авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

«ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА ПРОДУКЦИИ НА ЭТАПАХ КОНСТРУКТОРСКОЙ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВКИ ПРОИЗВОДСТВА Межвузовский сборник научных ...»

-- [ Страница 2 ] --

Воронежский государственный технический университет Воронежский архитектурно-строительный университет УДК.539.3:534. Кукарских Л.А.

МОДЕЛЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗВУКОВЫХ ВОЛН В ДВУХКОМПОНЕНТНЫХ СРЕДАХ В статье рассматриваются вопросы динамики, а именно дис сипативные процессы, происходящие при гармоническом деформи ровании звуковыми волнами наследственно-упругих пористых сред, насыщенных несжимаемой жидкостью. Получена зависимость коэф фициента затухания, скорости распространения звуковой волны и тангенса угла механических потерь от частоты, температуры и пара метра дробности для двухкомпонентных сред.

В работах [1-6] отражено распространение упругих волн в однородной изотропной насыщенной жидкостью пористой среде и решение задач об отражении плоских и поверхностных волн от сво бодной границы полупространства. В [7,8] рассматриваются дисси пативные процессы при гармоническом деформировании наследст венно-упругой среды.

Система уравнений теории упругости позволяет записать мещения () ( = 1,2) в следующем виде [4] уравнения движения двухкомпонентной среды относительно пере, +, = 11 (1) + 12 (2) (1) (2), +, = 12 (1) + 22 (2) (1) (2) Здесь и R – коэффициенты, зависящие от пористости среды (1) и модуля сжимаемости жидкости;

модуль сдвига;

11, 22 ис формулам 11 = 1 12, 22 = 2 12, где 12 – интенсивность тинные плотности упругой фазы и жидкости. Они определяются по единицу времени (12 0). Из закона сохранения массы при различ перехода массы из второй фазы в первую в единице объема смеси и в ных физико-химических превращениях имеем 12 =21 [3].

11, + 12, = 2 11 (1) + 12 (2) (1) (2) Запишем систему (1) в безразмерной форме 12, + 22, = 2 12 (1) + 22 (2) (1) (2) где 11 =, 12 =, 22 =, 11 =, 12 =, 22 = (2) 11 12 = + + 2, = 11 + 22 + 212, 2 = + + 2 = 11 + 22 + 212 = При этом должны выполняться условия (1) = ( ), (2) = ( ), Решения системы (2) будем искать в виде затухающих волн = + где, – амплитуды волн в фазах;

– коэффициент затухания вол (3) ны;

= – фазовая постоянная, – круговая частота;

– скорость с волны.

тельно и Подставим (3) в (2), получим систему уравнений относи (11 2 + 11 2 2 ) + (12 2 + 12 2 2 ) = (12 2 + 12 2 2 ) + (22 2 + 22 2 2 ) = Здесь 11 – упругий оператор, а 12 и 22 – операторы коэф (4) фициентов и R.

Для того чтобы однородная система (4) имела нетривиальное решение, необходимо и достаточно, чтобы ее определитель был ра вен нулю.

уравнение относительно = + Раскрывая определитель системы (4), получим биквадратное (11 22 12 )4 + (11 22 + 22 11 212 12 ) 2 ( + )2 + (11 22 12 ) 4 ( + )4 = При помощи уравнения (5) определим скорость волны 0, (5) коэффициент поглощения 0 и логарифмический декремент, дающий затухание волны в упругой, насыщенной жидкостью порис В данном случае операторы 12 и 22 равны коэффициентам той среде.

12 и 22, а упругий оператор 11 () в пространстве Фурье выразим ношений Больцмана-Вольтерра [9] через ядро последействия Абеля интегро-дифференциальных соот = [1 + ], =, 0 1 1 11 () ( ) где – нерелаксированное значение податливости;

0 – релаксиро (6) ванное значение податливости;

– параметр дробности, учитываю лов;

– время ретардации.

щий структурные изменения, связанные с эксплуатацией материа Подставим значение 11 () в уравнение (5) и после преобра (11 22 12 )4 + (Г1 + Г2 ) 2 2 ( + )2 + зований, получим +(1 + 2 ) 4 ( + )4 = (7) Г1 = 11 22 + 22 1 212 12, Г2 = 22 где 1 = 1 22 12, 2 = 2 1 = (21+ 2 ), 2 = ( 22 2 ) + 1 2 1 (8) 1 = 1 + 2 = ( ) cos sin 2 ( ) Разделим (7) на ( + )4 и введем замену, = ( + ) где комплексное число.

(9) вид квадратного уравнения относительно Уравнение (7) с учетом (9) после преобразований принимает 4 2 + (Г1 + Г2 ) 2 2 + (1 + 2 ) 4 = = 11 22 12 2 (10) = ( 2 + 2 ) Решение уравнения (10) запишем таким образом 2 2 1 = Г1 ± cos 21, 2 = Г2 ± sin 21, = 1 + 2 1 = Г1 Г2 41, (11) 2 = 2(Г1 Г2 22 ), 1 = 2, 0 вительную части относительно 2 2 и, получим систему С учетом (9) в соотношении (11) разделим мнимую и дейст уравнений:

2 2 = 2 = 2 2 1 2 1 +2 1 + 2 2, 2 Из системы (12) найдем коэффициент затухания волны и (12) фазовую постоянную 2 = (1 + 2 ) (1 + 1 + 2 ) 2 2 2 2 (1 + 1 + 2 ) 2 = (13) 1 + 2 Из формулы = (1 + 2 ) получим выражение для скорости волны 2 = (1 + 1 + 2 ) 2 Так как в формуле (11) 1 и 2 имеют знак " ± ", то в упру (14) гой, насыщенной жидкостью пористой среде существует две звуко вые волны.

= Тангенс угла механических потерь определим из формулы (15) 1 следующим образом Для упрощения записи формул (13) и (14) введем величину 2 1 = 1 + (16) Тогда коэффициент затухания и скорость волны запишем в 2 (1 1) 2 1 виде = =, (1 1) 2 1 2 (17) Итак, выведена математическая модель процесса затухания звуковых волн в двухкомпонентных средах.

На рисунках 1-3 показаны графические зависимости скоро сти, коэффициента затухания и тангенса угла сдвига фаз от лога рифма температуры при следующих фиксированных значения: J = 1, µ = 1, = 1, 12 = 0,05, 22 = 0,25, 11 = 0,95, 12 = 0, 22 = 0,05.

Значения параметра дробности указаны на рисунках.

На рис. 1 показана зависимость скорости звуковой волны от но и от температуры Т, которая связана с формулой = логарифма температуры, так как зависит не только от частоты, 0 exp(u/kT) (закон Аррениуса). Из рисунка следует, что графики функции = при – приближаются к нулю, а при + медленно возрастают и достигают максимального значения. Влия ние параметра дробности проявляется в том, что при уменьшении параметра кривые на графике становятся более пологими.

Рис. 1. Зависимость скорости от Рис. 2. Зависимость коэффици ента затухания от температуры температуры Рис. 3. Зависимость тангенса угла от температуры На рис. 2 приведены графики зависимости коэффициента за ратурной зависимости. При ± кривые приближаются к нулю и тухания от логарифма температуры. Наблюдается нарушение темпе при = 1 достигают своего максимального значения. Параметр дробности существенно влияет на форму кривых. При увеличении параметра кривые становятся пикообразнее и лишь на небольшом участке поднимаются над осью абсцисс. С уменьшением параметра дробности кривые медленно приближаются к оси абсцисс и пики графиков исчезают. Коэффициент затухания становится более рав номерным.

На рис. 3 приведена зависимость тангенса угла сдвига фаз от логарифма температуры. Форма графиков и влияние параметра дробности на форму и расположение кривых аналогична графику зависимости коэффициента затухания от логарифма температуры, представленному на рис. 2.

Литература 1. Biot M.A. Theory of elasticity and consolidation for a porous anisotropic solid /M.A. Biot //J. of Applied Phisic.-1955.-v. 26.- № 2.-P.

182-185.

2. Biot M.A. Theory propagation of elastic waves in a fluid saturated porous solid I. Low-Frequency Range /M.A. Biot //J. Acoust.

Soc. America.- 1956. -v. 28.- № 2. -P. 168-178.

3. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред/Р.И.

Нигматулин. –М.: Наука, -1978.-336 с.

4. Косачевский Л.Я. О распространении упругих волн в двух компонентных средах /Л.Я. Косачевский //ПММ.-1959. -Т. 23. Вып.

6.- С. 1115-1123.

5. Масликова Т.И. О распространении нестационарных упру гих волн в однородных пористых средах /Т.И. Масликова, В.С. По ленов//Изв. РАН. МТТ. – 2005.- № 1.- С. 104-108.

6. Поленов В.С. Нестационарные упругие волны в насыщенной жидкостью пористой среде /В.С. Поленов//Теоретическая и при кладная механика. Меж.научно-тех. сб. -2012.-Вып.27., Минск. –С.

84 – 90.

7. Мешков С.И. О распространении звуковых волн в наследст венно упругой среде/С.И. Мешков, Ю.А. Россихин//ПМТФ. -1968. № 5.- С. 89-93.

8. Постников В.С. Внутреннее трение в металлах /В.С. Пост ников - М.: Металлургия, -1974.- 351 с.

9. Работнов Ю.Н. Равновесие упругой среды с последействи ем/Ю.Н. Работнов //ПММ. -1948.-Т. 12. Вып.1.-С. 53-62.

УДК 621.9. Фатыхова Г.М., Юхневич С.С., Баркалов М.В.

ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ТЕХНОЛОГИИ МНОГОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ Для восстановления чугунных заготовок применяют много слойные покрытия из стали по чугуну и из чугуна по стали, наноси мые электроэрозионным методом. В таком случае общий припуск делится таким образом, чтобы первый слой был стальным, а послед ний чугунным. При этом толщина каждого последующего слоя должна быть уменьшена до 0,1-0,3 мм. В таком случае в чугунном покрытии отбеленный слой не образуется, а адгезия будет достаточ но высокой.

На рис. 1 [1] показана глубина диффузии тонких слоев углерода (до 1,15мм) «сталь по стали» и « чугун по стали» при «мягких» режимах обработки, уменьшающих вероятность по явления дефектных слоев. Глубина получаемых диффузион ных слоев даже при наиболее “мягких” режимах (кривые 3;

на рисунке 1) создают основу для обеспечения прочной связи покрытий, что позволяет использовать предлагаемые покрытия для получения поверхностных слоев восстанавливаемых дета лей режимы, не приводящих к нарушению качества изделий.

При проектировании технологии многослойных покры тий необходимо принимать во внимание следующие особен ности проектирования технологического процесса нанесения многослойных покрытий на чугун.

Анализ исходных данных показал, что толщина (h) на носимого слоя характеризующая степень износа детали, не может превышать величины качественного слоя на каждом этапе процесса.

h=h 0 +Z, где: h 0 – толщина качественного слоя наносимого покрытия;

Z – припуск на обработку после нанесения конечного слоя на деталь.

Рис. 1. Глубина диффузионного слоя от времени электроэро зионного нанесения покрытия: 1,2 - энергия импульса 2Дж;

3, - 0,2 Дж;

1;

3 - покрытие «чугун по стали»;

2,4 - «сталь по ста ли»

Качественные характеристики поверхностного слоя на носимого покрытия должны соответствовать возможностям процесса и требованиям к восстанавливаемой детали. К ним относятся:

Шероховатость;

возможность сохранения остаточных углублений после обработки слоя, что желательно для удер жания смазки в узлах трения, кроме того, оценочными показа телями являются: микротвердость;

наличие на поверхности микротрещин.

При контроле исходного материала учитывают:

- вид чугуна (отбеленный, серый);

- величину адгезия с основой (достаточная, слабая);

- постоянство механических характеристик по глубине и площади покрытия;

- отсутствие внутренних дефектов (пустоты, раковины, внутренние трещины, расслоение).

Подготовительный этап процесса включает:

1. Расчет максимальной толщины (h p ) наносимого слоя покрытия с требуемым качеством.

Если h p h, то проектируется технологический процесс с 1 проходом(h p1 ).

Если h p h, то производиться расчет толщины второго слоя (h p2 ) и следующих слоев.

Если h p1 +h p2 h, то проектируют технологический про цесс нанесения покрытия с 2-мя проходами.

Если h p1 +h p2 h, то рассчитывают требуемое количество проходов.

2. Выбирают режимы электроэрозионного нанесения одного слоя покрытия.

для RC – схемы допустимы Аu1,5 Дж. Напряжение бе = рут 80-120В, и находят емкость конденсаторов (С) 3. В случае если количество слоев больше одного, то производят расчет электрических режимов второго и после дующих слоев (если в этом есть необходимость).

Для металлов с большой защитной пленкой (например, титановые сплавы) требуется ее снять.

При плазменном удалении пленки угол подачи струи к плоскости покрытия не более 15о. Используется низкотемпера турная плазма с плазмообразующим газом – воздухом и малой мощностью горелки:

вид установки – дуговая, расход плазмообразующего газа 0,8 – 0,1 л/ с, длина плазменной струи – не менее 100 мм, расстояние до точки обработки не более 30 мм, угол подачи струи 10 + 5 градусов, напряжение 40–50 В, сила тока 10 – 15 А, охлаждение плазмотрона водой при давлении более 1 МПа.

Находят технологический режим обработки, для чего производят расчет скорости подачи электрода. Далее контро лируют поверхность заготовки под покрытие (отсутствие за грязнений, соответствие чертежу материала, размеров и др.).

При настройке требуемых режимов оборудования уста навливают электрические параметры процесса и факторы ав томатизации (скорость подачи, скорость холостого хода и др.).

Далее выполняют расчет временного интервала нанесе ния покрытия На оборудовании сначала производят изготовление опытного образца, его контроль, который включает оценку времени нанесения покрытия. По результатам контроля произ водят заключение о качестве покрытия и возможности изго товления партии деталей.

Последующая механическая обработка покрытия про изводиться до устранения, в основном, неровностей, образую щихся при покрытии. Расчет припуска (Z) на механическую обработку выполняется с учетом допущений на углубления (h 0 ), остающихся на детали для улучшения смазки сопрягае = мых подвижных поверхностей.

где R z - высота неровностей после нанесения покрытий (из экспериментов R z = 100-150 мкм).

Представленный материал позволяет разработать каче ственный технологический процесс восстановления деталей из чугуна и сталей.

Литература 1. Фатыхова Г.М. Режимы и технология нанесения на чугунные изделия многослойных покрытий с заданными свой ствами. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Воронеж: ВГТУ, 2008г, 150с.

Воронежский государственный технический университет УДК 621.9. Омигов Б.И., Грицюк В.Г., Соколов Е.В.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА НАУКОЕМКИХ ИЗДЕЛИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ.

В работе рассмотрен опыт Воронежского механического за вода по обеспечению качества изделий технологическими методами Оценить качество изготовления технически сложного изде лия, такого как воздушное транспортное средство, можно при кон троле в процессе изготовления отдельных его частей, в период ис пытания узлов, систем и собранного изделия. Для двигателей любых летательных аппаратов особую часть жизненного цикла составляют испытания.

Грамотно спроектированные технологии испытаний откры вают возможность выявления недостатков, возникших на преды дущих стадиях жизненного цикла, включая сам процесс изготовле ния изделия. В случае обнаружения неисправностей возникает необ ходимость их устранения, что может вызвать в космонавтике за держку с плановыми пусками и полетами, так как часто не удается осуществить ремонт на месте эксплуатации. В связи с этим выявля ется необходимость целенаправленной технической политики по созданию и совершенствованию технологических процессов и по вышению качества отдельных узлов технологическими (иногда со вместно с конструкторскими) методами. По результатам испытаний можно обосновать целесообразность использования освоенных и разрабатываемых технологических процессов для повышения каче ства и надежности узлов, определяющих уровень совершенства все го изделия.

Известно, что опасные локальные концентрации напряжений наиболее ответственных деталей изделий можно значительно уменьшить благодаря альтернативным технологическим методам, что может привести к увеличению общего ресурса работы транс портного средства. Например, для двигателей летательных аппара тов такими элементами являются переходные участки (места со пряжения, резьбовые соединения), где существующие методы обра ботки не обеспечивают желаемого уровня качества (плавность пере ходов, требуемые остаточные напряжения и др.), особенно в случае необходимости устранения дефектов на деталях непосредственно в изделии, поскольку при этом материал уже имеет низкую обрабаты ваемость механическими методами, а проведение даже не сложной операции без разборки изделия не осуществимо из-за ограниченного доступа инструмента к месту обработки. Для эксплуатации сложных изделий транспортной техники потребовалось разработать техноло гические процессы, устраняющие причины несоответствий объектов выявленных в процессе испытаний и на стадии их изготовления. В частности, созданы и совершенствуются нетрадиционные комбини рованные методы обработки с наложением электрического поля.

Благодаря новым методам появилась возможность эффективно уст ранять концентраторы напряжений, обнаруженные при испытаниях, модернизировать технологические процессы изготовления, вырав нивания показатели надежности всех элементов конструкции, что увеличивает общий ресурс изделия. Примером решения такой про блемы для двигателей летательных аппаратов может стать формиро вание локальных скруглений профиля переходных участков для обеспечения требуемой геометрии и качества поверхностного слоя у силовых элементов деталей. Для оценки уровня качества изделий должны быть проведены стандартные испытания. Накопленная база знаний (в авиации и космонавтике) позволяет обосновать выбор или создать план разработки новых технологических методов для повы шения качества наиболее ответственных изделий авиационной и космической техники. Повышение уровня качества и надежности транспортных средств является актуальной темой государственного уровня, определяющей престиж страны в машиностроении. Одним из способов оценки качества является усталостная прочность дета лей, определяющая ресурс изделия.

Анализ литературы показывает, что до настоящего времени практически не рассматривалось влияние переходных участков на долговечность деталей, работающих в высоконагруженных изделиях при знакопеременных нагружениях (импульсных воздействиях, виб рациях). Накопленный опыт испытаний типовых объектов, позволил оценить возможности технологии электрохимической размерной обработки по повышению надежности и долговечности изделий, в частности путем формирования качественных переходных участков на типовых силовых деталях из различных материалов.

Известно, что скругление кромок снижает концентрацию на пряжений в переходной зоне контура. Это положительно сказывает ся на повышении предела прочности при усталостных испытаниях.

Обобщенные результаты усталостных испытаний стандартных образцов показаны на рис. 1 - 4.

У конструкционных сталей (рис. 1) стандартный надрез круглых образцов вызывает появление кромок, вызывающих кон центрацию напряжений и снижение усталостной прочности сплавов (2). Электрохимическое скругление кромок в надрезе (3) практиче ски полностью восстанавливает показатель -1 относительно исход ных гладких образцов (1) после электрохимической размерной об работки, в процессе которой наклепанный слой практически полно стью удаляется.

Рис. 1. Усталостная прочность ( -1 ) конструкционных сталей по сле электрохимической размерной обработки (ЭХО) при плотности тока 15-20А/см2. База испытаний 2.107 циклов: I – сталь 40Х;

II – сталь 45;

1 – гладкие круглые образцы;

2 – образцы после ЭХО с надрезом;

3 – со скруглением кромок в зоне надреза с использовани ем ЭХО;

4 – со скруглением и дробеструйным упрочнением Дробеструйное упрочнение образцов с надрезом после ЭХО (4, рис. 1) дает хороший результат, особенно в случае использования стали 45, не имеющей легирующих элементов. Повышение -1 для стали 40Х (рис. 1, I) составляет около 13% относительно такого же показателя для гладких образцов и превышает аналогичный показа тель стандартных испытаний, где также имеет место упрочнение поверхностного слоя, повышающего прочность материала. Для ста ли 45 возрастание -1 после упрочнения может превышать 50% и достичь уровня усталостной прочности, превышающего показатели легированных сталей (рис. 2).

Рис. 2. Усталостная прочность легированных сталей: I – сталь 40ХНМА;

II – 30ХГСА;

III – ОХНЗМФА (условия испытаний приведены на рис. 1) Из рис. 2 видно, что у всех рассматриваемых материалов надрезы вызывают снижение усталостной прочности (1;

2). После скругления (3) показатель -1 восстанавливается и практически дос тигает уровня гладких образцов (1). Виброударное упрочнение по вышает предел усталостной прочности (4, на рис. 2) до величины, близкой к аналогичному показателю для шлифованных образцов с последующим упрочнением. Следовательно, скругление острых кромок на деталях из легированных сталей является эффективным технологическим приемом для повышения усталостной прочности силовых деталей и этот метод перспективен для транспортного ма шиностроения, включая авиационно-космическую технику. Кроме того, низкий уровень остаточных напряжений после ЭХО (наклеп не превышает 5-7%) позволяет достичь оптимальной величины гаран тированного наклепа, обеспечивающего показатели, близкие к пре дельно достижимым для усталостной прочности.

В случае испытаний цветных сплавов, качественная картина аналогична приведенной для сталей (рис. 3).

Для титановых сплавов надрез (2, на рис. 3) снижает -1, но степень его воздействия оказывается меньшей по сравнению с пока зателями для конструкционных сталей. Скругление кромок (3) прак тически восстанавливает показатель -1, полученный для гладких образцов (1). Здесь целесообразно применить виброударное или дробеструйное упрочнение (4), позволяющее повысить -1 до уров ня, достигнутого после шлифования и упрочнения образцов.

Алюминиевые сплавы (рис. 3, III) оказались малочувстви тельными к надрезам (1), (2) и здесь скругление кромок (3) практи чески полностью восстанавливает -1, а виброударное упрочнение (4) дает до 15% увеличения предела усталостной прочности по срав нению с ЭХО гладких образцов и 9-10% - относительно гладких образцов после чистовой обработки и виброударного упрочнения.

Рис. 3. Усталостная прочность цветных сплавов (База 5.107 циклов):

I – ВТЗ-1;

II – ВТ8;

III –АВТ1 (условия испытаний приведены на рис. 1) Наиболее заметно влияние местных надрезов проявляется при испытании образцов из жаропрочных сплавов (рис. 4).

Рис. 4 Усталостная прочность жаропрочных сплавов (База 5.107 цик лов): I – ЭИ617;

II – ЭИ826;

III –ЭИ427Б (условия испытаний приве дены на рис. 1) В этом случае (рис. 4) для всех сплавов имеет место замет ное снижение -1 после надреза (2). Несмотря на значительное рас сеивание результатов испытаний жаропрочных сплавов показатели, приведенные на рис. 2, показывают возможность практически пол ного восстановления усталостной прочности сплавов (3) после скругления переходных участков.

Упрочнение (4, рис. 4) восстанавливает -1 гладких образцов (1), поэтому оно нашло широкое применение в авиакосмической от расли, особенно в случае предшествующей электрохимической раз мерной обработки. Таким образом электрохимическое скругление переходных участков (в том числе с удалением заусенцев от пред шествующей механической обработки) эффективно и позволяет по высить качество деталей и выносливость сплавов особенно в случае последующего механического упрочнения.

Результаты, приведенные на рис. 1 - 4, доказывают целесо образность профилирования переходных участков с помощью элек трохимической и комбинированной обработки, что обеспечивает повышение качества и надежности силовых элементов современной техники путем снижения концентрации напряжений в местах со пряжений участков конструкций.

Литература 1. Сулима А.М. Качество поверхностного слояи усталостная прочность деталей из жаропрочных и титановых сплавов / А.М. Су лима, М.И. Евстигнеев // М.: Машиностроение, 1974. -256 с.

2. Смоленцев В.П. Технологические методы повышения ка чества летательных аппаратов / В.П. Смоленуцев, Б.И. Омигов, М.А.

Уваров // Проблемы качества машин и их конкурентоспособности:

матер. 6 междунар. науч. – техн. конф. Брянск, 2008. – С. 445-446.

3. Смоленцев В.П. Технология электрохимической обработ ки внутренних поверхностей, М: Машиностроение, 1978. - 176 с.

4. Омигов Б.И. Управление качеством на заключительной стадии жизненного цикла изделий / Б.И. Омигов, А.В. Бондарь, В.П.

Смоленцев // Проектирование механизмов и машин: тр 2 Всерос.

науч.-практ. конф., Воронеж: ЦНТИ, 2008. – С. 153-158.

5. Автоматизация мелкосерийного машиностроительного производства и качество продукции / Под ред. Р.И. Адгамова // М:

Машиностроение, 1983. - 280 с.

6. Омигов Б.И. Технология электрохимической размерной обработки, как один из путей повышения долговечности транспорт ной техники / Б.И. Омигов, Е.В. Смоленцев // Справочник. Инже нерный журнал, 2010, №5. – С. 19-24.

7. Омигов Б.И. Практика применения экономических мето дов менеджмента качества продукции машиностроения // Нетради ционный методы обработки: Сб.научн. тр., М.: Машиностроение, 2006. – С. 237-243.

Воронежский государственный технический университет Воронежский механический завод – филиал ФГУП им. Хруничева УДК 621.09. Коденцев С.Н;

Сухочев Г.А;

Родионов А.О.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ДОВОДКИ ФОРСУНОК Рассмотрены возможности обеспечения эксплуатационных характеристик мелкоразмерных форсунок. Описан технологический процесс, позволяющий провести ЭХО форсунок. Приведены резуль таты экспериментального исследования режимов ЭХО мелкоразмер ных проточных отверстий форсунок и результаты измерения расхода форсунок до и после ЭХО отверстий Детали типа форсунки, нашли широкое применение в различ ных отраслях промышленности, наиболее часто они применяются в двигателях, технологическом оборудовании, в различных агрегатах для подачи жидких, газообразных и газожидкостных рабочих сред.

К проточной части форсунок предъявляются повышенные требования по чистоте обработки и работоспособности поверхно стей в условиях нестационарных термодинамических нагружений и агрессивных сред [1].

Такие детали изготавливают из литых или штампуемых труд нообрабатываемых коррозионностойких, жаропрочных и износо стойких материалов, а в последнее время широко используют заго товки, полученные методом SLS (селективное лазерное спекание металлических порошков). Мелкоразмерные отверстия и каналы (рис. 1 и 2) в настоящее время получают в цельных заготовках раз личными методами: традиционной лезвийной обработкой, прошива нием на электроэрозионных, электрохимических станках и элек тронным лучом, а также с использованием комбинаций из различ ных способов формообразования [2].

Основной производственной сложностью является изготовле ние проточного отверстия малого диаметра, проблема состоит в том, что проточные отверстия форсунок диаметром в десятые доли мил лиметра не позволяют достаточно эффективно использовать тради ционные средства металлообработки и контроля показателей каче ства поверхности, а также ее геометрии при профилировании отвер стий в процессе изготовления таких деталей.

Рис. 1. Форсунка с проточными каналами в торце Рис. 2. Форсунка с тангенциальными отверстиями В настоящее время контроль обеспечения заданных рабочих показателей проводится при параметрических испытаниях на проли вочных стендах уже после окончательного изготовления деталей.

Испытания проводят для каждой отдельной форсунки или испыты вают их в составе агрегата. Большие трудности вызывает необходи мость индивидуальной чистовой калибровки рабочих участков про точной части по результатам испытаний, что является очень трудо емкой дорогостоящей операцией. Для форсунок с глубокими мелко размерными отверстиями это становится равноценным процессу их нового изготовления, что экономически становится не целесообраз ным.

Оптимизация эксплуатационных параметров достигалась тем, что на форсунках после предварительного формирования отверстий осуществляли струйную электрохимическую их обработку, которая заключалась в подаче токопроводящей жидкости через обрабаты ваемые отверстия, после чего включали ток и выдерживали на уста новленном режиме время, необходимое для получения сечения от верстия, обеспечивающего заданный расхода при постоянном дав лении жидкости.

Для этой цели был разработан опытный технологический про цесс, который позволил обеспечивать получение стабильных рас ходных характеристик форсунок и форсуночных головок на испыта тельных стендах. Установка обеспечила автоматическое регулиро вание постоянства межэлектродного зазора и поддержания заданно го давления электролита при определенном напряжении тока.

Для экспериментального исследования режимов ЭХО отвер стия имитаторов двух типовых форсунок были подвергнуты анод ному растворению с последующим замером изменения расхода от времени обработки. Анализ результатов эксперимента, показанных на рис. 3, позволил определить оптимальные интервалы времени ЭХО с учетом обеспечения расхода, заданного технической доку ментацией.

Рис. 3. Зависимость изменения расхода от времени ЭХО отверстий форсунок На рис. 4 представлены результаты измерения расхода типо вых форсунок до и после ЭХО отверстий в сравнении с заданным интервалом значений. Очевидно, что использование ЭХО обеспечи вает значительно больший процент попадания форсунок в заданную область расходной характеристики даже после однократной комби нированной обработки отверстий.

а) б) Рис. 4. Результаты измерения расхода типовых форсунок до и после ЭХО отверстий: а) – форсунка тип 1, б) – форсунка тип В качестве токопроводящих химически активных компонен тов рабочих сред используются кислоты и щелочи, входящие в со став растворов и электролитов (Н2SO4 ГОСТ 4204-77;

NаNO3 ГОСТ 4168-70;

Nа2SO4 ГОСТ 4166-76;

CrO3 ГОСТ 2548-77), состав кото рых корректируется в зависимости от марки обрабатываемого мате риала.

Проведенные работы в части ЭХО форсунок позволили полу чить:

- повышение точности (до ±0,06 мм) и стабильности геомет рических размеров отверстий за счет регулируемого съема металла в процессе ЭХО;

- исключение разброса значений расходных характеристик форсунок на этапах изготовления и испытаний за счет механизации процесса доводочных операций кромок отверстий взамен ручной обработки;

- получение входных и выходных кромок отверстий радиусом R=0,2-0,4 мм (рис.2);

- увеличение ресурса блока форсунок за счет снижения газо динамических потерь в каналах форсунки.

Преимуществами технико-экономического характера опытно го образца установки по сравнению с аналогами являются:

- снижение стоимости, техобслуживания и ремонта за счет простоты конструкции;

- увеличение срока использования электролита с одного меся ца до полугода;

- снижение трудоемкости работ, повышение безопасности и надежности за счет автоматизации процесса;

- быстрая окупаемость.

Использование ЭХО позволяет повысить стабильность и рас ширить возможности технологических процессов изготовления де талей типа мелкоразмерных форсунок, повысить их качество и зна чительно снизить производственные затраты [5].

Литература 1. Сухочев Г.А. Управление качеством изделий, работающих в экстремальных условиях при нестационарных воздействиях / Г. А.

Сухочев. – М.: Машиностроение, 2004. – 287 с.

2. Патент РФ на изобретение № RU 2162394 C2, МПК6 В23Н 7/02, 7/08. Способ эрозионно-термической обработки / В.П. Смолен цев, Г.А. Сухочев, С.Н. Коденцев, М.А. Уваров. – 2012.

3. Небольсин Д.М. Технологические параметры комбиниро ванной струйно-динамической обработки внутренних поверхностей / Д.М. Небольсин, Г.А. Сухочев, С.Н. Коденцев, Е.Г., Смольяннико ва // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2012. – № 5. – С. 41– 46.

4. Патент РФ на изобретение № RU 2162394 C1, МПК B23H3/10, B23H9/14, B23P15/00. Способ доводки форсунок / В.П.

Смоленцев;

Г.П. Смоленцев;

Е.В. Смоленцев;

А.А. Дорофеев;

И.Т.

Коптев. – 2001.

5. Гончаров Е.В. Применение электрохимической обработки отверстий форсунок ЖРД для обеспечения расходов рабочего тела, заданных КД / Е.В. Гончаров, Г.А. Сухочев, А.М. Романюк // Науч но-технический юбилейный сборник. КБ химавтоматики: В 3-х то мах / Под ред. В.С. Рачука – Воронеж: "Кварта", 2012. Т.3. – С. 90– 95.

Воронежский государственный технический университет ОАО «Конструкторское бюро химавтоматики»

УДК 621.09. Сухочев Г.А., Родионов А.О.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕЛКОРАЗМЕРНЫХ ОТВЕРСТИЙ В работе рассмотрены возможности и результаты обеспече ния эксплуатационных характеристик мелкоразмерных отверстий и каналов электрохимической обработкой. Представлены решения по зволяющие достичь заданных расходных характеристик форсунок агрегатов перспективных наукоемких изделий.

Мелкоразмерные проточные отверстий встречаются главным образом в различных форсунках, применяемых в двигателях косми ческих аппаратов, агрегатах подачи энергетических установок, тех нологическом оборудовании. (рис.1).

Обработка таких отверстий представляет существенную трудность для традиционных методов обработки. Т.к. диаметр от верстия форсунок часто не превышает десятых долей миллиметра помимо этого детали изготавливают из труднообрабатываемых из носостойких жаропрочных и коррозионностойких материалов. К проточной части предъявляются повышенные требования по чисто те и точности обработки при работе в условиях нестационарных термодинамических нагружений и агрессивных сред [1].

Мелкоразмерные каналы и отверстия (рис. 2) в настоящее время получают в цельных заготовках различными методами: тра диционной лезвийной обработкой, прошиванием на электроэрози онных, электрохимических станках и электронным лучом, а также с использованием комбинаций из различных способов формообразо вания [2].

Оптимизация рабочих параметров достигалась тем, что на форсунках после предварительного формирования отверстий осуще ствляли струйную электрохимическую их обработку, которая за ключалась в подаче токопроводящей жидкости через обрабатывае мые отверстия, после чего включали ток и выдерживали на установ ленном режиме время, необходимое для получения сечения отвер стия, обеспечивающего заданный расхода при постоянном давлении жидкости. Установка обеспечила автоматическое регулирование по стоянства межэлектродного зазора и поддержания заданного давле ния электролита при определенном напряжении тока.

Рис. 1. Высоконапорная форсунка Рис. 2. Тангенциальные проточные отверстия в форсунке Поэтому был разработан опытный технологический процесс, который позволил обеспечивать получение стабильных расходных характеристик и приемлемые параметры по чистоте и точности об работки каналов.

Разработка схемы технологического обеспечения заданных расходных характеристик деталей с мелкоразмерными отверстиями происходил поэтапно:

выбор метода или комбинации последовательно применяе мых способов доводки отверстий применительно к конструктивным особенностям форсунок и условиям работы;

выбор оптимальных режимов обработки, обеспечивающих стабильность эксплуатационных показателей поверхностного слоя форсунки в отверстиях малого сечения.

Определяющее влияние на эффективность обработки оказы вает скорость анодного растворения материала Vлр, для определе ния которой мы использовали выражение:

(U U ) эл Vл р = заг, (1) где электрохимический эквивалент материала заготовки;

U напряжение;

эл удельная проводимость;

плотность материала заготовки.

При проведении экспериментов было установлено, что ско рость линейного растворения превосходит расчетное значение по формуле (1). Это может быть объяснено тем, что предварительное формообразование отверстия вызывает наклеп его поверхности. Ра нее было установлено [3], что поверхность имеющая наклеп, раство ряется в 1,2-1,5 раза быстрее, чем поверхность наклепа не имеющая.

Введение в выражение (1) коэффициента К н (К н = 1,1-1,3 для нержа веющих талей и сплавов) учитывающего наличие у обрабатываемой поверхности наклепанного слоя, позволило получить уточненную формулу для определения скорости линейного растворения:

(U U ) эл Vл р = К н заг, (2) где - коэффициент, который характеризует потери напряжения при обработке.

Расчетным путем с последующим экспериментальным под тверждением установлены режимы ЭХО форсунок: напряжение U=12В, анодная плотность тока 510 А/дм2.

В качестве токопроводящих химически активных компонен тов рабочих сред используются кислоты и щелочи, входящие в со став растворов и электролитов (Н2SO4 ГОСТ 4204-77;

NаNO3 ГОСТ 4168-70;

Nа2SO4 ГОСТ 4166-76;

CrO3 ГОСТ 2548-77), состав кото рых корректируется в зависимости от марки обрабатываемого мате риала.

Проведенные работы в части ЭХО форсунок позволили по лучить:

- исключение разброса значений расходных характеристик форсунок на этапах изготовления и испытаний за счет механизации процесса доводочных операций кромок отверстий взамен ручной обработки;

- повышение точности (до ±0,06 мм) и стабильности геомет рических размеров отверстий за счет регулируемого съема металла в процессе ЭХО;

- получение входных и выходных кромок отверстий радиу сом R=0,2-0,4 мм (рис.2);

- увеличение ресурса блока форсунок за счет снижения газо динамических потерь в каналах форсунки.

Так как в тангенциальных форсунках имеется несколько от верстий (рис.2), то возникают проблемы с обеспечением равномер ности распыливания жидкости среди отверстий одной форсунки.

Для устранения этой неравномерности после получения на форсун ках отверстий предлагается осуществить струйную электрохимиче скую обработку отверстий, включающую подачу токопроводящей жидкости через полый инструмент-катод и обрабатываемые отвер стия [4]. При этом, первоначально подачу токопроводящей жидко сти ведут без подключения тока к инструменту-катоду, замеряя ее расход через каждое обрабатываемое отверстие, затем определяют отверстие с наибольшим расходом и заглушают все отверстия. Затем включают ток и последовательно открывают отверстия, располо женные за отверстием с наибольшим расходом, и через каждое из них осуществляют прокачку токопроводящей жидкости до достиже ния расхода, равного расходу через отверстие с наибольшим расхо дом. Полученный расход и становится одинаковым для всех отвер стий одной форсунки.

ЭХО каналов переменного сечения в заготовках, получаемых из порошков методами быстрого прототипирования, не дает такого же эффекта вследствие избирательного характера анодного раство рения материала в местах повышенной концентрации рыхлот, мик ротрещин и пор. В настоящее время проводятся исследования по использованию рабочих сред с абразивной составляющей для ЭХО мелкоразмерных каналов, что позволяет выравнивать параметры формообразования в процессе доводки внутренней поверхности.

Использование показанных выше решений при электрохи мической обработки отверстий позволяет повысить стабильность и расширить возможности технологических процессов изготовления деталей типа мелкоразмерных форсунок, повысить их качество и значительно снизить производственные затраты [5].

Литература 1. Сухочев Г.А. Управление качеством изделий, работаю щих в экстремальных условиях при нестационарных воздействиях / Г. А. Сухочев. – М.: Машиностроение, 2004.– 287 с.

2. Патент РФ на изобретение № RU 2162394 C2, МПК В23Н 7/02, 7/08. Способ эрозионно-термической обработки / В.П.

Смоленцев, Г.А. Сухочев, С.Н. Коденцев, М.А. Уваров. – 2012.

3. Небольсин Д.М. Технологические параметры комбиниро ванной струйно-динамической обработки внутренних поверхностей / Д.М. Небольсин, Г.А. Сухочев, С.Н. Коденцев, Е.Г., Смольяннико ва // Упрочняющие технологии и покрытия. – 2012. – № 5. – С. 41– 46.

4. Патент РФ на изобретение № RU 2162394 C1, МПК B23H3/10, B23H9/14, B23P15/00. Способ доводки форсунок / В.П.

Смоленцев;

Г.П. Смоленцев;

Е.В. Смоленцев;

А.А. Дорофеев;

И.Т.

Коптев. – 2001.

5. Гончаров Е.В. Применение электрохимической обработки отверстий форсунок ЖРД для обеспечения расходов рабочего тела, заданных КД / Е.В. Гончаров, Г.А. Сухочев, А.М. Романюк // Науч но-технический юбилейный сборник. КБ химавтоматики: В 3-х то мах / Под ред. В.С. Рачука – Воронеж: "Кварта", 2012. Т.3. – С. 90– 95.

Воронежский государственный технический университет УДК 621.9. Фатыхова Г.М., Грицюк В.Г., Баркалов М.В.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ ПО ЧУГУНУ.

В зависимости от назначения деталей с покрытием иногда требуется получить поверхностный слой из чугуна (для улучшения антифрикционных свойств, защиты от коррозии и др.), стали или других металлов. По эксплуатационным показателям подбирают прилежащий к поверхности слой. Чтобы увеличить толщину покры тия наносят несколько слоев из различных материалов, последний из которых наносится с учитывает требуемые эксплуатационные свой ства детали.

В последние годы был разработан новый способ [1] получе ния толстослойных покрытий, наносимых на чугунные заготовки, с получением наружного слоя требуемого состава путем формирова ния первого, достаточно толстого, слоя из малоуглеродистой стали с последующим покрытием, его например из чугуна.

Сочетание в первом слое покрытия материала из чугуна и малоуглеродистой стали препятствует образованию отбеленного слоя, а незначительное содержание углерода в стали снижает веро ятность появления белого чугуна в конце процесса нанесения слоя.

На качество покрытия оказывает влияние наличие легирующих эле ментов в заготовке и электроде-инструменте. Состав заготовки из менить достаточно сложно, поэтому выбирают оптимальное состоя ние материалов за счет подбора инструмента.

После нанесения поверхностного слоя получают заданную геометрическую точность. Если на наружных участках образуются труднообрабатываемые зоны (например, из отбеленного чугуна), то величина припуска на чистовую обработку будет зависеть от мате риала покрытия и режима обработки. При энергии импульса более Дж и различной подаче шаг между отдельными каплями металла будет изменяться, что вызовет неровности, определяющие припуск на чистовую операцию (рис. 1) Чугун обладает хорошей жидкотекучестью, поэтому припуск на его обработку (рис. 1;

1) значительно ниже, чем в поверхностном слое покрытия из стали (2).

Основным показателем оценки качества покрытия является его предельная толщина, которая обеспечивает качественную харак теристику детали с покрытием.

Z, мм 0, 0, 0, Подача электрода, 0 50 100 150 мм/мин Рис/ 1. Припуск (z) на обработку слоя покрытия (толщина 0,6 мм) из чугуна (1) и стали 3 (2) при нанесении его на заготовку из стали Анализ показывает, что независимо от материала заготовки при многослойных покрытиях предельная толщина слоя изменяется в узких пределах. Опыт эксплуатации восстановленных деталей из чугуна и сталей показал, что не нужно удалять весь припуск с по крытия при чистовой обработке, поскольку углубления между кап лями, оставшиеся на детали, улучшают условия смазки, исключают схватываемость материалов в местах контакта при больших давле ниях. Поэтому припуск приведенный на рисунке 1, может быть снижен на 20 – 30%, это дает возможность повысить на такую же величину скорость продольной подачи электрода при нанесении по крытия.

На поверхности покрытия (без окончательной обработки) со держание углерода зависит от состава электрода. Для чугунных электродов это количество близко к имеющемуся у заготовки. Не значительное снижение углерода в поверхностном слое может объ ясняться его выгоранием в атмосфере до застывания капли. Основ ные изменения наблюдаются на границе "заготовка-покрытие", где может происходить активное перераспределение содержания угле рода в поверхностной зоне в сторону выравнивания его концентра ции. Использование на чугунной заготовке промежуточного слоя стали позволяет ускорить диффузию материала, что улучшает адге зию и прочность сцепления слоев. Снижение содержания углерода в чугуне со стороны заготовки замедляет образование "белого" слоя в покрытии и расширяет возможности получения более толстых каче ственных слоев.

Образование на наружной части покрытия высокопрочного слоя (рис. 2) улучшает износостойкость изделия, если в технологи ческом процессе не предусмотрена чистовая обработка. В других случаях повышенная микротвердость не оказывает заметного влия ния на эксплуатационные свойства изделий.

Получение качественного слоя на чугунных заготовках воз можно, если в качестве инструмента применять электроды из мало углеродистых сталей. Металлографические исследования показали, что углерод из заготовки активно насыщает наносимый слой, при давая ему новые свойства, повышающие механическую прочность до уровня углеродистых сталей. Однако во многих случаях (напри мер, при восстановлении геометрических размеров) требуется на нести несколько слоев покрытия из чугуна и сохранить характери стики материала электрода-инструмента.

Микротвердость, МПа 1 – чугун по стали;

2 – сталь по стали;

3 – сталь по чугуну.

20 Глубина, 0 5 10 мкм Рис. 2. Изменение микротвердости покрытия В процессе нанесения каждый слой (после первого) стано вится все более дефектным и тонким, имеет при этом слабую адге зию с основой. Изучение шлифов показало, что главной причиной ухудшения свойств последующих слоев покрытий «чугун по чугу ну» является высокое содержание углерода и быстрый отвод тепла с границ слоев, вызывающей появление хрупкого «белого» слоя.

Были проведены эксперименты, где необходимо было вос становить геометрические размеры оси из чугуна СЧ-24 после изно са на величину 1,2 мм на сторону. Операцию выполняют путем на несения 3 слоев покрытия электродами из стали 05 и чугуна СЧ-18.

Нанесение первого слоя выполняют электродом из чугуна, где тол щина наносимого слоя 0,4 мм, второй слой – электродом из стали с нанесенным слоем 0,4 мм при энергии импульса 0,2 Дж. Третий слой с толщиной 0,6 мм, получают при энергии импульса 0,6 Дж чугунным электродом, на детали высота неровностей составляет 0,15 мм. Металлографический анализ поперечных шлифов показал, что в первом и втором слое не наблюдается дефектов в виде трещин или заметных образований «отбеленного» слоя, диффузионный слой составляет 0,015 – 0,02 мм. Последний слой имеет структуру отбе ленного чугуна на глубину 0,3 – 0,4 мм, что достаточно для сохра нения после шлифования износостойкой поверхности требуемых размеров.

В настоящее время способ электроискрового легирования используется во многих отраслях народного хозяйства: для размер ного восстановления изношенных поверхностей, увеличения надеж ности и долговечности деталей машин, контактов электрических устройств и аппаратов;

рабочих поверхностей станин металлообра батывающих станков, шаропрокатных и других валков;

различных цанг и захватов;

повышения стойкости обрабатывающего инстру мента.

Литература 1. Фатыхова Г.М. Режимы и технология нанесения на чугун ные изделия многослойных покрытий с заданными свойствами.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Воронеж: ВГТУ, 2008г, 150с.

Воронежский государственный технический университет Станислав Яник, Анджей Нимик, Сильвия Здеб ПЕРЕМЕЩЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ В ПРОЦЕССЕ ВТОРИЧНОГО БЛАГОУСТРОЙСТВА НА ПРИМЕРЕ МПО В г. ЛЮБИН Описывается ситуация, которая характерна для трансформа ции системы: оплаты, выбора фирм, занимающихся логистикой, про цесса ликвидации загрязнений, рециклингом, классификацией и раз делением отходов и их складированием. Совокупность всех этих процессов в действительности оказалась значительно сложнее пред полагаемой. Работа (исследования) представляет начальную стадию описания модели перемещения материалов в процессе вторичного освоения MPO Любин (около 70000 жителей).

Stanisaw Janik, Andrzej Niemiec, Sylwia Zdeb THE MOVEMENT OF MATERIAL IN THE PROCESS OF RE DEVELOPMENT ON THE EXAMPLE OF MPO IN LUBIN The situation that has been described takes place during the trans formation of the following systems: payment system and the choice of lo gistics companies that eliminate the pollution of rubbish, recycling, segre gation and storage of waste. All the issues turned out to be more compli cated as it was established at the beginning of research. My essay is just the first step towards presenting the model of the material movement in the process of reusing it. The scheme will be based on the example of the Sanitary Service in Lubin (70.000 citizens), called MPO.

Introduction The management of domestic waste according to the EU instruc tions means collecting, recycling, neutralizing and monitoring of its aris ing. The common issue for all the duties given above is the waste trans port that is organized by technical companies that deal with mixed and segregated waste. If we want to consider all the costs of the domestic waste management, there is 70% given to collection and transport to waste utilization places [Tyc-Szmil 2003]. The rising cost of petrol, driv ers and loaders’ wages cause that there is a need of the optimization of transport in this particular branch. To improve the whole situation, widely available programs are used that shorten to maximum regular routes or the amount of necessary cars, without taking into consideration the cur rent system. There are many companies in which such improvements cannot be introduced because of the dynamic specification of the system or its drawback that is actually a man that needs much time to adapt to new regulations.

The European Parliament and European Council 2008/98/WE from 19th of November 2008 framework directives approached to the op timization and regulation of this process but only partly. To define the word ‘waste’, it is a substance or a material thing, whose owner is dispos ing of, is going to dispose of or he or she was obliterated to do so. This directive went into effect in the Polish law as the new Act of Waste from 22nd of January 2010. According to it, all domestic wastes are wastes aris ing in a household;


excluding out of use vehicles and wastes not contain ing hazardous substances coming from other waste producers, which re garding their specification and composition, are similar to wastes arising in a household [Dz. U. from 2010, No. 28, pos. 145]. That is why, it is seems to be necessary to create a model of waste mass flow if we want to optimize the entire process of the domestic waste transport.

Current methods of the municipal waste transport Methods, that are now in common use, contain a great number of logistics faults, which in turn causes the increase of costs of waste mass flow. Most of the local authorities or private companies consider it as a problem, because of its complexity and interdisciplinary character, and find it too difficult to solve. Certified and specialized companies are re sponsible for removing wastes in municipality areas. Logistics system of waste transport is usually based on a supply chain, which consists of: a resident generating waste, a party taking care of waste collection and uti lization, e.g. a sorting plant, a waste incinerator, a dumping ground, a compost facility [Paczek, Szotysek 2008].

Referring to the number of means of transport used for waste disposal we can highlight two kinds of that transportation: a single or two-stage waste disposal system. A single one is concentrated on the waste transport from the place it is generated to a plant that utilizes it. In this particular system the waste removal can take place in three different ways:

- non-interchangeable – after emptying bins, waste is taken by dustcarts and the bins remain in the same place - interchangeable - full waste bins are changed for the empty ones in the same place We can observe a mainstream in waste management that is used for reducing costs of transport that is called a two-stage waste disposal system with reloading stations. At such stations wastes are temporarily stored and segregated. We cannot find such a system working in our country, despite the fact that it reduces the costs even of 1/3rd [Sotysik 2000], it would be an ideal solution in case of closing many dumping grounds. People often are afraid of jeopardizing our environment and as a result social outcry or even unrest arouse and efficiently postpone such ecological investments [Malinowski 2010]. Effective waste management requires optimization that is necessary, taking into account high costs of transport. There are some factors that directly influence on that situation [Obyrn’d 2005]:

- the number and capacity of waste bins or containers - the localization of those bins and load capacity of transport vehicle - the time and work organization of people responsible for waste disposal - the frequency of waste disposal and the number of dustcarts or other vehicles - the distance between the utilization plant and the waste collec tion areas - the vehicle passage time of waste collecting and unloading - the repairs and services of vehicles In order to lower the costs of work of companies dealing with waste management, there are various optimized methods that are availa ble to use (travelling salesman problem, the queues theory) to improve the waste collection system from clients. The effect that these methods bring is mainly reorganization of the whole system because it interferes with the current working system. Of course it is possible to put these me thods into force, but under certain circumstances, namely when the wastes are collected from closed areas. Unfortunately, agreements on waste collection from clients are signed without paying any attention to considering rational use of means of transport, that causes huge waste of time and petrol because in most of the occasions, the routes cover with one another, and some dustcarts operate on the areas that should be re served for other vehicles and to sum it up there is not a great saving on petrol and time. The solution is not as easy as it seems to be, there are many internal restrictions that effectively delay routes optimization, e.g.

the strategy of a company, tradition of dealing with clients, drivers’ and the administrative staff habits etc. Optimization allows us to choose the best solution according to goals (low costs or other profits). It is assumed that a solution is rational when after some expenditure we can notice maximum effect or considering the concrete effect so we can minimize the expenditures. To achieve this, there are some efforts put to integrate all the activities included in logistics chain of waste disposal [Przybycin 2006].

Reverse logistics The term reverse logistics appears more and more often and en tirely defines the process of recycling together with the matters of trans port, storing and reclamation. It stands for making all the logistics processes of stable municipal waste management green, that in turns in cludes particularly perceiving and obeying environmental protec tion standards and public safety, obviously taking into account desirable quality and economy standards. This method is based on planning and implementation of waste input from the place they are generated to the place they are reused, but also where they are utilized and stored in ac cordance with respective economical waste minimization and desirable environmental protection standards in every stage of the process, deli mited by the proper infrastructure and suprastructure. There are many definitions in the Polish literature related to waste logistics, e.g. Z.

Korze calls this process ecologistics [own translation], J.J. Cole – re verse logistics;

and Ch. H. Pfol – recycling logistics. We can also find the term – waste service logistics [own translation] used by K. Fico.

Ecologistics pays attention mainly to minimize the negative in fluence of waste on the environment and to look for some optimal logis tics solutions. Reverse logistics is based on reusing wastes as it is the process of panning, implementation and economically effective control of the flow of raw materials, semi-finished products, and finished products with the information flow from places of consumption to the provenance in order to regain the values or proper management. Reverse logistics used in a company has two most important aims:

- economical - reducing logistics costs and improving logistics service - ecological - protecting natural resources and minimizing pollu tion. If we want to make a deep study, we can highlight different roles of reverse logistics in a company:

1. it enables integrated planning, management and control of waste materials from the place of generation to the place of recycling or utilization 2. it also allows to recycle wastes to get them reused 3. it permits to neutralize wastes The most important, indirect benefits that reverse logistics brings for the company are: the change and improvement of the processes and generating long-term profits;

e.g. competitive advantage, the ability to service consumers in case of repayments and complaints. The basic ele ments of waste management logistics subsystem in a company are best described in pic. 1.

The aim of introducing logistics solutions is to minimize the re sources used by the waste disposal chain, work effectively and lower all the costs of this chain. In order to achieve this, there are some attempts to integrate all the actions combined in the logistics waste disposal chain.

The connections of the actions, overall costs and incomes in the chain give the opportunity of waste management to gain self-financing. The scale of the actions has a major influence on the effectiveness of waste management, as for the municipality that, deals with those problems, it is extremely hard to achieve self-financing. It is possible when there num ber of people living in a particular area is quite high (about 50-200 thou sand people). Local conditions play an essential role. The advantage of logistics is its interdisciplinary character owing to the fact that it uses the knowledge from different areas of science or economic practice. Consi dering all of the necessary actions taken to achieve this integrated system and linking material, information and money flows, the system enables us to have wanted effects, that are not easily noticed or are hard to gain in the case of individual or distributed actions. The logistically oriented or ganization of source areas of waste collection is based on extracting a particular geographical area and estimating the locations of indirect and final objects, in which specific recycling processes will take place.

Pic. 1. Scheme of municipal waste mass flow The demographic conditions and the amount of waste, the way of its collection and source, and last but not least, routes of its export and transportation are well recognized in a particular geographical area. The fundamental factors that directly influence on the effectiveness of the sys tem are: the way of waste collection, the choice of the facilities on the ground of their technological development or location and effectiveness and decisions on the routes of waste export and means of transport used in this process. However, it is worth highlighting, that all the duties linked with waste disposal or meeting environmental and sanitary re quirements seem to be the most significant aims that are considered in an objective function or as a restriction in the optimization model. The rest of the measures of effectiveness of the system, if they are not treated as arbitrary recommendations, become pure calculation (the estimation of costs and profits), therefore they require a deep consideration according to the costs (economical effectiveness) of the system functioning.


Modeling the waste management system Logistic waste management model of the system may have a sta tistical character viz. considering the description of the system only for particular time (the perspectives, direction), or what is even more appro priate a dynamic character, that takes into account anticipated changes of the input date and output parameters, and furthermore, the state of the system in specific time intervals. The dynamic character of waste man agement has to consider dynamic changes in waste generation, gradual object localization, capacity constraints absorption of facilities, launching planned recirculation processes in facilities, expected changes of processing processes, and last but not least, abundance and availability for new facilities in a particular area. To classify and create similarities from logistic point of view, it is necessary to accept the probability of compiling by waste segregation. As a result, we can minimize the costs of transport as it contributes significantly to the entire cost of the system.

Optimizing the entire costs of waste management system has to take in consideration actions towards minimizing costs of waste disposal. The proper procedures of waste segregation must be obeyed according to both a technological point of view and transport containers, as we know we can observe, literally smell, the emission of odors or bacterial reproduc tion in sprays during transport. That is why we should follow all the rules according to Polish laws regarding hazardous and toxic waste and possi ble lack of clarity on the regulations of such waste that was not defined as hazardous but fulfilled some criteria to be one within the meaning of transport regulations. The implementation of logistic solid municipal waste management brings effects differing three aspects.

The first one is a financial aspect. It stems from the economical savings, their common usage, elimination of unneeded actions, better or ganization and implemented activities and shorten their deadlines, fur thermore, obtaining income from waste management that could be used for its functioning and development. The second aspect is that connected with material. It stems from the possibility of getting back significant quantity of useful raw material or recycled products for different use. The last aspect concerns the term of ecology. It stems from the possibility of decreasing the amount of waste stored on a dumping ground, elimination and minimizing the amount of waste polluting our environment, as people get rid of it in a way that is forbidden, the greater use of recycled material instead of natural resources. The rising costs of waste management causes visible decreasing of amount of waste generated by companies as they treat it as an indispensable element in their existence. There is one major thing that industrial production should take into account, namely, it is minimizing wastes. This could be done by changes in raw materials and restructuring the whole manufacturing process.

The traditional logistics, known also as ‘forward logistics’, is based on the flow of goods from producers, though agents to clients.

When a particular product is received by clients the logistics process is finished. The common definition of logistics defines that part of the supply chain that plans, implements and controls the efficient, effective forward and reverse flow and storage of goods, services, and related in formation between the point of origin and the point of consumption in order to meet customer and legal requirements. Reverse logistics stands for all operations related to the reuse of products and materials. It is the process of planning, implementing, and controlling the efficient and ef fective flow of raw materials, in-process inventory, finished goods and related information from the point of consumption to the point of origin for the purpose of recapturing value or proper disposal. More precisely, reverse logistics is the process of moving goods from their standard final destination for the purpose of capturing value, or proper disposal. The reverse logistics process includes creating added value and deals also with events that bring the product towards the customer. In the case of reverse logistics, the resource goes at least one step back in the supply chain. For instance, goods move from the customer to the distributor or to the manufacturer. See pic. Pic. 2. Traditional logistics and reverse logistics schemes (Agnieszka Merkisz-Guranowska - Poznan University of Technology) The flow of goods in reverse logistics is reversed, that means that from many different clients goods are taken and transported to producers that should take care of them, on the ground of their management in lo gistics network. Goods that just returned or about which people com plained are sent to producers, but the used products or withdrawn from the market go to other facilities, e.g. recycling facilities. The reverse lo gistics manages the flow of products withdrawn from exploitation and classified as waste from consumers to producers or other entities, adjusts logistics management to obtain profits as it recovers value from returned products and minimizes the costs of process. There is a certain dose of uncertainty in reverse logistics as we do not know the time and number of products that will be returned to producers or venders. Furthermore, in some cases the flow of complained staff is smaller than in forward logis tics. Another difference is connected with the workforce used in these two kinds of logistics, namely we can observe that it is larger, calculated per unit of merchandise, if we talk about reverse logistics. It stems from opinion and verification of a product, but also for waste there is a need of its manual disassembly. Last but not least, there is a clear distinction in cooperation with a client that is returning products at collection centers or to carriers. As a consequence, the costs of transport are rising as the products are collected from various distant places.

Modeling the process of the municipal waste mass flow The aim of this model is to define and present issues related to the municipal waste mass flow in order to optimize logistics patterns of transport such waste on the example of Sanitary Service in Lubin. The analyzed problem concerned minimization of dustcarts mileage with a reference to imposed by company conditions restricting the optimization.

To solve the problem, the iterative structure of decision-making body was created. Moreover, there has been the analysis of mixed waste transport in the local area and what is more, the optimization of the current system was introduced.

Material and method of modeling The alternative data presenting road network in *.shp files was obtained from The Marshal Office of The Lower Silesia Province. In 2012 Sanita ry Service in Lubin gave a collective customer base with the information on addresses, frequency of waste collection, the number and capacity of containers used for solid municipal waste. The company appeared in the market in 1990, and has been dealing with waste collection in Lubin and on local areas belonging to District of Lubin.

Transport logistics in company is based on using five dustcarts (four of them are used in Lubin) and six specially designed vehicles used for carrying large containers. Thanks to previously assigned waste collec tion areas in particular days of week, dustcarts drivers know which of them should be taken waste from (there are two areas designated for two drivers on Mondays, four areas for four drivers on Tuesdays, one area for one driver on Wednesday, four areas for four drivers on Thursdays and two areas for two drivers on Fridays). The choice of routes and clients, who are taken wastes from, depends on a driver. The first phase of the analysis was based on the layer of data with a reference to locations of all clients of Sanitary Service in Lubin as pic. 3 shows.

Pic. 3. Location of clients of Sanitary Service in Lubin Software used for present a map is called Arc View GIS 3.3.

Geographic Information System is used to describe, define and estimate the spatial set of geographical date base [Longley 2006]. New layers of attributive date (addresses, bins, drivers etc. were created in the digitali zation process of marks presenting clients with the use of zumi.pl web site. As a result sixteen layers were designed to characterize logistics transport in Sanitary Service in Lubin and the customer data base. The next step was to designate new hypothetical waste collection areas for every single day of week and each driver according to company instruc tions. Customers, that wastes are taken from on Monday, Tuesday, Thursday and Friday were assigned to areas created on the ground of nat ural (watercourse) and infrastructural (road network) internal town boun daries. There was no need to optimize waste collection on Wednesday because of only one area designated to that day. Later, customer locations were analyzed, apart from destination area, and if it was possible some changes in areas were introduced.

This method was combined for the following restrictive condi tions:

- the day of waste collection cannot be changed - neither the frequency of waste collection nor the number of bins can be altered - the difference in size of taken waste after changes between two following sectors (e.g. the difference between changes of areas ‘5’to ‘6’ or ‘6’ to’5’) must be smaller than a hundred cubic meters.

The objective function in this analyzed optimization problem is to reach the minimum dustcarts mileage according to previously estimated size of taken waste. Furthermore, it can reduce fuel consumption and lower the entire costs of transportation.

The basic research problem is about creating a method or an iterative algorithm that would enable client migration in areas, simulta neously maintaining the same size of wastes, or at least not exceed one thousand one hundred cubic meters. This limit stems from the fact that an area is a piece of land on which customers produce as much waste as dustcarts can hold. This problem was initially solved with the use of a bagman, but unfortunately the owner of the company was forced to resign from this solution as it required the complete change and restructuring of waste collection system in particular days of week.

The summary Private companies have a specific attitude towards clients as they make them feel unique and important. Adjusting to clients’ needs almost always creates logistics problems. The company, I have described in my essay, tried to optimize waste transport system with the use of a bagman but it did not bring expected benefits. The solution presented in this essay is not the optimal one for the entire system because of the change of crite ria, optimizing parameters can be still minimized that means improved.

The suggested model can be successfully introduced when we rationalize waste transport in different areas on which Sanitary Service of Lubin works. The optimization of logistics system with the use of GIS and algo rithm, mentioned above, consisted of choosing new destination areas for drivers considering restrictive conditions. The suggested algorithm would change only locations in particular areas that drivers take waste from. The whole method was approved by the local authorities and the company staff. The areas were narrowed on the ground of space that in turn, re sulted in arranging the entire system of mixed waste transportation.

Bibliography 1. Longley A., Goodchild M.F., Maguire D.J, Rhind D.W. 2006.

GIS – Teoria i praktyka. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.

2. Malinowski M. 2010. Akceptacja spoeczna obiektw gospo darki odpadami komunalnymi w wietle bada ankietowych. Materiay VI Oglnopolskiej Modzieowej Konferencji Naukowej, Rzeszw – Iwonicz.

3. Obyrn d’ K., Szaliska E. 2005. Odpady komunalne, recykl ing, unieszkodliwianie. Wyd. PK Krakw.

4. Paczek E., Szotysek J. 2008. Wybrane metody optymalizacji systemu transportu odpadw komunalnych w Katowicach. Logforum Nr 1/2008.

5. Przybycin W. 2006. Logistyczny system gospodarki staymi odpadami komunalnymi. Recykling Nr 11/2006.

6. Sotysik M., 2000, Zarzdzanie logistyczne, Wyd. AE w Katowicach.

7. Ustawa o zmianie ustawy o odpadach z dnia 22 stycznia 2010r. Dziennik Ustaw z 2010r. Nr 28 poz. 145.

8. Korze Z., Wrocaw 1995. Podstawy logistyki Politechnika Wrocawska, Wydzia Mechaniczny.

9. Coyle J., Bardi E., Langley Jr. J., Warszawa 2002.

Zarzdzanie logistyczne,PWE.

10. Pfohl H. Ch., Pozna 1998. Systemy logistyczne. Podstawy organizacji i zarzdzania,Instytut Logistyki i Magazynowania.

11. Longley C.J., Coyle J.J., Bordi E.J.: (5th ed.)West Publish ing Company 2006. St. Paul, MN The Management of Business Logistic.

12. Merkisz-Guranowska A., Warszawa 2010, Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej z. 75. Transport 2010, Logistyka recyklingu odpadw, jako jeden z elementw systemu logistycznego Polski.

Pozna University of Technology, Poland Познанский Политехнический Университет (Польша) Эльжбета Ясинска, Станислав Яник ВЛИЯНИЕ ЛИДЕРА ХОЗЯЙСТВЕННИКА НА РЕГИОНАЛЬНУЮ БИЗНЕС СРЕДУ – ПРОБЛЕМНЫЙ ПОДХОД В статье излагается общий подход к проблеме формирования деятельности государственного хозяйственника на региональную бизнес- среду. Обращено внимание на важнейшие решения этого влияния на примере добывающей отрасли в Польской Республике.

Среди наиболее влиятельных отмечен масштаб ресурсов добычи, общественная среда добычи, а также уровень и состояние общест венной ответственности бизнеса, который представляет лидер хозяй ственник.

Elbieta Jasiska, Stanisaw Janik IMPACT OF THE ECONOMIC LEADER ON REGIONAL BUSINESS ENVIRONMENT – OUTLINE OF ISSUES The paper presents an outline of issues of the forming of influ ences of an institutional leader in the region on its business environment.

It accepts most important determinants of such influences presented on the example of the Polish mining sector. The scale of mining assets, the min ing cluster and the level and condition of the corporate social responsibili ty presented by the mining leader are enumerated as crucial factors.

Introduction The leading role of dominating enterprises supports their efforts in building a business environment, which participants depend from each other in different scales. These members of the group affect themselves and influence not only mutual business operations 1. The rank of an eco nomic leader and his influence on the region stimulates and contributes to the modernization, economic growth, economic reforms and superstruc turing the economy functioning that passes beyond the sector. In other words such leader becomes the first engine for the development of his region, in which he operates 2 (including also the widely interpreted idea see: Kronika Polskiej Miedzi. Wrocaw: Wydawnictwo Centrum Badawczo Projektowe Miedzi Cuprum;

KGHM, 1996 and Monografia KGHM Polska Mied S.A.. Wrocaw1997: CBPM "Cuprum" Sp. z.o.o.oraz KGHM Polska Mied S.A., 2009. Raport Roczny 2009, Lubin: KGHM Polska Mied S.A.

see: E. Jasiska, W. Jasiski, S. Janik, Otoczenie przedmiotw gospodarczych wok wiodcego w regionie przedsibiorstwa in: Koncepcje of innovation). In addition, he becomes the initiator of bipolar relation ships, where his influence is clearly visible, alike his position of an insti tutional leader in the region. This results with a positive attitude of his managerial staff, which builds a positive image for business partners.

From the other hand, partners allocate their business trust in the leader 3.

Moreover, the strategy of influences and results of this economic activity, the management of the institutional leader does not omit the issue of the corporate social responsibility (CSR) and do involve the company into the activity for the local society. For the company this means nothing else, but affecting on investing in the development of the regional envi ronment by operations of managerial influences4. Therefore, it is impor tant to underline the fact that influences and operations affecting the re gional business environment, in this context become particularly signifi cant, especially in case of leaders from the mining sector. In general this results from the exploitative and mining character of the business activity of the leader or geographical location of the resource base. Managers of the mining leader care about effects often because a regime itself – a care about the natural environment, work environment of mining staff. This became the initial stimuli for the harmony of these specific requirements oraz czynniki rozwoju regionalnego i lokalnego w warunkach funkcjonowania Polski w strukturach zintegrowanej Europy, red J. Olszewski, M. Sodowa-Hepa, Pozna 2008, p. 46-50,oraz Jasiska E., Jasiski W., Janik S, (2010), Copper as determinant of development and innovation, in: Wyrwicka M. K, Grzybowska K.(red.), Knowledge Management and Innovation in the Enterprises, Pozna, Publishing House of Pozna University of Technology, oraz Jasiska E., Janik S., Jasiski W., Polska mied wyznacznikiem rozwoju regionu [in:] Polska mied dobrem regionu, Konferencja w Lubinie 2009, p 34- See: Jasiska E., Jasiski M., Janik S, (2011), Global Social Responsibility, w Wyrwicka M. K, Grzybowska K.(red.), Knowledge Management and Organizational Culture of Global Organization, Pozna, Publishing House of Pozna University of Technology p. 249-262 and E.

Jasiska, W. Jasiski, S. Janik, Otoczenie przedmiotw gospodarczych wok wiodcego w regionie przedsibiorstwa in: Koncepcje oraz czynniki rozwoju regionalnego i lokalnego w warunkach funkcjonowania Polski w strukturach zintegrowanej Europy, red J. Olszewski, M. Sodowa-Hepa, Pozna 2008, p. 48, and Wykrzyknik dla KGHM, Polska Mied, 2 (73) luty 2008, p.3, and Jasiska E., Jasiski M., Janik S., (2008), Rekultywacja terenw zdegradowanych czynnikiem zrwnowaonego rozwoju na przykadzie zbiornika “elazny Most” (The Reclamation of Damaged Grounds as the Smooth Development on the Basis of ‘elazny Most’ Post –Production Mining Water Reservoir), [in:] The Extraction of Nonrenewable Ore Layers in the aspect of Smooth Develoment and EU Requirements, DWSPiT, Polkowice, p.135- Jasiska, E., Jasiski, M., Janik, S., 2012. Perspektywy ergonomiczne Spoecznej Odpowiedzialnoci Biznesowej Kopalni Rud Miedzi w Polsce. W: J. Charytonowicz, red. Wybrane kierunki bada ergonomicznych w 2012 roku. Wrocaw: Wydawnictwo Polskiego Towarzystwa Ergonomicznego PTErg oddzia we Wrocawiu, pp. 45-48, and Jasiska E., Jasiski W., Janik S, (2010c), Copper as determinant of development and innovation, in: Wyrwicka M. K, Grzybowska K.(red.), Knowledge Management and Innovation in the Enterprises, Pozna, Publishing House of Pozna University of Technology, of the mining sector and CSR standards realized in a rather natural and obvious circumstance of the mining reality. Moreover, the same determi nants force the managerial staff to take under consideration not only ef fects in the context of their occurrence in the regional business environ ment of the economic leader, but most of all to its qualitative dimension and extent. The context of the “quality” should be understood as a level and state of the regional business environment and benefits and losses generated by the mining leader, both in economic and social calculation.

1. The scale of mining resources as determinant of effects of the mining leader in the region.



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.