книги / 635

2.Воспрепятствовать изменению качества процесса. Сито, фильтр и мембрана уже давно взяты на вооружение технологами производства. Дальнейшее применение новых технологий в этой области означает лишь их усовершенствование [8]. Фильтры с отверстиями меньше 1 мкм могут задерживать загрязняющие процесс вещества. При помощи статистического регулирования возможно помешать возникновению дефекта (уменьшить параметр А).

3.Снизить влияние дефекта (уменьшить параметр В).

4.Облегчить выявление дефекта и последующий ремонт (уменьшается параметр Е).

После разработки корректировочных мероприятий снова определяется параметр риска RPZ для того, чтобы оценить эффективность разработанных мероприятий. По результатам анализа составлялся план внедрения корректировочных мероприятий.

Таким образом, на основе результатов оценки качества был сделан анализ причин сбоев показателей качества. Такой анализ направлен не только на выработку мер коррекции и разработку планов улучшения качества, но и на выстраивание экономических отношений между участниками рынка на основе объективных данных о качестве.

Список литературы

1.Швандар В.А. Стандартизация и управление качеством продукции: учебник для вузов. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2004. – 487 с.

2.Басовский Л.Е., Протасьев В.Б. Управление качеством: учебник. – М.: ИНФРА-М, 2001. – 212 с. – (Высшее образование).

3.Шишков Г.М., Зинина С.С. Измерение качества процесса. – М.:

Экстра-М, 2003. – 89 с.

4.Анциферов В.Н., Храмцов В.Д. Способы получения и свойства высокопористых проницаемых ячеистых металлов и сплавов // Перспективные материалы. – 2000. – № 5. – С. 56–60.

5.Анциферова И.В., Максимова С.В., Ручкинова О.И. Техника экологического менеджмента как необходимое средство эффективно действующей системы экологического менеджмента // Вестник ПГТУ. Проблемы современных материалов и технологий. – Пермь, 2001. – Вып. 7. – С. 45–49.

6.Анциферова И.В., Вайсман Я.И. Экологические аспекты в порошковой металлургии титана / Науч. центр порошкового материаловедения. – М., 2004. – 128 с.

7.Анциферова И.В., Сметкин А.Н., Ярмонов А.Н. Корректировочные мероприятия по снижению степени риска при производстве титановых изделий

иих оценка // Химия, технология и промышленная экология неорганических соединений: сб. науч. тр. – Пермь: Изд-во Перм. гос. ун-та, 2003. – С. 68–72.

101

8. Анциферова И.В., Зенков А.И. Использование достижений нанотехнологий в экологии // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. – 2012. – Т. 14, № 1. – С. 107–114.

Получено 3.09.2012

Зенков Алексей Игоревич – аспирант, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомоль-

ский пр., 29, е-mail: zenkov362@mail.ru).

Zenkov Alexey Igorevich – Postgraduate Student, Perm National Research Polytechnic University (614990, Perm, Komsomolsky av., 29, е-mail: Zenkov362@mail.ru).

102

УДК 620.178.153-419-032.36

Д.М. Караваев, В.К. Безматерных, В.А. Москалев, Л.Е. Макарова

D.M. Karavaev, V.K. Bezmaternykh, V.A. Moskalev, L.E. Makarova

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Perm National Research Polytechnic University

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТВЕРДОСТИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ТЕРМОРАСШИРЕННОГО ГРАФИТА

DETERMINATION OF THE HARDNESS OF COMPOSITE MATERIALS BASED ON THE EXPANDED GRAPHITE

Сконструирована и изготовлена оснастка для определения твердости композиционных материалов в соответствии со стандартными методами по ГОСТ 4670–91 и ISO 2039-1:2001. Определена твердость при вдавливании шарика в композиционный материал на основе терморасширенного графита.

Ключевые слова: композиционные материалы, терморасширенный графит, модифицированная силиконовая смола, механические свойства, твердость.

The equipment are designed and manufactured for the hardness determination of composites materials in accordance with standard test methods GOST 4670–91 and ISO 2039-1:2001. The ball indentation hardness of composites materials based on the expanded graphite was determined.

Keywords: composite materials, expanded graphite, modified silicone resin, mechanical properties, hardness.

В научно-исследовательских целях и для контроля качества широко применяются неразрушающие методы испытаний. Одним из них является метод определения твердости. Под твердостью понимают свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более твердого тела – индентора. Твердость зависит от структуры материала и других его механических характеристик, главным образом модуля упругости при деформации и предела прочности при разрушении, количественная связь с которыми устанавливается теорией упругости. Целью работы является определение твердости композиционного материала на основе терморасширенного графита с модифицированной силиконовой смолой.

Исследование твердости композиционного материала проводили в соответствии со стандартными методами по ГОСТ 4670–91 [1] и ISO 2039-1:2001 [1].

103

Для проведения испытаний использовали разрывную машину модели Р-0,5. В связи с тем, что в данной испытательной машине не предусмотрено проведение испытаний на твердость, для проведения испытаний модернизировали реверсор для определения механических характеристик при сжатии [2, 3].

Принципиальная схема модернизированного реверсора приведена на рис. 1 и 2.

Рис. 1. Модернизированный реверсор в разрезе

Рис. 2. Модернизированный реверсор, сечение А–А

104

Скомпонованный реверсор устанавливают в испытательную машину (не показана). Для этого внешнюю неподвижную траверсу 1 реверсора с помощью втулки 2 и гайки 3′ соединяют через датчик силы (не показан) с пассивным захватом испытательной машины, а внешнюю подвижную траверсу 4 реверсора с помощью втулки 5 и гайки 3′′ – с активным захватом испытательной машины (рис. 1). В случае испытания исследуемого образца 6 на твердость силовой шток 7, взятый из набора, с рабочей поверхностью 8 в виде наконечника твердомера вставляется в свободное отверстие направляющей траверсы 9. Исследуемый образец 6 помещают на опорный стол 10, соединенный с Т-образной в сечении площадкой 11, которая устанавливается в отверстие внутренней неподвижной траверсы 12. Затем опускают силовой шток 7 с соответствующей рабочей поверхностью 8 на поверхность образца. Включают привод испытательной машины (не показан) для перемещения активного захвата машины и связанной с ним внешней подвижной траверсы 4. Усилие (движение) от внешней подвижной траверсы 4 передается через колонки 13 и 14 (рис. 1 и 2) на внутреннюю подвижную траверсу 15, а от нее – на Т-образную площадку 16, через шар 17 в ней – на силовой шток 7 с индентором, внедряющийся в образец 6. Глубина вдавливания торцевой части штока в образец измеряется по перемещению плоского элемента 18, соединенного с силовым штоком 7 и выполненного в виде трехлучевой с усеченными концами звезды, тремя лазерными датчиками перемещения 19′, 19′′, 19′′′, жестко закрепленными на державках 20′, 20′′, 20′′′. При испытании сигналы, поступающие с датчика силы (не показан), а также с трех лазерных датчиков перемещения 19′, 19′′, 19′′′ регистрируются и обрабатываются ЭВМ.

Твердость при вдавливании шарика определяли как отношение максимальной нагрузки Fmax, приложенной к индентору, к площади поверхности отпечатка А под нагрузкой через 30 с после ее приложения:

H = FmaxA .

По стандарту площадь отпечатка расчитывали по глубине вдавливания индентора hr, которую фиксировали при испытании с помощью трех датчиков перемещения. Твердость рассчитывали по формуле [4, 1]

где Fmax – максимальная нагрузка при испытаниях, Н; d – диаметр шарикового индентора, мм; hmax – максимальная глубина вдавливания, мм.

Твердость, определяемая по формуле (1), при малых нагрузках не является постоянной величиной, так как глубина вдавливания меняется непропорционально прикладываемой нагрузке [5].

105

В ГОСТ 4670–91 твердость принято определять при единой глубине вдавливания, равной 0,25 мм. При этом должны использоваться нагрузки из ряда 49, 132, 358, 961 Н, а глубина вдавливания, полученная при использовании одной из этих нагрузок, должна находиться в интервале 0,15–0,35 мм. За начальное значение глубины вдавливания принимали значение после приложения предварительной нагрузки. Пересчет твердости на глубину вдавливания, равную 0,25 мм, подробно описан в стандартах [4, 1]. Стандарт рекомендует проводить 10 испытаний.

Были проведены исследования влияния процентного содержания модифицированной силиконовой смолы на значение твердости при вдавливании шарика в поверхность образцов из композиционного материала на основе ТРГ со средней плотностью ρ = 1,67 г/см3. Поскольку композиционный материал, как показали испытания на сжатие [3] и исследования структуры [6], является анизотропным, твердость определяли на двух поверхностях: перпендикулярной и параллельной оси прессования. Результаты испытаний приведены на рис. 3 и 4.

Рис. 3. Влияние процентного содержания модифицированной силиконовой смолы на значение твердости при вдавливании шарика в поверхность, перпендикулярную оси прессования образцов, со средней плотностью ρ = 1,67 г/см3

106

4.ГОСТ 4670–91 Пластмассы. Определение твердости. Метод вдавливания шарика. – М.: Изд-во стандартов, 1992. – 8 с.

5.Крень А.П., Рудницкий В.А., Садовников А.О. Влияние скорости деформации на измерение твердости фторопласта-4 методом динамического индентирования // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. – 2006. –

Т. 72, № 10. – С. 42–46.

6.Особенности строения и использования терморасширенного графита / А.М. Ханов, Л.Е. Макарова, А.И. Дегтярев, Д.М. Караваев, В.А. Москалев, А.А. Нестеров, Д.В. Смирнов, О.Ю. Исаев // Вестник ПНИПУ. Машиностроение, материаловедение. – 2012. – Т. 14, № 1. – С. 92–106.

Получено 3.09.2012

Караваев Дмитрий Михайлович – ассистент, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсо-

мольский пр., 29, е-mail: kmcm@ya.ru).

Безматерных Виталий Константинович – магистрант, Пермский на-

циональный исследовательский политехнический университет (614990,

г. Пермь, Комсомольский пр., 29, е-mail: kmcm@ya.ru).

Москалев Владимир Алексеевич – кандидат технических наук, до-

цент, Пермский национальный исследовательский политехнический универ-

ситет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, е-mail: kmcm@ya.ru).

Макарова Луиза Евгеньевна – ведущий инженер, лауреат премии ВОИР, изобретатель СССР, Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, е-mail: kmcm@ya.ru).

Karavaev Dmitriy Michailovich – Assistant, Perm National Research Polytechnic University (614990, Perm, Komsomolsky av., 29, е-mail: kmcm@ya.ru).

Bezmaternykh Vitaliy Constantinovich – Undergraduate Student, Research Polytechnic University (614990, Perm, Komsomolsky av., 29, е-mail: kmcm@ya.ru).

Moskalev Vladimir Alekseevich – Candidate of Technicals Sciences, Associate Professor, Research Polytechnic University (614990, Perm, Komsomolsky av., 29, е-mail: detali@pstu.ru).

Makarova Luiza Evgenievna – Lead Engineer, VAIR award winner, inventor of the USSR, Research Polytechnic University (614990, Perm, Komsomolsky av., 29, е-mail: kmcm@ya.ru).

108

УДК 378.14.015.62

Е.А. Синкина

E.A. Sinkina

Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Perm National Research Polytechnic University

ФОРМИРОВАНИЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ КОМПЕТЕНЦИЙ ПОСРЕДСТВОМ ПРИМЕНЕНИЯ МНОГОУРОВНЕВЫХ ЗАДАЧ И ЗАДАНИЙ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ

FORMATION OF PROFESSIONAL COMPETENCES THROUGH THE USE OF MULTI-LEVEL TASKS AND ASSIGNMENTS

OF PROFESSIONAL ORIENTATION

Hассмотрен процесс формирования профессиональных компетенций выпускников технических вузов за счет применения многоуровневых задач в процессе обучения.

Ключевые слова: профессиональные компетенции, уровень компетенций, многоуровневые задачи, профессиональная деятельность, коэффициент сформированности компетенций.

This article describes the formation of professional competences of graduates of technical high schools through the use of multi-level tasks in the learning process.

Keywords: professional competence, level of competences, multi-level tasks, professional activity, coefficient formedness of competences.

В вузе студент должен получить определенные знания, умения и навыки, приобрести нужные личностные качества и нравственные ценности, иными словами, студент должен приобрести определенный уровень компетентности, который позволит ему эффективно осуществлять свою деятельность.

С целью повышения уровня профессиональной компетентности студентов необходимо совершенствовать содержание дисциплин с учетом проблем, которые возникнут у них при осуществлении профессиональной деятельности [1]. Важна также оптимизация способов и технологий обучения.

Для повышения мотивации студентов к приобретению знаний и овладению навыками решения профессиональных задач необходимо использовать задачи и задания различной степени сложности, подготавливающие к профессиональной деятельности. Студент должен видеть логику перехода от од-

109

ного уровня к другому, овладевать способами действий, присущими разным уровням деятельности.

Формирование профессиональных компетенций должно осуществляется поэтапно посредством применения многоуровневых задач и заданий профессиональной направленности. При проектировании образовательного процесса учебные дисциплины должны быть поделены на модули, в каждом модуле выделяются разделы и темы, тема разбивается на несколько понятий. При таком структурировании дисциплины студент легче воспринимает материал.

Задания, используемые для проверки знаний, должны включать в себя задания разного уровня сложности:

–60 % заданий 1-го уровня сложности (простые);

–30 % заданий 2-го уровня сложности (средние);

–10 % заданий 3-го уровня сложности (сложные).

При этом для обеспечения полноты контроля знаний и умений студентов по проверяемой учебной дисциплине (модулю) заданиями должны быть охвачены все темы и основные понятия дисциплины (модуля).

Для определения уровня сформированности профессиональных компетенций, а соответственно, исследуемых знаний, умений, навыков, использовалась методика В.П. Беспалько [2]. Согласно данной методике коэффициент сформированности компетенций (когда студент усвоил знания и владеет ими, способен применять данные знания на практике) можно определить как

К = а/Р,

где Р – общее число заданий; а – число правильно выполненных студентом заданий.

При К < 0,7 профессиональная компетентность не сформирована и дисциплина не усвоена; при 0,7 < К < 0,8 профессиональная компетенция сформирована частично и дисциплина усвоена частично; при К > 0,8 профессиональная компетентность сформирована и дисциплина усвоена. Коэффициент сформированности компетенций легко сопоставляется с любой шкалой оценки.

С учетом данного коэффициента были определены и описаны уровни сформированности профессиональных компетенций студентов технического вуза (таблица).

Для установления влияния сложности заданий, решаемых на практических занятиях, на эффективность усвоения рабочей программы и на формирование профессиональных компетенций нами использовались методы планирования эксперимента [3].

В качестве переменных факторов эксперимента использовали следующие показатели:

–Х1 – количество аттестаций в семестре;

–Х2 – уровень сложности заданий, решаемых на практических занятиях.

110