперных характеристик плазмотрона для модификации покрытий позволяет использовать для его питания любой управляемый источник питания постоянного тока, обеспечивающий регулирование напряжения в пределах 20-85 В и тока в пределах 50-500 А.

Для поддержания объемного несамостоятельного разряда, как следует из проведенных исследований, необходим регулируемый источник питания постоянного тока, обеспечивающий следующие пределы регулирования: напряжения 40-80 В и тока 50-200 А.

Источники питания для проведения процесса модификации покрытий не требуют стабилизации тока по условиям электрической устойчивости, однако для обеспечения повторяемости параметров обрабатываемых изделий и однозначности их обработки целесообразно снабжать их системами стабилизации тока.

На основе проведенного анализа технологических процессов нанесения покрытий и их модификации, а также требований к электрооборудованию, в работе была предложена схема системы управления, приведенная на рис. 13. Схема предполагает двухуровневую иерархическую концепцию управления двумя стадиями технологического процесса, которые могут быть разнесены во времени и реализованы на отдельных агрегатах. Система может быть реализована как на отдельных типовых, аналоговых или цифровых регуляторах, так и на основе микропроцессорных комплексов. Алгоритм функционирования системы является общим для всех обрабатываемых изделий и включает в себя независимое управление двумя стадиями технологического процесса.

Нанесение покрытий обеспечивается введением в систему управления плазмотрона ПНП (или дугового металлизатора), источника питания ИП о системой управления СУ и датчиком тока ДТ, системы подачи напыляемого материала СПМ и системы подачи рабочего газа РК с ротаметром Р.

Модификация поверхности обеспечивается введением в систему управления плазмотрона ПМ для модификации (или резистивного нагревателя для поддержания несамостоятельного разряда) с источником питания ИП и системой управления СУ, с датчиком тока ДТ, регулятором расхода РК рабочего газа ( аргона), с ротамет-

Функциональная схема системы управления процессом восстановления изделий

Рис. 13

ром Р и источником питания ИП несамостоятельного разряда, о системой управления СУ и датчиком тока.

Эти системы составляют нижний уровень иерархии. В этот уровень входят также не вошедшие в схему (рис. 13) системы вращения изделий, перемещения, запуска и охлаждения плазмотронов, а также регулирование ряда других вспомогательных механизмов. На верхнем уровне иерархии вырабатываются ЭВМ или задаются оператором установки локальных регуляторов нижнего уровня, определяющие технологические параметры процесса, и осуществляется контроль этих параметров и работы элементов системы. Связь ЭВМ с локальными регуляторами осуществляется посредством устройства связи с объектом УСО. При заданных для каждого конкретного изделия параметрах на верхнем уровне иерархии определяется число проходов плазмотрона напыления для нанесения необходимой толщины покрытия и время проведения модификации.

На рис. 14 показан общий вид универсальной плазменной установки, разработанной в соответствии с рассмотренной концепцией реализации предложенного процесса двухстадийной (раздельно-последовательной) обработки восстанавливаемых изделий. Участок восстановления изделий (см.рис. 14) иллюстрирует принцип рационального размещения оборудования при организации производства.

Для восстановления крупногабаритных изделий, например, валов дымососов, мельниц, сетевых насосов и т.д., когда покрытия должны быть значительной толщины (1,5-5 мм) необходимо применять метод электродуговой металлизации как более простой , дешевый и технологичный для этой классификации деталей. Мощность дугового металлизатора не превышает 20 кВт, а требования к источнику питания такие же,как и для плазменного напыления, что

ОбирШ вид универсальной плазменной установки УПУ-2НМ

Рио. 14

позволяет рассматривать этот вид электрооборудования для нанесения покрытий как частный случай плазменного напыления. Наибольший интерес для исследования представляет рабочая камера злектродугового металлизатора, приведенная на рио. 15. На баге этой разработки создан комплекс оборудования, который Внешний вид рабочей камеры установки УЭДМ-2

Рис. 15

позволяет охватить широкий спектр восстанавливаемых изделий, обеспечивая нанесение специальных покрытий толщиной от 0,2 до 5 мм из проволок или порошковых проволок с последующей ионно-плазменной обработкой.

Проведенные исследования показывают возможность реализации процессов восстановления изделий методом ионно-плазменной обработки на выпускаемом промышленностью и вновь разработанном оборудовании.

Четвертая глава посвящена разработке опытно-промышленных установок и апробации их в производстве по ионно-плазменной цементации котельных труб водяных экономайзеров (ВЭ) как прямых участков, так и калачей-гибов. Эти элементы поверхности нагрева подвержены усиленному абразивному износу вследствие истирающего действия пылегазовых потоков, приводят к частым аварийным остановам котлоагрегатов ТЭС, работающих на твердом топливе. Применение труб из углеродистых сталей невозможно на .параметры выше 30-40 кгс/см2 и 425-450°С.В работе показано,что повышение стойкости труб из стали 20 к золовому износу можно осуществить путем создания на их поверхности цементированных слоев глубиной не более толщины допустимого износа.

В энергетике традиционные методы химико-термической цементации неэффективны из-за малой скорости процесса, значительных габаритов труб ВЭ (1 > 8 м), а также нетехнологичного распределения углерода в слое.

Для решения поставленной задачи использовали процесс ионно-плазменной цементации (один из видов НПО), сущность которого изложена в гл. 2. Процесс цементации труб происходил в углеводородной среде при температуре 950-Ю50°С, требуемая плотность тока несамостоятельного разряда составила - 0,7 - 1А/см2.

После ионно-плазменной цементации опытные образцы подвергались сравнительным испытаниям на износостойкость на установке ЦУК-ЗМ по ГОСТ 23.201-78 и на лабораторной установке, созданной специально для решаемой задачи, в которой возможно выполнение условий, близких к условиям работы труб в котле.

На основании экспериментальных данных была найдена зависимость относительной износостойкости &Риз от отношения микротвердости материала к микротвердости абразива, т.е. золы (рис. 16).При отношении Н°м/Н*ц < 0,6 ДР линейно возрастает на 20-30 процентов. Однако при дальнейшем увеличении микротвердости цементированного слоя износостойкость возрастает экспоненци-

аяько. При содержании углерода в слое, равном 0,9-1,0 процента после закалки и отпуска износостойкость возрастает в 5-6 раз. Зависимость относительной износостойкости цементированного слоя от его микротвердости и мниротвердости абразива

АР

т в б ч г

о о,г о. V о,в о,а г,а 1,2 Рис. 16

На рис. 17 показаны кривые распределения углерода в цементированном слое при ИГО и газовой цементации стали 20, Т= 950°С. Из этого графика следует,что при общей толщине слоя 0,8 мм глубина зазвтектоидной зоны с содержанием углерода 0,9-1,0 процента для ИГО в 3,5-4 раза больше, чем при газовой.

Распределение углерода в цементированном слое при ионно-плааменной и газовой цементации стали 20, Т = 950° С с,*

О, В 0.( 0,4 о,г

1-ионно-плазменная цементация в СН4;

2-химико-термическая цементация в СН4 Рис. 17

При использовании цементированных труб на котлоагрегате важным вопросом является осуществление их сварки, качество сварного шва и околошовной зоны. После тщательного исследования и согласно нормативным документам было сделано заключение, что структура сварного шва и околошовной зоны котельных труб из стали 20, прошедших ионно-плазменную цементацию, не отличается от структуры аналогичных зон цементированных труб и соответствует уровню существующих требований. Таким образом, в условиях ремонтного производства обеспечивается качественная сварка це-

ментированных котельных труб.

Для осуществления процесса ионно-плазменной цементации прямых участков труб до 12 м, была рззработана экспериментальная установка (ее схема показана на рис.18), использующая объемный несамостоятельный разряд.

В установке реализованы следующие технические решения: 1) ИГО трубы осуществляется в модулях, соединенных последовательно; 2) В рабочей зоне модуля температура поддерживается автоматически в пределах 950-1050°С;3)Межэлектродный зазор между трубой и противоэлектродом заполнен углеводородной газовой средой,что не допускает притока воздуха из внешней среды; 4) Схема электроснабжения установки должна обеспечивать плавное регулирование тока несамостоятельного разряда в пределах от 0,5 Схема экспериментальной установки ионно-ллазменной цементации труб

'лятор; 5-изделие;6-графитовый анод; ?-амперметр; 8-вольт-

метр; 9-нагреватели

Рис. 18

до 2,5 А при напряжении от О до 1000 В.

Установку целесообразно выполнять в виде нескольких модулей (оптимальная величина - 3 шт) с длиной графитовых анодов около 0,6 м , которая определяется провисанием нагретой трубы и размером межэлектродного зазора. Между модулями должны быть предусмотрены переходные необогреваемые зоны с центрирующими элемента«;, позволяющими осуществить процесс термоциклирования, за счет чего достигается дополнительный эффект ускорения цементации. В работе приводится разработка комплекса электротехнического оборудования для осуществления процесса.

За время прохождения трубой рабочей зоны модуля (15 мин.)

глубина цементированного слоя достигает 0,5 мм, при атом содержание углерода ка поверхности получает, около 1,0 процента на глубину 0,3-0,35 мм, а затем снижается до 0,3-0,4 процента. Структура слоя представляет мелкопластинчатый перлит о наличием карбидной сетки на глубину до 0,1 мм от поверхности.

Получение гибов из прямых труб, прошедших ионно-плазменную цементацию, требует значительных затрат за счет дополнительных операций по отжигу заготовок на гибы и закалки гибов. Поэтому была разработана и создана специальная установка - печь по ион-но-плазменной цементации готовых гибов из труб (рис.19).

Установка СНЦМ, общий вид которой показан на рис. 19,представляет собой среднетемпературную электропечь сопротивления камерного типа, предназначенную для проведения прецизионных Внешний вид установки ионно-ллааменнай цементации гибов труб водяного экономайзера

1-электропечь; 2-закалочный бак; 3-кассета с обрабатываемыми гибами; 4-механизм подъема дверцы

Рис. 19

термических процессов диффузии в углесодержащей контролируемой атмосфере с помощью несамостоятельного разряда.

В работе приводится разработка установок, схем электроснабжения и управления для ионно-плазменной цементации труб водяных экономайзеров. Автоматизация процесса ионно-плазменной цементации груб осуществляется в соответствии с концепцией, из-

ложенной в гл.З.в части управления процессом модификации поверхности.

На установках Сыли изготовлены опытные партии цементированных труб, которые прошли лабораторные испытания, исследования продолжаются на котлоагрегатах.

Пятая глава посвящена разработке основных направлений и условий для реализации рыночного механизма в повышении эффективности работы собственного приватизированного энергоремонтного предприятия с наукоемким производством.

Конечной целью любых технических разработок или новшеств является эффективное их внедрение в производство и получение экономических результатов. Считаю, что без организационно-экономического обеспечения этого в полном объеме, особенно в условиях рынка, любые разработки теряют смысл, устаревают,а значит являются ненужными ни обществу в целом, ни конкретному производственному предприятию.

Анализируя государственную и частную формы' собственности в аспекте их влияния на научно-техническое развитие энергетического ремонтного предприятия (рис.88 диссертации), утверждаю,что из последних десяти лет работы предприятия только с 1992 г. получили и продолжают получать значительное развитие научно-технические, технологические, организационна-згезнсмические разработки. Причина успеха одна - смена формы собственности на средства производства. Как известно, при планово-командной системе предприятие (производство) организовывалось любыми методами, а затем, как следует из опыта, все средства от его деятельности изымались.

Рассматривая вопрос смены формы собственности (все 100 процентов) как важный и первый шаг на пути к внедрению рыночных отношений во все сферы хозяйствования, в том числе и в сферу управления научно-техническим прогрессом,показываются разработки автора по приватизации (или демократизации) собственности: порядок, форма, принцип и характер на примере энергоремонтного предприятия.

Если смена формы собственности является базовым условием развития наукоемкого производства в условиях рынка, то разработка комплексной экономической системы отношений в условиях переходного периода на уровне предприятия - это уже по сути система обеспечения и программа действия к достижению поставленной цели. На рис. 20 показана разработанная автором и оп-

робированная (в течение четырех лет) модель микроэкономики энергоремонтного предприятия,обеспечивающая функционирование отдельных микрорынков, их взаимодействие и влияние на эффективность работы предприятия.

Рассматривается система,разработанная автором,и практически внедренного высокоэффективного внутрипроизводственного хозрасчета - одного из важнейших элементов микроэкономики, основанного и реализованного на праве свободы предпринимательства, адекватного законам рынка. Показан анализ движения средств частного энергоремонтного предприятия и распределения чистого дохода в нем.

Убежден,что основа рынка -это высокая мотивация производительного труда. Поэтому рассматривается разработка и внедрение механизма для реализации объективного экономического закона -закона личной заинтересованности человека - производителя, как основного рычага при внедрении нововведений. Впервые автором разработан и внедрен коэффициент сложности управления для руководителей всех рангов, влияющий на конечную -их оплату труда. Опровергается концептуальный подход,согласно которому при соци-. ализме производительным признавался труд только производственных рабочих. Обоснована принципиальная разница в оплате труда инженерно-технического персонала, управленческих кадров и рабо-Элементы микроэкономики

Рис. 20

чих. Показано, что разработанная система оплаты труда нацеливает трудовые коллективы на обеспечение преимуществ в оплате труда наиболее квалифицированным рабочим, инженерам, мастерам,

руководителям всех рангов, занятым разработкой, ускоренным внедрением и использованием в производстве новой техники, технологии, прогрессивных управленческих решений. Показывается, как в условиях рынка и проведенных реформ в предприятии процесс научно-технического нововведения становится процессом, объединяющим науку, технику, экономику, предпринимательство и управление.

На практике доказана жизнеспособность проведенных реформ на микроуровне. В диссертации показаны графики, таблицы, динамика технико-экономических показателей по ПРП "Целинэнергоремонт" за десять лет ( 1985-1995 г.г.).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Совокупность основных научных результатов, изложенных в диссертации, представляет собой теоретическое обобщение и практическое решение крупной и актуальной научно-технической проблемы создания и эффективного использования нового электрооборудования, основанного на раздельно-последовательном осуществлении процессов плазменной или электродуговой и ионно-плазменной обработки при атмосферном давлении, предназначенного для восстановления ответственных деталей энергетических агрегатов и обеспечивающего существенное повышение производительности технологического процесса и качества восстанавливаемых деталей.

Основные результаты и выводы диссертационной работы следующие:

1) На основании критического анализа современного оборудования, используемого для восстановления и упрочнения деталей в энергетике установлено, что оно не обеспечивает необходимых свойств у деталей, работающих в условиях термоупругих напряжений, холодных деформаций, высокотемпературной коррозии и эолового износа. Сформулирована и обоснована концепция построения нового перспективного электротехнического оборудования для эффективного восстановления ответственных деталей энергетических агрегатов с использованием в качестве рабочего инструмента то-коведущей плазмы объемного несамостоятельного разряда при атмосферном давлении.

2) Созданы основы теории процессов в зоне объемного несамостоятельного разряда, на границе этого разряда с обрабатываемой поверхностью, выполняющей роль рабочего электрода, и в глубине ее. Найдены закономерности, позволяющие установить,

в частности, определяющие параметры этих процессов и границы их значений, дающие возможность осуществить ионно-плазменную модификацию поверхности: плотность тока несамостоятельного разряда, состав плазменной среды, кинетическая энергия иона, напряженность электрического поля приэлектродного объемного разряда, межэлектродный зазор, температура, размер катодной зоны и др. Установлены рациональные пределы их варьирования, конструкции и состав электротехнического оборудования, необходимого для этого, создана и экспериментально проверена математическая модель, определяющая связь между параметрами процесса нанесения покрытий с процессом ионно-плазменной их обработки и служащая основой для оптимального проектирования комплексного электротехнического оборудования.

3) Показано, что под воздейотвием объемного несамостоятельного разряда происходят принципиальные изменения в структуре и качестве покрытия, выполняющего функцию одного -из электродов этого разряда. Модифицированные покрытия имеют более плотную структуру, отсутствуют поры и трещины, имеет место диффузионный переход элементов покрытия в основу, их распределение в основе является более равномерным, чем при использовании традиционного оборудования. Обработка поверхностей с использованием нового ионно-плазменного электротехнического оборудования приводит к увеличению их стойкости к износу и коррозии, к повышению технологических свойств.

4) Предложены, обоснованы и проверены на практике схематех-нические и конструктивные решения электротехнического оборудования, реализующие ионно-плазменную поверхностную модификацию с использованием плазменной струи электродугового плазмотрона или внешний резистивный нагрев зоны несамостоятельного разряда.

5) Разработаны и созданы комплексы электротехнического опытно* промышленного оборудования,позволяющего осуществлять двухс-тадийные процессы: раздельно-последовательное воздействие на изделия плазменным или электродуговым методом с последующей ионно-плазменной обработкой, а также оборудование ионно-плаэмен-ной цементации труб поверхностей нагрева, работающих в условиях эолового износа. Оборудование обеспечивает получение покрытий и поверхностей с новыми свойствами по сравнению с традиционными методами. Определены технологические и эксплуатационные преимущества деталей, узлов, труб, прошедших ионно-плазменную обработку. Разработаны функциональные схемы электроснабжения, уп-

равления и регулирования этого оборудования. Показаны рабочие характеристики оборудования и применение его в производстве.

6) Разработан и осуществлен на практике комплекс организационно-экономических мероприятий, обеспечивающих эффективную работу энергоремонтного предприятия с наукоемким производством в условиях рыночных преобразований. В состав комплекса входят: пакет нормативных документов по приватизации энергоремонтного предприятия, позволивших оптимально распределить первоначальную собственность, а затем и ее приростную часть; блок элементов микроэкономики на переходный период; механизм реализации принципа личной заинтересованности каждого работника в результате труда. Показано, что реализованное на практике сочетание научно* технических и организационно-экономических аспектов создания нового оригинального электротехнического оборудования для восстановления и упрочнения деталей энергетических агрегатов позволило решить проблему эффективно и в кратчайшие сроки.

Основное содержание диссертации отражено в следующих опубликованных работах:

а) монографии и учебные пособия:

1. Юхимчук С.А., Ламонов И.М. Восстановление и упрочнение деталей и узлов энергетического оборудования методом ионно-плазменной обработки.- М.: Энергоатомиздат, 1995.

2. Ламонов И.М. Экономические реформы на микроуровне. Механизм повышения эффективности работы предприятия с наукоемким производством в рыночной экономике,- М.: Экономика и жизнь, 1996.

3. Гаценко H.A., Ламонов И.М. и др. Основные направления ресурсосбережения в технологических процессах на предприятиях строительной индустрии: Учеб.пособие в двух частях.

Часть 1. Повышение качества электрической энергии /H.A.Гаценко, И.М. Ламонов, И.В. Никулин, Е.В. Андреева.- Алматы.:РИК, 1994.

4. Гаценко H.A., Ламонов И.М. и др. Основные направления ресурсосбережения в технологических процессах на предприятиях строительной индустрии: Учеб.пособие в двух частях.

Часть 2. Ресурсосбережение в технологических процессах на предприятиях строительной индустрии /H.A. Гаценко, И.М. Ламонов, В.Д. Дейгра)ф, В.Р. Касимова.- Алматы.: РИК, 1994.

5. Ламонов И.М. Реформы в энергетическом ремонтном предприятии на пути к рыночной экономике. (Реформы на "микроуровне"): Мето-дич.пособие.- С.Петербург.:С.Петербургский гос.аграрный Универ-

ситет, 1995. С) статьи:

6. Ламонов И.М., Шевченко З.А. Преобразование поверхностных слоев материала в процессе тонно-плазменной обработки //Сб.науч. тр. "Плазмотехнология-93".-Запорожье.: Запорожский машиностроительный институт. 1993. С. 192-193.

7. Ламонов И.М., Шевченко З.А. Диффузионная основа улучшения качества покрытий на стальных деталях в результате ионно-плаэ-менной обработки //Сб.науч. тр."Плазмотехнология-95". - Запорожье.: ЗАО "Институт инновационных исследований". 1995. С. 187-190.

8. Ламонов И.М., Долбилин Е.В., Пешехонов В.И. Анализ процессов в импульсных дуговых разрядах //Сб.научн.тр. "Плаэмотехноло-гия-95".-Запорожье.: ЗАО "Институт инновационных исследований". 1995. С. 201-204.

9. Ламонов И.М., Долбилин Е.В., Чухчин П.А. Комбинированный источник питания для технологических установок с' электрическим разрядом//Сб.науч.тр. "Плазмотехнология-95".-Запорожье.: ЗАО "Институт инновационных исследований". 1995. С.205-208.

10. Ламонов И.М., Пешехонов В.И., Секунов А.Ю. Система регулирования температуры плазменной установки по косвенным параметрам // Сб.науч.тр. "Плазмотехнология-95".-Запорожье.: ЗАО "Институт инновационных исследований". 1995. С.240-245.

11. Ламонов И.М., Сорокин В.Г. Некоторые экологические проблемы электроэнергетики. Сб.тезисов межд.конференции "Учение В.И. Вернадского и современная экологическая ситуация"

/к 130 летию со дня рождения/.- Акмола-Боровое.: 1993.С.210-211.

12. Ламонов И.М., Юхимчук С.А. Основные принципы ионно-плазменной модификации поверхности с целью получения покрытий, диффузионно связанных с основой- //Сб.науч.тр.межвуз.науч.практ. конф.,посвящен. 30-летию Акмолинского инж.-строит, ин-та. - Акмола.: 1996. С. 96-105.

13. Ламонов И.М. Восстановление деталей энергетического оборудования котлоагрегатов электродуговым и плазменным напылением // Сб.науч.тр.межвуз.науч.-практ.конф..посвящен.30-летию Акмолинского инж.-строит, ин-та.- Акмола.: 1996. С. 89-96.

14. Ламонов И.М. Ионно-плазменная цементация труб, работающих в условиях золового износа, как метод снижения аварийности и зат-

'■ рат топлива при работе котлоагрегата // Сб. докладов Второй межд.науч.-технич.конференции "Новые методы и средства экономии

энергоресурсов и экологические проблемы энергетики".- М. :Изд-во МЭИ, 1995. С.168-170.

15. Ламонов И.М. Приватизация или демократизация собственности: порядок, форма, принципы и характер на примере ПРП "Целинэнер-горемонт" //Сб.науч.тр.межвуз.науч.-практ.конф..посвящен. 30-летио Акмолинского инж.-строит. ин-та.-Акмола.: 1996.С.48-55

16. Ламонов И.М., Гаценко H.A. Повышение эффективности работы основных узлов котельного оборудования // Вестник Акмолинского Университета. Разд. Технические науки.-Акмола.: 1995. N4.С. 95 - 98.

17. Ламонов И.М. Реформы на предприятиях энергетики на пути к рынку // Сб.науч.тр.конф. С.Петербургского гос.аграрного Университета.- С.Петербург.: 1996.

18. Авдеев И.В., Ламонов И.М., Волгин А.К. Плазменное упрочнение деталей энергетического оборудования // Сб.науч.тр. "Плаз-мотехнология-93".- Запорожье.: Запорожский машиностроительный институт. 1993. С.76-78.

19. Юхимчук С.А.,Ламонов И.М., Шевченко З.А. Ионно-плазменная модификация покрытий на стальных деталях // Расш.тез. докл. Рос. сов-ния "Локальные методы исследования вещества".- Суздаль.: ИГЕМ, ГЕОХИ РАН. 1993. С.46-47.

20. Юхимчук С.А., Комар И.С., Ламонов И.М. Влияние технологических факторов получения диффузионных медных покрытий на их конечные свойства и микроструктуру // Сб.науч.тр. "Плазмотехно-логия-95".- Запорожье.: ЗАО "Институт инновационных исследований. 1995. С.117-121.

21. Юхимчук С.А., Шевченко З.А., Ламонов И.М. Особенности изменения качества легированных покрытий под воздействием ион-но-плазменной обработки //Сб.науч. тр. "Плаэмотехнология-95". -Запорожье.:ЗА0 "Институт ийновационных исследований". 1995. С.180-186.

22. Гаценко H.A., Ламонов И.М. Перспектива развития плазменной технологии воспламенения и сжигания топлива в теплотехнологи-ческих установках на предприятиях строительной индустрии // Промышленность строительных материалов. Сер.5. Керамическая промышленность. 1992. Вып.6. С.7-11.

23. Гаценко H.A., Ламонов И.М. Исследование газообразных выбросов угольных и паровых котлов в котельной силикатного завода //Вестник Акмолинского Университета.- Акмола.:1995.N 3.С.56-62.

24. Клецель М.Я., Ламонов И.М., Поляков В.Е. Устройство резер-

вирования отказа включателей на диодной сетке //Электрические станции. 1975. N 9. С.60-63.

85. Балдин Г.В., Нечаева Н.Е., Позин И.А., Филатьев В.В., Ламо-нов И.М., Сидельников A.A., Полгарецкий А.Н., Гришин Л.П., Боков A.C., Шадыжев А.Т., Вольтер А.Ф. Испытание среднеходной мельницы МВС-180 при размоле экибастузского угля //Теплоэнергетика. 1987. N1. С. 52-56.

Подписано к печати Печ. л. clS

Тираж /00

Заказ MB

Типография МЭИ. Красноказарменная. 13,

ВВЕДЕНИЕ. 7

ГЛАВА 1. Анализ эффективности современного оборудования, используемого для защиты и восстановления деталей и узлов в энергетике. 11

1.1. Оценка условий работы деталей энергетического оборудования и обоснование комплекса требований к ним. 11

1.2. Анализ эффективности применения устройств для газопламенного напыления, оценка их характеристик при ремонте деталей в энергетике. 19

1.3. Анализ работы и характеристик электродуговых устройств для металлизации поверхностей деталей, оценка возможности этих устройств при ремонте оборудования в энергетике. 22

1.4. Анализ эффективности применения устройств для детонационного напыления, оценка их характеристик при ремонте энергетического оборудования. 23

1.5. Анализ работы и характеристик плазменных устройств, оценка их эффективности при обработке и восстановлении деталей и узлов в энергетике. 25

1.6. Обоснование применения ионно-плазменной модификации поверхностей при восстановлении и упрочнении изделий . 28

1.7. Анализ технико-экономических и организационных методов повышения эффективности работы ремонтных предприятий с наукоемким производством в энергетике. 32

1.8. Выбор и обоснование основных направлений исследований и разработок. 36

1.9. Выводы по первой главе. 39

ГЛАВА 2. Создание научных и методологических основ процесса ионно-плазменной модификации поверхностей и разработка необходимого для этого электротехнического оборудования. 42

2.1. Разработка основных принципов и конструктивных схем электротехнического оборудования для модификации поверхности с использованием объемного несамостоятельного разряда. 42

2.2. Анализ воздействия объемного несамостоятельяного разряда на металлическую поверхность. 50

2.3. Разработка модели процесса взаимодействия объемного несамостоятельного разряда с металлической поверхностью. 54

2.4. Исследование и определение условий особенностей направленной диффузии в металле при ионно-плазменной модификации. 69

Анализ особенностей диффузии в поверхности изделия - электрода в условиях токоведущей плазмы.

2.6. Экспериментальные исследования процессов ионно-плазменной модификации поверхности металлов. 87

2.7. Сравнительный анализ свойств электродуговых и плазменных покрытий при воздействии на них электротехнического ионно-плазменного оборудования и без него. 91

2.8. Выводы по второй главе.110

ГЛАВА 3. Разработка и исследование комплексного электротехнического оборудования для получения плазменных и электродуговых покрытий с ионно-плазменной модификацией . 114

3.1. Разработка электротехнического оборудования для нанесения покрытий . 114

3.2. Разработка электротехнического оборудования для ионно-плазменной модификации покрытий . 129

3.3. Разработка системы управления процессами нанесения и модификации покрытий . 136

3.4. Анализ применения в производстве электротехнического комплекса электродугового и ионно-плазменного оборудования, их технических характеристик и результатов. 148

3.5. Выводы по третьей глазе. 153

ГЛАВА 4. Разработка и исследование свойств электротехнического оборудования для ионно-плазменной цементации труб, работающих в условиях золового износа. 155

4.1. Анализ износостойкости труб, обработанных на электротехнической установке ионноплазменной цементации. 155

4.2. Исследование структуры сварных швов в трубах, обработанных на электротехнической установке ионно-плазменной цементации. 162

4.3. Разработка и внедрение опытно-промышленной электротехнической установки для ионно-плазменной цементации прямых труб. 170

4.4. Разработка и внедрение опытно-промышленной электротехнической установки для ионно-плазменной цементации гибов труб. 177

4.5. Выводы по четвертой главе. 183

ГЛАВА 5. Разработка основных направлений и условий для реализации рыночного механизма в повышении эффективности работы приватизированного энергоремонтного предприятия с наукоемким производством. 185

5.1. Приватизация или демократизация собственности: порядок, форма, принцип и характер. 185

5.2. Микроэкономика. Хозрасчет - метод эффективного хозяйствования как условие для создания и функционирования предприятия с наукоемким производством.192-£

5.3. Роль системы оплаты труда и ее регулирование на пути к рыночной экономике при различных формах собственности в условиях наукоемкого производства.£04-£

5.4. Результаты работы предприятия при различных формах собственности.214

5.5. Выводы по пятой главе.£21

Защита деталей и узлов машин (механизмов) от коррозии и износа, восстановление и упрочнение их в целях повышения долговечности относятся к числу важнейших проблем, охватывающих научные, технические, технологические, организационные и экономические вопросы. В теплоэнергетике, где время работы металлоконструкций, деталей и узлов в настоящее время превышает нормативный срок их службы, эта задача становится особенно актуальной. Замена изношенного оборудования новым на тепловых электростанциях (ТЭС), особенно при переходе к рынку, резко сокращается из-за высоких цен на металл и изделий из него [11.

Для снижения расходов металла, повышения надежности и долговечности деталей машин и оборудования имеются только два пути:

- применение специальных сталей и сплавов (жаростойких, корро-зионностойких, жаропрочных и т.д.);

- нанесение покрытий на изделия при изготовлении узлов и деталей или при их ремонте.

Поскольку производство специальных сталей и сплаЕОЕ связано с расходом особо дефицитных и дорогостоящих компонентов, резким увеличением трудозатрат и расхода электроэнергии, во всех про-мышленно развитых странах не увеличивают выпуск специальных сталей, а используют самые совершенные технологии для нанесения покрытий и упрочнения деталей CS-12J.

В современных условиях, а особенно в энергетике, восстановление и упрочнение изделий является экономически целесообразным и предпочтительным. При этом увеличивается долговечность деталей, экономятся легирующие элементы, удешевляются изделия, появляется возможность многократно восстанавливать одну и ту же деталь после очередного износа. Этот путь позволяет улучшить условия рентабельности предприятия и его конкурентоспособность, снизить стоимость конечной продукции и вредные выбросы в атмосферу. При использовании современных технологических решений стоимость восстановленных деталей не превышает 10-30 процентов стоимости новых изделий при одновременном увеличении срока их службы С3,4,13].

Среди разнообразных технологий нанесения защитных покрытий за последнее время интенсивное развитие получили технологии газотермических покрытий (ГТП). В зависимости от вида преобразования электрической энергии в тепловую, характера расплавления материалов покрытия, их состава, газовой среды, способов формирования высокотемпературного газового потока различают несколько видов ГТП: газопламенное напыление (ГПН);детонационное напыление (ДН), электродуговая металлизация (ЭДМ), плазменное напыление (ПН) и др.

Однако поверхностные слои, полученные этими способами, имеют ряд существенных недостатков, недопустимых для ответственных узлов и деталей агрегатов в энергетике [3,4,9], работающих в условиях термоупругих напряжений, холодных деформаций и т.д. К этим недостаткам относятся:

- неплотность покрытия - объем пор в нем может колебаться от 0,5 до 10 процентов;

- наличие только адгезионного сцепления между основой и слоем;

- наличие механических внутренних напряжений в слоях покрытий, а при толщине более 0,5 мм значения внутреннего напряжения могут приближаться к показателям прочности покрытия.

Эти недостатки особенно существенны при восстановлении изношенных узлов и деталей энергетических агрегатов, когда толщины восстанавливаемых слоев могут быть равны нескольким миллиметрам. В условиях температурных напряжений, холодных деформаций, высоких эксплуатационных температур такие покрытия растрескиваются и скалываются, а коррозионно-активная среда получает доступ к материалу основы [3,4]. Для устранения указанных недостатков в настоящее время используются: последующая обработка напыленных слоеЕ покрытий сторонними источниками теплоты (лазерными, плазменными,пламенными),термообработка в различных печах , химическое воздействие,воздействие в условиях вакуума и др.

Однако перечисленные методы последующей после напыления обработки решают поставленную задачу только частично и не всегда технологичны для восстановленных деталей разнообразной формы, с большими поверхностями обработки,ведут к повышению энергетических и временных затрат,а иногда просто неэкономичны и неэффективны.

Следует отметить, что среди существующих современных технологий из блока ГТП наиболее эффективными технически и экономически являются плазменный и электродуговой методы, позволяющие использовать такие интенсифицирующие факторы, как высокая температура и высокие концентрации электрической энергии. Рабочим инструментом для этих способов является струйная плазма и электродуговой разряд. Однако особые свойства заряженных и возбувденных частиц ионивироЕанного газа при этом не используются.

Научный и практический интерес представляет собой попытка использовать для указанной цели метод ионно-плазменного легирования поверхностей при атмосферном давлении [14], который существенно дополняет и развивает методы плазменного и электродугового напыления. Однако поверхностное легирование резко ограничено по составу внедряемых элементов и режимам обработки поверхности. Вместе с тем промышленность требует сложного состава материалов поверхностного слоя (особенно при восстановлении деталей энергетического оборудования), который можно получить плазменным и электродуговым методами, но у этих покрытий нет требуемых свойств. В связи с этим появляется необходимость создания нового метода поверхностной модификации с использованием особых свойств заряженных и возбужденных частиц.Реализация этого метода должна осуществляться при атмосферном давлении, что дает возможность создавать комплексные технологии совместно с плазменным или электродуговым методами.Рабочим инструментом при ионно-плазменной поверхностной модификации должна служить объемная токоведущая плазма. Разработка и создание такого метода невозможны без научного, теоретического и экспериментального обоснования. Использование его в практике требует разработки и создания комплексов нового эффективного электротехнического оборудования,обеспечивающего двухстадийные процессы раздельно-последовательного воздействия на изделия плазменным или электродуговым методом с последующей ионно-плазменной обработкой. В конечном итоге требуется подготовить к внедрению в производство новые наукоемкие технологии и оборудование к ним для получения высокоэффективных покрытий с .новыми свойствами [15].

Научно-техническое нововведение - решающее условие выживания и развития большинства промышленных предприятий, а движущей силой научно-технического прогресса е условиях рынка может быть только стремление к получению максимальной прибыли. Поэтому новая техника, технологии, любое изобретение становятся нововведением, если получают успех на рынке. А для того, чтобы обеспечить эффективный вклад достижений науки и техники в экономику, необходимо создать новые экономические отношения и механизмы на самом предприятии, так как никакие ноЕые технологии не спасут его в условиях рынка от разорения, если не будут при этом одновременно меняться экономические условия организации производства на предприятии с учетом мотивации процессов нововведения. Правильно организованная экономика на "микроуровне" сама является движетелем прогресса, а полученная от этого прибыль снова в виде инвестиций направляется на расширение и углубление этих процессов нововведения, и так продолжается постоянно, то есть должна заработать система - изменение порождает изменение. Итак, в условиях рынка процесс научно-технического нововведения должен стать процессом,объединяющим науку,технику, экономику, предпринимательство и управление [16].

В конечном итоге целью настоящей работы является разработка, создание и практическое освоение в условиях производства комплексов нового эффективного электротехнического оборудования для восстановления и упрочнения ответственных деталей и узлов в энергетике, в том числе и с крупной поверхностью, основанного на осуществлении раздельно-последовательных процессов плазменной или электродуговой обработки с ионно-плазменной модификацией при атмосферном давлении, теоретическое обоснование процессов, происходящих при воздействии этого оборудования на детали, экспериментальная проверка,внедрение в практику [15].Для получения реального экономического эффекта требуется разработка условий для организации наукоемкого производства на приватизированном энергоремонтном предприятии [17].

Работа выполнялась согласно тематике работ, отраженной в приказах: N 56а от 25.03.85 г., N 346 от 04.07.86 г., N 384 от 21.07.86 г., N 665 от 30.10.87 г. Минэнерго СССР; N 101 от 09.02.87 г. МинВУЗа СССР; N 277 от 19.03.87 г. МинВУЗа Каз.ССР, а также в соответствии с межвузовской целевой комплексной программой научно-технической проблемы "Разработка методов и средств экономии электроэнергии в электрических системах на 19861990 г.г." и Постановлением Государственного Комитета СССР по науке и технике и Президиума Академии наук СССР от 13 июля 1984 г. N 385/96, включая Программу научных исследований и разработок по комплексному использованию природных ресурсов и развитию производительных сил в Сибири, подпрограмма 6.01. - " Новые материалы и технологии", задание 0.2.- "Новое плазменное оборудование и технологические процессы для получения веществ и материалов, а также для производства работ с помощью низкотемпературной плазмы".

5.5. Выводы по пятой главе

1) Доказывается и практически показывается на конкретном более чем четырехлетнем примере работы энергоремонтного предприятия, возглавляемого автором, необходимость органического единства и взаимозависимости экономических (переход к рынку) и технических преобразований.

2) Дается комплексная оценка неэффективности внедрения достижений научно-технического прогресса, любого нововведения при государственной форме собственности на средства производства и высокой эффективности внедрения НТР при частной форме собственности. Показана и проанализирована динамика финансирования технического развития знергоремонтного производства за 10 лет при разных формах собственности на предприятии. Обосновывается необходимость смены государственной формы собственности с преобразованием ее в частную. При этом показаны: порядок, форма, принцип и характер этих преобразований на примере энергоремонтного предприятия.

3) Обосновывается преобразование формы собственности только как необходимое условие качественного и ускоренного развития наукоемкого производства, на основе чего доказывается необходимость разработки и проведения реформ на микроуровне (на предприятии) . Показаны результаты разработки и апробирования (в течение четырех лет) модели микроэкономики энергоремонтного предприятия, обеспечивающей функционирование отдельных микрорынков, их взаимодействие и влияние на эффективность работы предприятия. Показана система разработанного автором и практически внедренного высокоэффективного внутрипроизводственного хозрасчета - одного из важнейших элементов микроэкономики, основанного и реализованного на праве свободы предпринимательства. Показан анализ движения средств частного энергоремонтного предприятия и распределение чистого дохода в нем.

4) Разработана и создана система оплаты труда на основе принятой коллективом концепции, являющаяся органической частью внедренного на предприятии нового рыночного механизма с учетом внедрения и освоения наукоемкого производства. Впервые разработан и определен коэффициент сложности управления для руководителей Есех рангов, влияющий на конечную их оплату труда. Концепция опровергает подход, согласно которому производительным признавался труд только производственных рабочих без учета уровня его квалификации и прочих факторов. Обоснована принципиальная разница в оплате труда инженерно-технического персонала, управленческих кадров и рабочих. Показано, что система оплаты труда нацеливает трудовые коллективы на обеспечение преимуществ в оплате труда наиболее квалифицированным рабочим, инженерам, мастерам, руководителям всех рангов, занятым разработкой, ускоренным внедрением и использованием в производстве новой техники, технологии, прогрессивных управленческих решений.

5) На практике доказана жизнеспособность проведенных реформ на микроуровне - в виде анализа динамики технико-экономических показателей по энергоремонтному предприятию за десять лет с учетом разных форм собственности. Приведены результаты сравнительного анализа технико-экономических показателей нововведений. Наукоемкое производство стало на предприятии не только целью технического, но и экономического совершенствования производства, источником стабильного роста его доходов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Совокупность основных научных результатов, изложенных в диссертации, представляет собой теоретическое обобщение и практическое решение крупной и актуальной научно-технической проб-[ лемы создания и эффективного использования нового электрооборудования, основанного на осуществлении двухстадийных процессов раздельно-последовательного воздействия на изделия плазменным или электродуговым методом с последующей ионно-плазменной обработкой при атмосферном давлении, предназначенного для восстановления ответственных деталей энергетических агрегатов и обеспечивающего существенное повышение производительности технологического процесса и качества восстанавливаемых деталей. ; Основные результаты и выводы диссертационной работы следую-| щие: 1) На основании критического анализа современного оборудова-I ния, используемого для восстановления и упрочнения деталей в | энергетике установлено, что оно не обеспечивает необходимых свойств у деталей, работающих в условиях термоупругих напряжений, холодных деформаций, высокотемпературной коррозии и голового износа. Сформулирована и обоснована концепция построения ; нового перспективного электротехнического оборудования для эф-I фективного восстановления ответственных деталей энергетических агрегатов с использованием в качестве рабочего инструмента то! коведущей плазмы объемного несамостоятельного разряда при атмосферном давлении.

2) Составлены научные представления о физике воздействия объемного несамостоятельного разряда на обрабатываемую поверхность, являющуюся одним из электродов,и о процессах,происходящих при этом. Найдены закономерности, позволяющие установить^ частности, определяющие параметры этих процессов и границы их значений, дающие возможность осуществить ионно-плазменную модификацию поверхности: плотность тока несамостоятельного разряда, состав плазменной среды, кинетическая энергия иона, напряженность электрического поля приэлектродного объемного разряда, межэлектродный зазор, температура, размер катодной зоны и др. Установлены рациональные пределы их варьирования, конструкции и состав электротехнического оборудования, необходимого для этого, создана и экспериментально проверена математическая модель, определяющая связь между параметрами процесса нанесения покрытий с процессом ионно-плазменной их ми процесса нанесения покрытий с процессом ионно-плазменной их обработки и служащая основой для оптимального проектирования комплексного электротехнического оборудования.

3) Показано, что под воздействием объемного несамостоятельного разряда происходят принципиальные изменения в структуре и качестве покрытия, выполняющего функцию одного из электродов этого разряда. Модифицированные покрытия имеют более плотную структуру, отсутствуют поры и трещины, имеет место диффузионный переход элементов покрытия в основу, их распределение в основе является более равномерным, чем при использовании традиционного оборудования. Обработка поверхностей с использованием нового ионно-плазменного электротехнического оборудования приводит к увеличению их стойкости к износу и коррозии, к повышению технологических свойств.

4) Предложены, обоснованы и проверены на практике схематех-нические и конструктивные решения электротехнического оборудования, реализующие ионно-плазменную поверхностную модификацию с использованием плазменной струи электродугового плазмотрона или внешний резистивный нагрев зоны несамостоятельного разряда.

5) Разработаны и созданы комплексы электротехнического опытно-промышленного оборудования.позволяющего осуществлять двухс-тадийные процессы; раздельно-последовательное воздействие на изделия плазменным или злектродуговым методом с последующей ионно-плазменной обработкой,а также оборудование ионно-плазменной цементации труб поверхностей нагрева, работающих в условиях эолового износа. Оборудование обеспечивает получение покрытий и поверхностей с новыми свойствами по сравнению о традиционными методами. Определены технологические и эксплуатационные преимущества деталей, узлов, труб, прошедших ионно-плазменную обработку. Разработаны функциональные схемы электроснабжения, управления и регулирования этого оборудования. Показаны рабочие характеристики оборудования и применение его в производстве.

6) Разработан и осуществлен на практике комплекс организационно-экономических мероприятий, обеспечивающих эффективную работу энергоремонтного предприятия с наукоемким производством в условиях рыночных преобразований. В состав комплекса входят: пакет нормативных документов по приватизации энергоремонтного предприятия, позволивших оптимально распределить первоначальную собственность, а затем и ее приростную часть; блок элементов микроэкономики на переходный период; механизм реализации принципа личной заинтересованности каждого работника в результате труда. Показано, что реализованное на практике сочетание научно-технических и организационно-экономических аспектов создания нового оригинального электротехнического оборудования для восстановления и упрочнения деталей энергетических агрегатов позволило решить проблему эффективно и в кратчайшие сроки.

1. Ющенко К.А., Борисов Ю.С. Газотермическое нанесение покрытий: современные достижения и перспективы развития. Сб. докладов межд.семинара "Газотермическое напыление в промышленности СССР и за рубежом.-Л.: ЛДНТП., 1991. С. 8-10.

2. Клубникин B.C. Газотермическое напыление. Особенности развития. Сб. докладов межд.семинара "Газотермическое напыление в промышленности СССР и за рубежом.-Л.: ЛДНТП, 1991. С. 6-7.

3. Сидоров А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой.-М.: Машиностроение, 1987.

4. Новиков Ю.А. Применение наплавки и газотермического напыления для защиты энерготехнического оборудования от коррозии механического изнашивания.-М.: Информэлектро. (Сер. 14. Сварочные работы в энергетическом строительстве. Вып.7). 1987.

5. Bajerlein A. Das Plastmasspritzen und seine technische Anwendung. Hermsdorf techn Mitt. 1987. Bd. 27. N 72. S. 2300 -2302.

6. Lugscheider E.Beschichtungen fur den Hochtechnologiebere-ich. Metalloberflashe, 1986. Bd. 40. N 5. S. 240 244.

7. Berend Poveleit, Olaf Stitz. Verschleiss und Korrosions-schutz durch termisches Spritzen. Oberflache 70 T. 1987. Bd.29. N 10.S. 64 68.

8. Lugschneider E. Uberwaltigendes Anwendung Spotential. In-dustrie-Anzeiger, 1987. Bd. 109. N 83. S. 44 48.

9. Соснин H.A., Тополянский П.А., Вичик Б.Л. Плазменные покрытия (технология и оборудование).-Л.: ЛДНТП. 1992.

10. Хасуи А., Моригаки 0. Наплавка и напыление: Пер. с яп. В.Н. Попова / Под ред. B.C. Степина, Н.Г. Шестернина.-М.: Машиностроение, 1985.

11. Липник В.А., Пекшев П.Ю. Современная техника газотермического нанесения покрытий.-М.: Машиностроение, 1985.

12. Энергетика мира: Переводы докладов XII конгресса МИРЭК /Под ред. П. С. Непорожнего, В.И. Попкова.-М.: Энергоатомиздат, 1985.

13. Ламонов И.М. Восстановление деталей энергетического оборудования котлоагрегатов электродуговым и плазменным напылением // Сб.науч.тр.межвуз.науч.-практ.конф., посвящен. 30-летию Акмолинского инж.-строит, ин-та.-Акмола.: 1996. С. 89-96.

14. Юхимчук С.А. Научные основы ионно-плазменной обработкиматериалов при атмосферном давлении в условиях токоведущей плазмы. Препринт.-Киев.: УМК ВО, 1990.

15. Юхимчук С.А., Ламонов И.М. Восстановление и упрочнение деталей и узлов энергетического оборудования методом ион-но-плазменной обработки.-М.: Энергоатомиздат, 1996.

16. Твисс Б. Управление научно-техническими нововведениями: Сокр.пер. с англ. / Авт. предисл. и науч. ред. К.Ф. Пузыня.-М.: Экономика, 1989.

17. Майер Дж., Зриксон Л., Девис Дж. Ионное легирование полупроводников. -М.: Мир, 1983.

18. Пат. N 3928159 (США). Способ получения защитного слоя с | применением ионной металлизации.j 20. Пат. N 1574677 (Великобритания). Способ нанесения покры-I тий на электропроводные элементы.

19. Lampe Т., Kyong-Tschong Rie. Beitrag1 sum Plasmanitrirung von Eisenwerkslassen //Zeitschrieft fur Metallkunde. 1982. Bd.2, N 44. S. 269-271.

20. Ionon nut neuem Verfahren am Markt // Stahl Report, 1982. Bd. N 11. S. 300-301.

21. El-Sary M.A.M., Musa G., Jowe L., Lungu C.P. Nitriding Effect of Nitrogen-Hidrogen Law Paur Plasmotron // Rew. Raum. Phys. 1981. Vol. 26, N 4. P. 371-37424. Пат. N 136978 (США).25. Пат. N 163776 (США).

22. Аскинази Б.М. Упрочнение и восстановление деталей электромеханической обработкой.-Л.: Машиностроение, 1968.

23. Кудинов В.В. О температуре и скороОти частиц при плазменной металлизации // Сварочное производство. 1965. N 8. С. 4-5.

24. Современные достижения в области техники и применения газотермических и вакуумных покрытий / Б.А. Ляшенко, Ю.В. Дмитриев, В.Н. Богуш и др.- Киев.: Институт электросварки им. Е.О. Патона, 1991. С. 90-97.

25. Валтер М.А. Упрочнение деталей машин.-М.: Машиностроение, 1968.

26. Новиков И.И. Теория термической обработки металлов.-М.: Металлургия, 1986.

27. Клубникин B.C. Плазменные устройства для нанесения пок1.рытий // Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. 1983. N 13. С. 82-91.

28. Максимович P.P., Шатинский В.Ф., Копылов В.И. Физико-хи-! мические процессы при плазменном напылении и разрушении материалов с покрытиями. К.: -Наукова думка, 1983.

29. Коломыцев П.Т. Жаростойкие диффузионные покрытия для деталей энергетических машин // Защитные покрытия на металлах. -К.: Наукова думка. 1972. Вып. 6. С. 157-163.

30. Костиков В.И., Шестерин В.А. Плазменные покрытия.-М.: Металлургия, 1978.

31. Донской А.В., Клубникин B.C. Электроплазменные процессы и установки в машиностроении.-JI.: Машиностроение, 1979.

32. Кудинов В.В. Плазменные покрытия,- М.: Наука, 1978.

33. Вайперман А.К., Шорторов М.Х., Веселов М.Х. Плазменная наплавка металлов.-JI.: Машиностроение, 1969.

34. Котов O.K. Поверхностное упрочнение деталей и машин химико-термическими методами. -М. : Машиностроение, 1969.

35. Термическая обработка в машиностроении: Справочник под ред. В.И. Лахтина.-М.: Машиностроение, 1980.

36. Блантер М.Е. Теория термической обработки.- М.: Металлургия, 1984.

37. Термическая обработка плазменных покрытий / Б.М. Захаров, В.П. Бунтушкин, А.Я. Чопорков и др. // Теория и практика газотермического нанесения покрытий. Т.1.-Рига.: Знание, 1980. С. 199-200.

38. Комаров Ф.Ф. Ионная имплантация в металлы.-М.: Металлургия, 1990. С. 126.

39. Okada Masatoshi. Аппаратура для ионного плакирования // Киндзоку Хемэн Гидзюцу, J.Metal Finish. Soc. Jap.: 1984.35.N1.С.2-9.

40. Нанесение защитных покрытий способом ионной имплантации. L/implantacione di ioni // "Utensil". 1985. 7.N 9. С. 79-81.

41. Souchard Jean Pierre. La cementation ionique // J. fr. Electroterm.1989. N38. C.60.

42. Rie K.T., Schnatbaum F. Plasmadiffusionsbehandlungen: Verfahren (Plasmanitrieren,Plasmanitrocarburieren,Plasmaaufkoh-len). Anwendungsfalle und Eigenschaften plasmadiffusionsbeha-delter Teile)// Jahrb. Oberflachentechn. 1990. Ba 46. Berlin,

43. Heidelberg1. 5. а. 344-368.

44. Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов в активизированных газовых средах.-М.: Машиностроение, 1979. С. 107-154.

45. Лахтин Ю.М., Арзамасов Б.Н. Химико-термическая обработка металлов /Учебное пособие для вузов. М.: Металлургия, 1985. С. 118-120.

46. Прогрессивные методы химико-термической обработки /'/ Под ред. Г.Н. Дубинина, Я.Д. Когана.М.: Машиностроение, 1979. С. 132-152.

47. ГуревичД.Б., Канатенко М.А., Подмошенский И.В. Развитие пробоя в несамостоятельном объемном разряде с внешней фотоионизацией // Физика плазмы, 1979. Т.5. N 6. С. 1359-1964.

48. Ефремов A.M., Ковальчук Б.М. Исследование несамостоятельного разряда, контролируемого электронным пучком в метане // Изв. вузов. Сер. физ. 1982. Т. 24. N 4. С. 66-68.

49. Генералов Н.А., Косынкин В.Д., Зимаков В.П. Стационарный несамостоятельный разряд с ионизацией безэлектродными импульсами в лазере на замкнутом цикле // Физика плазмы, 1980. T.6.N 5. С. 1152-1160.

50. Абросимов Г.В., Клоповский К.С., Персианцев И.Г. Особенности формирования прикатодного падения потенциала в несамостоятельном разряде при различных способах ионизации газовой среды.- М., 1984. С. 42. Деп. в ВИНИТИ. 21.06.84. N 4171-84 Деп.

51. Генкин С.А., Королев Ю.Д., Месяц Г.А. Исследование концентрации несамостоятельного объемного разряда, инициируемого электронным пучком // Теплофизика высоких температур, 1982. Т.20. N 1. С. 1-5.

52. Grube W.L., Gay l.G. High-rate Carburingsing in a flow-discharge metane plasma. Metallyrgied Transaction, 1978. N 9. P. 1421.

53. Achwort V., Poster R.M., Grant W.A. The Effect of Jon Implantation of Aqucons Corrosion Thin Solid Films. 1930. Vol. 73. N 1. P. 179-188.

54. Технология плазменного метода. С.У.Д. и ее практическое применение: Пер. с японского / Фудзи даихо, 1980. Т.50. N 10. С. 479-769.

55. Рябченко Е.В. Разработка процессов химико-термической обработки металлов в тлеющем разряде // Прогрессивные методы химико-термической обработки.-М., 1979. С. 132-142.

56. Пат. К 4297387 (США). Способ получения нитрида бора кубической структуры.

57. Анализ производственно-хозяйственной деятельности энергетических предприятий / Л.И. Албегова, Л.Д. Алябьева, Л.И. Курбатова и др.; Под. ред. Р.Е. Лещинера и М.А. Саркисова.-М.: Энергоатомиздат, 1983.

58. Маркович Н.М. Режимы энергетических систем. Изд. 4-е, перераб. идоп.-М.: Энергия, 1969.

59. Развитые капиталистические страны: (социально-экономический справочник). /сост. А.А. Гречихин; Под. общ. ред. А.Г. Милейковского.-М.: Политиздат, 1979.

60. Основные положения энергетической программы СССР на длительную перспективу, -М.: Политиздат, 1984.

61. Жимерин Д.Г. Развитие энергетики СССР.-М., Госэнергоиз-дат, 1960.

62. Веников В.А., Путятин Е.В. Введение в специальность. Учебное пособие для вузов (электроэнергетических специальностей). -М.: Высшая школа, 1978.

63. Чернухин А.А., Флаксерман Ю.Н. Экономика энергетики СССР. Учебник для вузов. Изд. 4-е, перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1985.

64. Прузнер С.Л. Экономика теплоэнергетики СССР. Учебник. Изд. 2-е, перераб. и доп.-М.: Высшая школа, 1975.

65. Электрические сети и станции. Учебное пособие для инженерно-технических спец.вузов / Л.Н. Еаптиданов, В.Л. Козис, Б.Н. Неклепаев и др.: Под ред. Баптиданова.-М: Госэнергоиз-дат, 1963.

66. Энергетика СССР в 1986-1990 годах /М.С. Воробьев, Ю.К. Воскресенский,Ю.А. Гончаров и др.; Под ред. А. А. Троицкого.-М.: Энергоатомиздат, 1987.

67. Коллективные формы организации труда и управления /Ю.А. Соколов, В.Р.Окороков, Л.А. Соколова и др.-М.: Энергоатомиздат, 1989.

68. Правила организации технического обслуживания и ремонта оборудования, зданий и сооружений электростанций и сетей. РДПр 34-38-030-84. Руководящий нормативный документ (утвержден Минэнерго СССР). СПО" Союзтехэнерго", 1984.

69. Приемка оборудования из ремонта и оценка качества в соответствии с Правилами РДПр 34-38-030-84. (Методические указания) . Руководящий нормативный документ (утвержден Минэнерго

70. СССР). ЦКБ ВПО "Союзэнергоремонт", 1988.

71. Цешковский А.А., Соловьев Б.Б. Ремонт оборудования котельных цехов электростанций. Учебное пособие. Изд. 3-е, пере-раб. и доп.-М.: Высшая школа, 1986.

72. Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции. Учебник для энергетических вузов. М.: Энергия, 1967.

73. Астафьев В.Е., Борзунов А.П., Веретенникова В.Г., Ле-щинская А.Б. Экономика, организация и планирование электротехнического производства. Учебник.-М.: Энергия, 1969.

74. Повышать эффективность отраслевой науки. Электрические станции. N 12.-М.: Энергоатомиздат, 1987. С. 2-6.

75. Джангиров В.А., Ткаченко С.А., Баринов В.А. и др.О стратегии развития ЕЭС в условиях СНГ с использованием канс-ко-ачинских углей. Энергетик N 10.-М.: Энергоатомиздат, 1992. С.9-11.

76. Электроэнергетика СССР. Статистический обзор данные Госкомстата СССР, Минэнерго СССР, ЦДУ СССР, Минатомэнергопрома СССР/ Руководитель работы А. В. Столяров.-М.: Информэнерго, 1990.

77. Стырикович М.А. Взаимодействие топливно-энергетического комплекса с окружающей средой. Вестник АН СССР N 2, 1975.

78. Боруля В.Л. Энергетика сегодня и завтра. /Энергетическое строительство. N 1.-М.: Энергоатомиздат, 1985.С. 37-44.

79. Сорокин В.Г., Ламонов И.М. Некоторые экологические проблемы электроэнергетики. / Учение В.И. Вернадского и современная экологическая ситуация, (межд. науч. конф. -Акмола-Боровое, Казахстан.: 1993.

80. Гвишиани Д.М., Хачатуров Т.С., Кириченко В.Н. и др. Под ред. Бунича П.Г. Ускорение: совершенствование методов хозяйствования. -М.: Экономика, 1987.

81. Рекомендации о внутрипроизводственном хозяйственном расчете производственно-ремонтных предприятий. Мин-во энергетики и электрификации СССР.-М.: Энергоиздат, 1988.

82. Соколов Ю.А., Окороков В.Р., Соколов Л.А. и др. Коллективные формы организации труда и управления.-М.: Энергоиздат, 1989.

83. Абалкин Л.И., Ахмедуев А.Ш., Брусиловская Н.А. и др. Под ред. Абалкина Л.И. Полный хозяйственный расчет: теория, практика, проблемы.-М.: Экономика, 1989.

84. Ясин Е.Г. Хозяйственные системы и радикальная реформа.-М.: Экономика, 1989.

85. Щербаков В.И. Новый подход к управлению. Крупные объединения. М.: Экономика, 1990.

86. Внедрение арендного подряда в строительстве. Обзорная информация /Клевский В.Г., Городецкая И.А., Ильяшенко Т.В.-М.: Информэнерго, 1990. (Сер. Экономика энергетики и энергетического строительства, вып.4.).

87. Проект концепции энергетической политики России в новых экономических условиях. Энергетическое строительство. N11.-М.: Энергоатомиздат, 1992. С. 2-11.

88. Барановский А.И. Формирование структуры управления и электроэнергетического рынка в России. Электрические станции. N7.-M.: Энергоатомиздат, 1993. С. 2-6.

89. Цирель Я.А. 0 структуре управления электроэнергетикой. Энергетик. N9.-M.: Энергоатомиздат, 1993. С.8-9.

90. А.с. 1515773 СССР, МКИ02308/00. Способ химико-термической обработки стальных изделий /Юхимчук С.А., Авдеев И.В., Волгин А.К. N 4191546/31.

91. Авдеев И.В., Ламонов И.М., Волгин А.К. Плазменное упрочнение деталей энергетического оборудования // Сб.научных трудов "Плазмотехнология-93".-Киев.: Метод, каб. Минобразования Украины, 1993. С. 76-78.

92. Грановский В.Л. Электрический ток в газе.-М.: Наука, 1971.

93. Vriens L., Smelte А.Н.М. Modelling of a Discharge Electrical Breakdown and Duscharge in Gases. New York, London, 1983. P. 65-117.

94. Арцимович Л.А., Лукьянов С.Ю. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях.-М.: Наука, 1978.

95. Энгель А., Штенбек Ф. Физика и техника электрического разряда в газах. Т.1.- М.-Л.: ОНТИ НКТП СССР, 1935.

96. Грановский В.Л. Электрический ток в газе.-М.: Гостехиз-дат, 1952.

97. ЮО.Голант В.Е., Жилинский Ф.П., Сахаров И.Е. Основы физикиплазмы.-М.: Атомиздат, 1977.

98. Митчнер М., Кругер Ч. Частично-ионизированные газы.-М.: Мир, 1976.

99. Дубнер В.М. Интегралы столкновений электрон-атомов водорода. // Теплофизика высоких температур. 1964. T.2.N 4. С. 132-135.

100. ЮЗ.Дресвин В.М., Донской А.В., Гольдфарб В.М,, Клубникин B.C. Физика и техника-низкотемпературной плазмы.-М.: Атомиздат, 1972.

101. Philps А.V. Transport Data for Modelling of Electrical Breakdown and Discharges // Conference of Electrical Breakdown and Discharges in Gases. New York, London. 1983. P. 109-132.

102. Браун С. Элементарные процессы в плазме газового разряда. -М.: Атомиздат, 1961.

103. Венжек С. Плазмохимические осаждения из газовой фазы // Актуальные проблемы металловедения / Под ред. Э. Калдиса.-М.: 1982. С. 196-269.

104. Жеенбаев Ж., Энгельшт B.C. Ламинарный плазмотрон.-Фрун-зе.: Илим, 1975.

105. Зурман Р. Электронное взаимодействие между металлическими катализаторами хемосорбированными молекулами. // Катализ и электронные явления.-М.: Изд-во Иностр. лит. 1961.

106. Стоун Ф. Электрический фактор в хемосорбции и катализе // Химия твердого тела.-М.: Изд-во Иностр. литр., 1961.

107. Кавтарадзе И.Н. О механизме химической адсорбции газов с металлами.-М.: Наука, 1964.

108. Мирдель Г. Электрофизики.-М.: Мир, 1972.

109. Самсонов Г.В. Свойства элементов. Справочник. Т.1.-М.: Металлургия, 1976.

110. Борн М., Хуан Кунь. Динамическая теория кристаллических решеток.-М.: Физматгиз, 1958.

111. Балашов В.В., Долинов В.К. Курс квантовой механики.-М.: Изд. МГУ, 1982.

112. Нейман В. Приэлектродные процессы в газовом разряде высокого давления // Экспериментальные исследования плазмотронов /Под ред. Жукова М.Ф.-Новосибирск.: Наука, 1977. С. 253-291.

113. Добрецов Л.Н., Гомоюнова М.В. Эмиссионная электроника. -М.: Наука, 1966.

114. Бродский A.M., Гуревич Ю.А. Теория электронной эмиссии из металлов.-М.: Наука, 1973.

115. Кесслер Р., Встис Р.Н. Влияние температуры электродов и температуры пограничного слоя на характеристики МГДГ // Тр. инженеров по электротехнике и радиоэлектронике США. 1968. Т. 56. N9. С. 81-87.

116. Фикс В.В.Ионная проводимость в металлах и полупроводниках (Электроперенос).-М.; Наука, 1969.

117. Криххайм Р. Процессы переноса кислорода и азота в переходных металлах // Физика и химия обработки материалов. 1978. N 5. С. 85-90.

118. Киттель Ч. Элементарная физика твердого тела.-М.: Наука, 1969.

119. Бокштейн Б.С. Диффузия в металлах.-М.: Металлургия, 1978.

120. Каминский М. Атомные и ионные столкновения на поверхности металла.-М.: Мир, 1967.

121. Кузменко П.П. Об увеличении диффундирующих ионов фоно-нами // Украинский физический журнал. 1970. Т. 14. С. 12-14.

122. Hutington Н.В., Grone A.R. Phys. Chem. Solids, 1961. N 20. P. 76-95.

123. Вринкман И.А.О природе радиационного повреждения металла // 1954. Т. 25. С. 961-966.

124. Бокштейн С.З. Диффузия и структура металлов.-М.: Металлургия, 1973.

125. Кришталл М.А. Механизм диффузии в железных сплавах.-М.: Металлургия, 1972.

126. Майер Дж., Эриксон Л., Девис Дж. Ионное легирование полупроводников. -М.: Мир, 1983.

127. Дамаск А.К. Влияние нейтронного облучения на выделение углерода в железе. // Диффузия в металлах с объемно центрированной решеткой. -М. : 1969. С. 314-327.

128. Шалаев A.M. Радиационно-стимулированная диффузия в металлах. -М.: Атомиздат, 1972.

129. Минкевич А.Н., Андрюшечкин В.И. Химико-термическая обработка металлов и сплавов // ВИНИТИ. Итоги науки и техники / Металловедение и термическая обработка. 1975. Т.9. С. 111-142.

130. Пономаренко Е.П., Плышевский А.И., Супрунчук В.К., Белов Ю.К. Металлизация сталей и сплавов в вакууме.-Киев.: Техника, 1974.

131. Ламонов И.М., Шевченко З.А. Преобразование поверхностных слоев материала в процессе ионно-плазменной обработки // Сб. науч.тр. "Плазмотехнология-93".-Запорожье.: Запорожский машиностроительный институт, 1993. С. 192-193.

132. Ламонов И.М., Шевченко З.А. Диффузионная основа улучшения качества покрытий на стальных деталях в результате ионно-плазменной обработки // Сб.науч.тр. "Плазмотехноло-гия-95".-Запорожье.: ЗАО "Институт инновационных исследований", 1995. С. 187-190.

133. Соколова Т.А., ФилиппоЕа И.А., Кирицева Е.Н., Кухтин М.В. Исследование структуры диффузионных покрытий // Изв. вузов. Сер. Черная металлургия, 1988. N 8. С. 57-60.

134. Юхимчук С.А., Ламонов И.М., Шевченко З.А. Ионно-плазменная модификация покрытий на стальных деталях //Расш.тез.докл.Рос.сов-ния "Локальные методы исследования вещества". -Суздаль.: ИГЕМ, ГЕОХИ РАН, 1993. С. 46-47.

135. Юхимчук С.А., Шевченко З.А., Лэмоное И.М. Особенности изменения качества легированных покрытий под воздействием ионно-плазменной обработки //'Сб. науч. тр. "Плазмотехнология-95".-Запорожье.: ЗАО "Институт инновационных исследований", 1995. С. 180-186.

136. Ламонов И.М., Гаценко Н.А. Повышение эффективности работы основных узлов котельного оборудования // Вестник Акмолинского Университета. Разд. Технические науки. Акмола.: 1995. N 4. С. 95-98.

137. Ламонов И.М., Долбилин Е.В., ПешехоноЕ В.И. Анализ процессов в импульсных дуговых разрядах // Сб.научн.тр. "Плазмо-технология-95". Запорожье.: ЗАО "Институт инновационных исследований". 1995. С. 201-204.

138. Юхимчук С.А., Комар И.С., Ламонов И.М. Влияние технологических факторов получения диффузионных медных покрытий на их конечные свойства и микроструктуру // Сб. науч. тр. "Плазмотехг

139. Юхимчук С.А. Основные принципы организации электротермических процессов с использованием ионно-плазменного воздействия при атмосферном давлении //Сб. науч. тр. "Плазмотехноло-гия".-К.: УМК ВО. 1990. С. 52-60.

140. Авдеев И.В., Волгин А.К. Ионно-плазменное поверхностное легирование эффективная защита деталей энергетического оборудования от коррозии // Сб.науч. тр. "Плазмотехнология".- К.: УМК ВО. 1990. С. 109-113.

141. Борисов Ю.С., Харламов Ю.А., Сидоренко С.Л., Ардатовс-кая Е.Н. Газотермические покрытия из порошковых материалов.-К.: Наукова думка, 1987.

142. Даутов Г.Ю., Дзюба В.Л., Карп И.Н. Плазмотроны со стабилизированными электрическими дугами.-К.: Наукова думка, 1984.

143. Барвинок В.А. Управление напряженным состоянием и свойства плазменных покрытий. -М.: Машиностроение, 1990.

144. Борисов Ю.С., Борисов А.Л. Плазменные порошковые покрытия.-Киев.: Техника, 1986.

145. Кудинов В.В., Иванов В.М. Нанесение плазмой тугоплавких покрытий.-М.: Машиностроение, 1981.

146. Вамновский В.В., Гольдфарт В.М., Гуревич Б.Н. Температура и скорость плазменных струй, применяемых для напыления //Физическая и химическая обработка материалов, 1975. N3. С. 51-56.

147. Кулагин И.Д., Николаев А.В. Дуговая плазменная струя как источник теплоты при обработке материалов // Сварочное производство, 1989. N 9. С. 1-6.

148. Антикайн П.Н. Металлы и расчет на прочность паровых котлов.-М.: Энергия, 1979.

149. Полож. решение на пат. N 960469.1 (Казахстан). Способ ионно-плазменной цементации поверхностей.

150. Полож.решение на пат. N 960626.1 (Казахстан). Способ нанесения покрытий металлических поверхностей изделий.

151. Минкевич А.Н. Химико-термическая обработка стали. : Машиностроение, 1965.

152. Ламонов И.М., Пешехонов В.И., Секунов А.Ю. Система регулирования температуры плазменной установки по косвенным параметрам //Сб. науч. тр. " Плазмотехнология-95".-Запорожье.: ЗАО "Институт инновационных исследований", 1995. С. £40-245,

153. Ламонов И.М. Реформы в энергетическом ремонтном предприятии на пути к рыночной экономике. (Реформы на "микроуровне"): Методич.пособие.-С.Петербург.: С.Петербургский гос.аграрный Университет, 1995.

154. Ламонов И.М. Приватизация или демократизация собственности: порядок, форма, принципы и характер на примере ПРП "Целинэнергоремонт" //Сб.науч.тр.межвуз.науч.-практ.конф.посвящен. 30-летию Акмолинского инж.-строит, ин-та.-Акмола.: 1996. С.48-55.

155. Курашвили Б.П. Судьба отраслевого управления //Экономика и организация промышленного производства.-Новосибирск : Наука, 1983. N 10.

156. Карагедов Р.Г. О совершенствовании хозяйственного механизма .// Известия СО АН СССР. Сер. Экономика и прикладная социология. 1984. Вып. 1. N 1.

157. Ритм перестройки. Новая система управления экономикой. Сост. Румянцев А.Ф.-М.: Экономика, 1988.

158. Турусин Ю.Д., Румянцева 3.П., Трубочкина М.И. и др/ Под. ред. Бунича П.Г. Новые методы хозяйствования.-М.: Экономика, 1989.

159. Громова Р. А. Организация и планирование машиностроительного производства.-М.: Высшая школа, 1986.

160. Производительные силы: Новый уровень развития // Акад.общеотЕ.наук. Кафедра экономики нар. хоз-ва/ Редкол. В.Г. Лебедев (отв.ред.) идр.-М.: Мысль, 1989.

161. Павлова А.И. Концентрация производства на современном этапе.-М.: Экономика. 1974.

162. Хайлбронер Р., Тароу Л. Экономика для всех.-ТЕерь.: Фамилия, 1994.

163. Томашкевич В. На пути к рыночной экономике.-М.: ВИПК Госкомтруда, 1991.

164. Зайдель X., Теммен Р. Основы учения об экономике: Пер. с нем.-М.: Дело ЛТД, 1994.

165. Фишер С., Дорнбуш Р., Шмалензи Р. Экономика: Пер. с англ.-М.: Дело ЛТД, 1993.

166. Ламонов И.М. Реформы на предприятиях энергетики на пути к рынку // Сб.науч.тр.конф. С.Петербургского Гос.аграрного Университета. -С.Петербург: 1996.

167. Андрианов И.И., Лещенко М.И., Нагорный В.И. Хозрасчетные бригады в машиностроении.-М.: Машиностроение. 1987.

168. Учет затрат и планирование в промышленности. Вопросы теории, методологии и организации /П.С. Безруких, А.Н. Кашаев, Н.П. Комиссарова.-М.: Финансы и статистика, 1989.

169. Чисхольм П. Уверенность в себе: путь к деловому успеху: Пер. с англ / Под ред. и с предисл. Л.А. Княжинской.-М.: Культура и спорт, ЮНИТН, 1994.

170. Современный маркетинг /В.Е. Хрупкий, И.В. Корнеева, Е.Э. Автухова. Под.ред. В.Е. Хрупкого.-М.: Финансы и статистика, 1991.

171. Завьялов П.С., Демидов В.Е. Формула успеха: маркетинг (сто вопросов, сто ответов о том как эффективно действовать на внешнем рынке).-М.: Международные отношения, 1988.

172. Ноздрева Р.Б., Цыгичко Л.И. Маркетинг: Как побеждать на рынке.-М.: Финансы и статистика, 1991.

173. Кузембаев Н.К. Факторы и условия роста производительности труда.-Алма-Ата: Казахстан, 1977.

174. Карпов С.А. Пересмотр норм труда на предприятии.-М.: Экономика, 1986.

175. Рекомендации по совершенствованию организации заработной платы и премирования работников производственных отраслей народного хозяйства.-М.: Экономика, 1987.

176. Справочное пособие директору производственного объединения (предприятия). Экономика, организация, планирование, управление. В 2-х т. Т.1 /Под ред. Г.А. Егиазаряна, А.Д. Шеремета. -М.: Экономика, 1977.

177. Справочное пособие директору производственного объединения (предприятия). Экономика, организация, планирование, управлекие. В 2-х т. Т. 2 /Под ред. Г.А. Егиазаряна, А.Д. Шеремета. -М.: Экономика,1977.