Dissertations / Theses on the topic '+621.763'

Графічна частина проекту та частина розрахунків виконана з використанням пакетів KOMPAS 3D, Microsoft Excel. Текстова частина оформлена за допомогою текстового редактора Microsoft Word. Зміст цієї роботи полягає в проектуванні машини для обробки бетонних виробів методом «старіння» верхній їх частині, була поставлена задача реалізувати обладнання, яке змогло б надати бетону античності, при цьому бути максимально продуктивним і автоматизованим.
The graphic part of the project and part of the calculations is executed from using KOMPAS 3D packages, Microsoft Excel. The text part executed using the Microsoft Word editor. The content of this work is to design a machine for processing concrete products by the method of "aging" of the upper part of them, was put the task of implementing equipment that could provide antique concrete, with To be as productive as possible and automated.
Графическая часть проекта и часть расчетов выполнена из использованием пакетов KOMPAS 3D, Microsoft Excel. Текстовая часть оформлена с помощью текстового редактора Microsoft Word. Содержание этой работы заключается в проектировании машины для обработки бетонных изделий методом «старения» верхней их части, была поставлена задача реализовать оборудования, которое смогло бы оказать бетона античности, при этом быть максимально продуктивным и автоматизированным.

Створення сорбційних матеріалів на основі природних силікатів шляхом модифікування їх поверхні дає змогу досягти достатньо високих структурно-сорбційних характеристик. З метою підвищення їх сорбційної здатності перспективним є хімічне модифікування поверхні шаруватих силікатів, зокрема, кремнійорганічними сполуками (3-амінопролілтриетокси силан та ін.). У зв'язку з цим актуальність роботи обумовлена необхідністю розробки сучасних високоефективних сорбуючих матеріалів та технологічних рішень щодо їх застосування для вилучення важких металів та органічних барвників із водних систем.
Creation of sorbent materials based on natural silicates by modifying their surface makes it possible to achieve sufficiently high structural-sorption characteristics. In order to increase their sorption capacity, chemical modification of the surface of laminated silicates, in particular, organosilicon compounds (3-aminopropyltriethoxy silane, etc.) is promising. In this regard, the relevance of the work is due to the need for the development of modern high-performance sorbent materials and technological solutions for their use for the removal of heavy metals and organic dyes from water systems.

Дисертація присвячена комплексній науково-технічній проблемі підвищення ефективності виробництва конструкцій із полімерних композиційних матеріалів (ПКМ) вітчизняних літаків транспортної категорії шляхом розробки наукових основ класифікації складових життєвого циклу виробу. Містить теоретичні і практичні результати, які включають: - наукове обґрунтування застосування технологічних процесів виготовлення деталей із ПКМ для різних умов виробництва; - синтез наукових основ підготовки виробництва, які гармонізовані з алгоритмом вибору технологічних процесів; - обґрунтування необхідності впровадження високотехнологічного обладнання для зниження обсягу ручної праці і підвищення якості композитних конструкцій з визначенням періодів окупності в залежності від темпів виробництва авіаційної техніки. Вперше розроблений класифікатор етапів життєвого циклу виробів з ПКМ з ієрархічною класифікацією членування процесу створення композитних агрегатів по ряду ознак. Запропонований класифікатор містить сім груп ознак категорії життєвого циклу виробів. Сформовано основні складові раціонального проекту створення композитних агрегатів транспортних літаків. Розроблено блок-схему концепції реалізації раціонального проекту створення виробів із ПКМ, яка включає постановку задачі на проектування, виробничі, експлуатаційні, екологічні і економічні складові. Проведено техніко-економічне обґрунтування необхідності та ефективності впровадження засобів автоматизації основних технологічних операцій, складових технологічного процесу виробів з ПКМ в комплексі з впровадженням сучасного модуля для пошарового моделювання виробів з ПКМ.
Диссертация посвящена комплексной научно-технической проблеме повышения эффективности производства конструкций из полимерных композиционных материалов (ПКМ) отечественных самолетов транспортной категории путем разработки научных основ классификации составляющих жизненного цикла изделия. Содержит теоретические и практические результаты, включающие: – комплексный анализ, классификацию и исследования широкого спектра технологических процессов для изготовления деталей из ПКМ; – научное обоснование применения технологических процессов изготовления деталей из ПКМ для различных условий производства; – синтез научных основ подготовки производства, которые гармонизированы с алгоритмом выбора технологических процессов; – синтез зависимостей для эффективного внедрения средств автоматизации основных технологических операций процесса изготовления изделий из ПКМ: раскроя заготовок и формообразования в комплексе с современным программным обеспечением для послойного моделирования конструкций из ПКМ. - обоснование необходимости внедрения высокотехнологичного оборудования для снижения объема ручного труда и повышения качества композитных конструкций с определением периодов окупаемости в зависимости от темпов производства авиационной техники. Проведен обзор и анализ мировых тенденций развития и применения полимерных композиционных материалов в изделиях авиационной техники, как одного из путей повышения комплексной эффективности авиационной техники. Описаны основные этапы развития и применения ПКМ в конструкциях отечественных и зарубежных транспортных самолетов. Определены первопричины и проблемы внедрения полимерных композитов в агрегатах транспортных самолетов. Сформулирована общая двухуровневая классификация технологических процессов производства изделий из ПКМ, учитывающая современные тенденции применения новых материалов и технологий, которые получили активное развитие в последнее время, такие как методы безавтоклавного формования и аддитивные технологии. Впервые разработан классификатор этапов жизненного цикла изделий из ПКМ с иерархической классификацией членения процесса создания композитных агрегатов по ряду признаков. Предложенный классификатор содержит семь групп признаков категории жизненного цикла изделий: анализа эффективности конструкций из ПКМ; состава конструкций с описанием типов конструкций и применяемых материалов; производственную составляющую жизненного цикла в комплексе с описанием основных типов технологических процессов, оборудования и технологического оснащения; испытания авиаконструкций; эксплуатация авиаконструкций; утилизация авиаконструкций из ПКМ. Доказано, что качество конструкций из ПКМ, определяющее ресурс и долговечность деталей определяется качеством формообразующего оснащения. Доказано, что уровень технологической подготовки производства и выбор критериев проектирования оказывает существенное влияние на себестоимость конечного изделия. Разработаны рекомендации по совершенствованию существующих конструкций, что позволит снизить трудоемкость изготовления деталей, повысить качество поверхности, сократить циклы подготовки производства, унифицировать номенклатуру применяемых материалов, таким образом повысить уровень технологического совершенства изделий из ПКМ для самолетов «Ан». Сформированы основные составляющие рационального проекта создания композитных агрегатов транспортных самолетов. Разработана укрупненная блок-схема концепции реализации рационального проекта создания изделий из ПКМ, которая включает постановку задачи на проектирование, производственные, эксплуатационные, экологические и экономические составляющие. Разработан проектный комплекс по оптимизации технологических параметров изделий из ПКМ. На этапе проектирования, комплекс учитывает оптимизацию выбора конструктивно-силовой схемы агрегата, выбор конструктивно-технологического решения, применяемых материалов и ряда критериев эффективности в существующих условиях производства. Разработана методика по выбору рациональной конструктивно-силовой схемы агрегатов из ПКМ, которая реализована путем решения задачи математического программирования – симплекс-методом. Исходными данными для этой задачи являются внешняя геометрия агрегата, направление нагрузок и их величина. Предложен и описан метод оптимизации конструктивно-технологических параметров конструкций из ПКМ путем выявления технологических дефектов на раннем этапе подготовительных операций производства и при изготовлении изделий. Проведен анализ технологических дефектов изделий из ПКМ и разработаны предложения по их устранению, упреждению и ремонту. На основании анализа общей технологической себестоимости изделий определена структура себестоимости процессов изготовления деталей из ПКМ. Произведена комплексная оценка структурных составляющих технологической себестоимости, результатом чего стало деление искомой задачи на основные и вспомогательные функциональные составляющие. Описаны зависимости технологической себестоимости изделий из ПКМ, а также предложены зависимости для определения основных составляющих технологической себестоимости. Проведено технико-экономическое обоснование необходимости и эффективности внедрения средств автоматизации основных технологических операций, составляющих технологического процесса изделий из ПКМ в комплексе с внедрением современного модуля для послойного моделирования изделий из ПКМ. Предложены зависимости для определения необходимого количества лазерных проекторов и раскройных машин в зависимости от программы выпуска самолетов и соответственно трудоемкости производства. Определено, что окупаемость от внедрения комплекса оборудования для программы выпуска 12 самолетов/год реализуется через 18 месяцев (после выпуска 17-го самолета), а для программы выпуска 24 самолета/год – через 11 месяцев (после выпуска 21-го самолета). На практическом примере изготовления КАП крыла из углепластика самолетов Ан-158 и Ан-178, доказана эффективность применения лазерных проекционных систем, раскройной машины в комплексе с модулем послойного моделирования. Продемонстрирована хорошая сходимость принятых условий и допущений по снижению трудоемкости и повышению КИМ.
In the dissertation, a complex scientific and technical problem was solved to increase the efficiency of production of structures from polymer composite materials (PCM) of domestic aircraft of the transport category by developing the scientific basis for the classification of components of the product life cycle; synthesis of an algorithm for choosing rational technological processes for manufacturing parts from PCM using the methodology of expert estimates; analysis of the effectiveness of the stage of technological preparation of production with a description of the criteria for the rational choice of technological equipment and the determination of the impact of the stages of preparation of production on the cost of products; development of a design complex for optimizing the structural and technological parameters of PCM structures for aircraft products.

Робота виконана в Івано-Франківському національному технічному університеті нафти і газу Міністерства освіти і науки України. Захист відбувся 26 листопада 2013 р. о 14:00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 58.052.03 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56, корп. 2, ауд. 79. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56.
Робота присвячена підвищенню ефективності відцентрового армування породоруйнівних елементів бурових доліт. Обгрунтовано заміну суцільного твердосплавного зубця комбінованим із робочою армованою твердим сплавом зоною та сталевим хвостовиком і визначено натяги у дво- і трикомпонентному з’єднаннях з корпусом долота. Уточнено закон розподілу армуючих частинок у перехідній зоні зубця, обґрунтувано величину залишкового шару робочої час-тини для запобігання провалювання під дією експлуатаційного навантаження. Розроблено математичну модель процесу відцентрового армування з дво-ма взаємно перпендикулярними осями обертання ливарної форми. Здійснено модернізацію обладнання і розроблено систему автоматизованого керування технологічним процесом. За результатами досліджень, проведених з викори-станням планування експерименту, отримано моделі другого порядку для кон-центрації та зносу, оптимізовано параметри технологічного процесу. Удосконалено конструкції з’єднань зубця з корпусом. Розроблено техно-логію відцентрового армування з використанням легкоплавких контейнерів та інженерну методику визначення параметрів технологічного процесу відцентро-вого армування. Розроблено програму та методику стендових випробовувань комбінованих зубців і проведено їх порівняльні із суцільними твердосплавними випробовування на знос.
Работа посвящена повышению эффективности технологического процес-са центробежного армирования породоразрушающих элементов буровых долот с двумя взаимно перпендикулярными осями вращения литейной формы. Теоре-тически обоснована замена сплошного твердосплавного зубка на комбиниро-ванный с армированной рабочей зоной и стальным хвостовиком. На моделях плоского напряженного состояния и антиплоской деформации исследовано на-пряженно-деформированное состояние двух- и трехкомпонентного соединений комбинированного зубка с корпусом долота, решены задачи оптимизации вы-бора натягов, обеспечивающие наибольшее значение допустимой нагрузки при выполнении условий прочности компонентов и требований непроскальзывання и нераскрытия стыков. Для комбинированного зубка обоснован нелинейный со спадающим градиентом закон распределения армирующих частиц в переход-ной зоне от рабочей армированной зоны к хвостовой части, а также толщина остаточного рабочего армированного слоя для предотвращения его продавли-вания под действием контактных нагрузок при достижении породоразрушаю-щим элементом допустимого и предотвращения катастрофического износа. Разработана математическая модель процесса центробежного армирова-ния при вращении литейной формы вокруг двух взаимно перпендикулярных осей с использованием нелинейных дифференциальных уравнений, в которой учтено изменение коэффициента сопротивления движению твердосплавных частиц в расплавленной стали в зависимости от их относительной скорости. По полученной модели исследованы траектории движения твердосплавных частиц с целью обеспечения формирования рабочей зоны заготовки детали с заданным распределением в ней армирующих частиц, а также для определения и оптими-зации технологических параметров процесса центробежного армирования. Предложена схема введения армирующих частиц в литейную форму. Осущест-влена модернизация оборудования и разработана система автоматизированного управления технологическим процессом центробежного армирования. По ре-зультатам исследований, проведенных с использованием планирования экспе-римента, получены регрессионные модели второго порядка для описания кон-центрации армирующих частиц в рабочей зоне, а также износа рабочей зоны в зависимости от частот вращения литейной формы вокруг горизонтальной и вертикальной осей, температур нагрева формы и армирующих частиц соответ-ственно и определены оптимальные параметры технологического процесса центробежного армирования породоразрушающих элементов буровых долот. По результатам микроэлектрохимических измерений установлен эффект самозатачивания рабочей центробежно-армированной части породоразрушаю- щих элементов за счет растворения стальной матрицы. Усовершенствованы конструкции соединений с натягом зубка с корпусом путем использования зубка с конической поверхностью, которая сопрягается с цилиндрической, а также с введением промежуточной конической втулки, ко-торая развальцовывается при ее запрессовке в корпус долота. Разработана тех-нология центробежного армирования с использованием легкоплавких контей-неров, наполненных частицами твердого сплава, устанавливаемых в зоне поро-доразрушающих элементов бурового долота, которые расплавляются при за-ливке в форму жидкой стали. Предложена инженерная методика определения параметров технологического процесса центробежного армирования. Разрабо-тана программа и методика стендовых испытаний, проведены сравнительные испытания на износ комбинированных и сплошных твердосплавных зубков, а также промышленные испытания буровых долот. Результаты исследований внедрены в производство и учебный процесс.
The paper deals with the efficient improvement of the centrifugal reinforce-ment process of the cutters of drilling bits. The replacement of solid carbide spurs by steel-shank combined ones is explained. The tightening observed in two-and three-element connection with bits is stated. The distribution of reinforcing particles in the transition zone of the spur is specified. The diameter of the residual working layer, which prevents dangerous wearing, is explained. The mathematical model of the centrifugal reinforcement with two mutually perpendicular axes of the mold is set out. The equipment scheme is redeveloped. The automated control system of centrifugal reinforcement is designed. In the framework of the research studies carried out with the use of experimental design the models of the second order are presented, and the parameters of the technological process are optimized. The spur connection is improved. The technology of using fusible container centrifugal reinforcement is introduced. The engineering technique of parameters es-timating of the technological process of centrifugal reinforcement is presented. Both the programme and technique of bench tests of combined spurs are developed. Com-parative trials are held within the context of wearing with solid carbide spurs.

Дисертаційна робота присвячена створенню композитів триботехнічного призначення з підвищеними експлуатаційними властивостями на основі механоактивованих ПТФЕ та наповнювачів різної хімічної природи. Запропоновано підхід підготовки матриці та наповнювачів різної хімічної природи для одержання ПТФЕ-композитів шляхом обґрунтованого вибору співвідношення інгредієнтів та технології їх модифікування. Встановлено оптимальні режими процесу механічної активації матричного ПТФЕ, волокнистих і дисперсних наповнювачів. Вивчено вплив технологічних параметрів процесу механічної активації на структуру, фізико-механічні та триботехнічні властивості ПТФЕ-композиту. З розробленого ПТФЕ-композиту виготовлені поршневі кільця і сальникові ущільнення поршневих компресорів 4ГМ 2,5 У–3,4/2,8–251, які успішно пройшли промислові випробування на ТОВ «Науково-впровадницьке підприємство СумиПластПолімер» і за експлуатаційними характеристиками не поступаються промисловим зразкам.
The thesis is devoted to creation of composites of tribotechnical appointment with the increased operational properties based on mechanically activated polytetrafluoroethylene and fillers of various chemical nature. An approach of preparation of a matrix and fillers of various chemical nature for obtaining PTFE-composites by the reasonable choice of a ratio of ingredients and technology of their modifying is offered. The optimum modes of process of mechanical activation of PTFE-matrix, fibrous and disperse fillers are set. Influence of technological parameters of process of mechanical activation on structure, physical and mechanical and tribotechnical properties of the PTFE-composite is studied. It is shown that under the influence of mechanical activation the ordered spherolitic supramolecular structure of matrix PTFE is formed which is characterized micro- and the nanoscale and leads to an increase in the thermal resistance of a modified polymer on (293–353) K. It is established that mechanical activation does not result in noticeable destruction of polytetrafluoroethylene molecular chain, but there are conformational changes which consist in an increase in concentration of the valent and finite CF2 groups that can lead to enhanced physical, mechanical and service properties of the polymer. It is revealed that the main factors that determine tribotechnical and physical and mechanical properties of PTFE are the time of activation and rotating speed of working organs of a mill. It is mathematically proved the practical experimental mode of mechanical activation at which operational characteristics of matrix PTFE are maximum (n = 9000 min.-1, τ = 5 min.). In comparison with non-activated polymer the level of breaking strength has grown by 2,6 times, relative elongation - by 4,3 times, wear resistances – by 1,86 times. Different technological methods of increasing the adhesive interaction between the ingredients of PTFE-composites are investigated. The prospects of using mechanical activation not only of the matrix but also fillers of various chemical nature for improving of operational characteristics of composites are shown. The determining factor of increase in a complex of operational properties of mechanically activated PTFE-composites is forming spherolitic composite structure under the influence of active particles of disperse layered fillers which playing a role of germs of crystallization and formation on a surface of fibers and coke of the interfacial layer of PTFE which contributes to the emergence of a stable spatial cluster of a filler in volume of a matrix of composition and allows to reach the maximum reinforcing effect, thereby, raising strengthening characteristics of the material and its wear resistance. It is revealed that introduction of a binary filler increases wear resistance of the developed composites by (2,6–4,1) times in comparison with two-component composites. The greatest increase in wear resistance at preservation of high values of physical and mechanical properties of PTFE-composites is watched at synergetic effect of application of mechanical activation of a matrix, fillers, their mixing by two-stage mode and use of a binary filler of various chemical nature. The feature of the developed manufacturing technology of PTFE-composites consists in preliminary separate preparation of a matrix and fillers before their mixing by mechanical activation at various modes of the equipment therefore there is an increase in level of their breaking strength by 1,4 times and wear resistances by (3,7–6,0) times in comparison with industrial analogs that increases durability of work of frictional units of the compressor by (1,8–2,3) times. Piston rings and packing seals of piston-type compressors 4ГМ 2,5 У-3,4/2,8-251 are made of developed PTFE-material that successfully passed industrial tests at LLC «Scientific and innovative enterprise SumyPlastPolymer» and they are not worse than the industry samples. Technological process of PTFE-composite production is developed.
Диссертация посвящена созданию композитов триботехнического назначения с повышенными эксплуатационными свойствами на основе механоактивированных ПТФЭ и наполнителей различной химической природы. Предложен подход подготовки матрицы и наполнителей различной химической природы для получения ПТФЭ-композитов путем обоснованного выбора соотношения ингредиентов и технологии их модифицирования. Установлены оптимальные режимы процесса механической активации матричного ПТФЭ, волокнистых и дисперсных наполнителей. Изучено влияние технологических параметров процесса механической активации на структуру, физико-механические и триботехнические свойства ПТФЭ-композита. Из разработанного ПТФЭ-композита изготовлены поршневые кольца и сальниковые уплотнения поршневых компрессоров 4ГМ 2,5 У–3,4/2,8–251, которые успешно прошли промышленные испытания на ООО «Научно-внедренческое предприятие СумыПластПолимер» и по эксплуатационным характеристикам не уступают промышленным образцам.

1. Mkrtichyan D.I. (2017). Vantazhni perevezennya na zaliznychnomu transporti : pidruch. [Freight transportation by rail: textbook.]. Kharkiv: UkrDUZT [in Ukrainian]. 2. Gabrielova T. Yu. (2018). Orhanizatsiya ta tekhnolohiya dostavky spetsialʹnykh katehoriy vantazhiv: pidruchnyk [Organization and technology of delivery of special categories of goods: textbook] Kiev: Kondor [in Ukrainian].
One of the main factors that must be taken into account when developing a design model of the transport and warehousing process is the ability of this process to conduct quality control procedures for its implementation. That is, if the process cannot be controlled, it cannot be managed. It is necessary to take into account the cost of control procedures in relation to the project itself. It is possible that the cost of control will exceed the cost of the project itself, which may make its implementation inexpedient.
Одним з основних факторів, який необхідно враховувати при розробці проектної моделі транспортно-складського процесу, є здатність цього процесу проводити процедури контролю якості для його здійснення. Тобто, якщо процесом не можна керувати, ним не можна керувати. Необхідно враховувати вартість процедур контролю стосовно самого проекту. Можливо, вартість контролю перевищить вартість самого проекту, що може зробити його доцільним здійснення.

В наш час швидко розвивається промисловість. Тож вироблення порошкових дротів що в свою чергу вимагає великої кількості обладнання різного типу. Використання системи в поточному виробництві дозволяє забезпечити виготовлення високоякісного порошкового дроту з гарантованими властивостями, що найбільш точно відповідають вимогам технічної документації. Завдяки новому, більш ефективному технологічному процесу, теоретично можна збільшити продуктивність, швидкість та економічність виготовлення.
Nowadays the industry is developing rapidly. Therefore, powder coils are manufactured, which use a wide variety of types of equipment in their work. The systems used in the current production make it possible to manufacture high quality powder wire with guaranteed power properties, which requires exacting of technical documentation. Thanks to a new, higher technological process, it is theoretically possible to increase the productivity, speed and economy of production.

Роботу виконано на кафедрі ком’пютерно-інтегрованих технологій Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України Захист відбудеться 21 грудня 2020 р. о 08 .00 годині на засіданні екзаменаційної комісії № 24 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул.Руська, 56, навчальний корпус №1, ауд. 403
У роботі було розроблено автоматизовану систему регулювання напруги зварювальної дуги для забезпечення оптимального параметру процесу зварювання та високих якісних характеристик зварного шва. Було проаналізовано основні параметри, які впливають на процес зварювання, розглянуто схеми регулювання напруги дуги та стабільності процесу зварювання. An automated arc voltage control system was developed to ensure the optimal parameter of the welding process and high quality characteristics of the weld. The main parameters influencing the welding process were analyzed, the schemes of arc voltage regulation and stability of the welding process were considered.
ЗМІСТ ВСТУП 6 1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 8 1.1. Характеристика процесу дугового зварювання в захисних газах 8 1.2. Особливості зварювання в захисних газах 10 2 ТЕХНОЛОГІЧНА ЧАСТИНА 16 2.1. Методи регулювання напруги дуги при зварюванні 16 2.2. Регулювання напруги дуги за допомогою дроселя насичення 23 2.3. Регулювання напруги дуги за допомогою рототролу 25 2.4. Схеми з регулюючим трансформатором 27 2.5. Головка з автоматично регульованою швидкістю подачі. 29 2.6. Головка з постійною швидкістю подачі. 32 3 КОНСТРУКТОРСЬКА ЧАСТИНА 36 3.1 Фомалізація поставленої задачі. 36 3.2. Аналіз стійкості розробленої системи автоматичного керування. 39 3.3. Критерій Гурвіца. 41 3.4. Критерій Михайлова. 42 3.5. Критерій Найквіста. 43 3.6. Синтез коригувального пристрою. 44 3.6.1. Побудова бажаної ЛАЧХ системи. 44 3.7. Побудова коригуючого пристрою для системи управління. 48 3.8. Вибір електричного аналога і розрахунок його номіналів. 48 4 НАУКОВО-ДОСЛІДНА ЧАСТИНА 51 5. СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА 56 5.1. Побудова графіків перехідного процесу в скоригованій системі 56 5.2. Побудова області стійкості адаптованої системи 57 6 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ 60 6.1 Технічні рішення з гігієни праці та виробничої санітарії 60 6.1.1 Мікроклімат та склад повітря робочої зони. 60 6.1.2 Виробниче освітлення 62 6.2 Безпека в надзвичайних ситуаціях 64 6.3 Розробка заходів по підвищенню безпеки роботи радіовимірювальних перетворювачів магнітного поля в умовах надзвичайних ситуацій. 65 ОСНОВНІ ВИСНОВКИ КВАЛІФІКАЦІЙНОЇ РОБОТИ МАГІСТРА 67 БІБЛІОГРАФІЯ 68

Роботу виконано на кафедрі ком’пютерно-інтегрованих технологій Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України Захист відбудеться 14 червня 2021 р. о 09 .00 годині на засіданні екзаменаційної комісії № 23 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул.Руська, 56, навчальний корпус №1, ауд. 403
РощенюкЮ.О.Розробка автоматизованої система керування процесом пакування тари у вигляді банок. 151 –автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології. –Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя. –Тернопіль, 2021. Розроблено структурований метод розробки процедур упаковки. Підхід, використаний у цій роботі, забезпечує належне представлення програми. Програма для контролера, отримана із часової діаграми, дозволяє легко модифікувати його на основі вимог виробництва. Розроблено дослідний макет автоматизованої системи контролю упаковки. Усі процеси управління досягаються за допомогою електропневматичних елементів та контролюються програмованим логічним контролером (PLC). Система є високонадійною та гнучкою, оскільки зміну процесу можна провести лише перепрограмувавши логічну схему PLC, а не роблячи перепід’єднання. PLC є гнучкою системою, оскільки вона має спеціальні функції та можливості, такі як зміна значення таймера та лічильника. Таким чином, PLC підходить для швидкого реагування на зміну процесу пакування. Система автоматизації контролю упаковки дозволяє суттєво підвищити ефективність виробничої системи в промисловості. Крім того, метою упаковки є захист консервів для плавного та ефективного транспортування та зберігання з мінімальними пошкодженнями у всіх місцях. Коли процес упаковки буде зроблений добре та якісно це також створить хороший імідж товару. Створення автоматичної системи з приводить до економічного ефекту, який дозволяє знизити витрати на оплатуробочої сили та матеріалу для упаковки.
Roshcheniuk Yu. Development of an automatic control system of bottle-like containers packing. 151 - automation and computer integrated technologies. - Ivan Puliuyi Ternopil National Technical University. - Ternopil, 2021. A structured method for developing packaging procedures has been developed. The approach used in this work ensures a proper presentation of the program. The program for the controller, obtained from the time diagram, allows you to easily modify it based on production requirements. An experimental model of an automated packaging control system has been developed. All control processes are achieved by means of electropneumatic elements and are controlled by the programmable logic controller (PLC). The system is highly reliable and flexible, as the process change can only be done by reprogramming the PLC logic circuit, not by reconnecting. PLC is a flexible system because it has special functions and capabilities, such as changing the value of the timer and counter. Thus, the PLC is suitable for rapid response to changes in the packaging process. The system of automation of control of packing allows to increase essentially efficiency of production system in the industry. In addition, the purpose of packaging is to protect canned food for smooth and efficient transportation and storage with minimal damage in all places. When the packaging process is done well and with quality, it will also create a good image of the product. Creating an automatic system leads to an economic effect that reduces the cost of labor and packaging material.
ЗМІСТ ВСТУП 6 1. АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 8 1.1. Важливість вдосконалення засобів автоматизації для середніх підприємств харчової промисловості 8 1.2. Обрунтування використання програмованих логічних контролерів для автоматизації виробництв середніх розмірів 10 1.3. Огляд автоматизації у пакувальних системах 12 2. ПРОЄКТНА ЧАСТИНА 16 2.1. Опис технологічного процесу 16 2.2. Основні елементи системи 18 2.3 Визначення входів/виходів системи 21 2.4. Схема подій програмованого логічного контролера. 23 3 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА 27 3.1 Електропневматична схема пакувальної системи. 27 3.2. Схема входів-виходів портів плк 28 3.3. Віртуальне реле затримки (пам'ять) 29 3.2 Булева реалізація програми контролера на мові сходинкових діаграм 30 4 БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ, ОСНОВИ ХОРОНИ ПРАЦІ 43 4.1. Загальна характеристика приміщення і робочого місця 44 4.2. Аналіз потенційно небезпечних і шкідливих виробничих факторів на робочому місці 45 ВИСНОВКИ 54 БІБЛІОГРАФІЯ 55

ЗМІСТ ПЕРЕЛІК УМОВНИХ СКОРОЧЕНЬ 31 ВСТУП 33 РОЗДІЛ 1. АНАЛІЗ ПЕРСПЕКТИВНИХ НАПРЯМКІВ ЗАСТОСУВАННЯ КОНСТРУКЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ І ТЕХНОЛОГІЙ ЇХ ПЕРЕРОБКИ В АГРЕГАТАХ ВІТЧИЗНЯНИХ ЦИВІЛЬНИХ ЛІТАКІВ 43 1.1 Основні види і причини руйнування в експлуатації конструктивних елементів вітчизняних цивільних літаків транспортної категорії з металевих сплавів 45 1.1.1 Експлуатаційні руйнування конструктивних елементів з алюмінієвих сплавів 45 1.1.2 Основні види і причини руйнування сталевих деталей і агрегатів вітчизняних літаків 54 1.1.3 Експлуатаційна несуча здатність деталей конструкцій з титанових сплавів 57 1.2 Експлуатаційна несуча здатність конструкцій літаків з полімерних композиційних матеріалів 60 1.3 Огляд і аналіз стану проблеми підвищення експлуатаційних характеристик літака методами порошкової металургії 70 1.3.1 Стратегічні аспекти стану проблеми 70 1.3.2 Тактичні аспекти стану проблеми 79 1.4 Мета і задачі дисертації 81 РОЗДІЛ 2. НАУКОВІ ОСНОВИ ЗАГАЛЬНОЇ МЕТОДОЛОГІЇ ОЦІНКИ ЕФЕКТИВНОСТІ МЕТОДІВ ПОРОШКОВОЇ МЕТАЛУРГІЇ СТОСОВНО ДО ВИКОРИСТАННЯ В АГРЕГАТАХ ЦИВІЛЬНИХ ЛІТАКІВ 85 2.1 Концептуальний підхід до критеріальної оцінки можливості підвищення експлуатаційних характеристик деталей авіаконструкцій, формованих методами порошкової металургії 85 2.2 Метод послідовного розширення повноти критеріальної оцінки ефективності використання спечених порошкових матеріалів в агрегатах авіаконструкцій 97 2.2.1 Спечені порошкові матеріали на основі алюмінію 97 2.2.2 Спечені порошкові матеріали на основі титану 106 Висновки до розділу 2 121 РОЗДІЛ 3. КРИТЕРІАЛЬНІ ОЦІНКИ ПЕРСПЕКТИВНОСТІ РОЗШИРЕНОГО ЗАСТОСУВАННЯ В ВУЗЛАХ І ДЕТАЛЯХ ПЛАНЕРА ЛІТАКА СПЕЧЕНИХ ТРИБОТЕХНІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ 123 3.1 Перспективи заміни антифрикційних матеріалів спеченими порошками в вузлах тертя літаків 123 3.1.1 Загальна характеристика матеріалів триботехнічного призначення 123 3.1.2 Класифікація видів складів антифрикційних матеріалів. Блок-схема формування їх основних класифікаційних характеристик 126 3.1.3 Критеріальні оцінки перспективності заміни антифрикційних матеріалів 134 3.2 Критеріальні оцінки ефективності заміни фрикційних матеріалів у вузлах тертя літаків 140 3.2.1 Загальна характеристика фрикційних матеріалів 140 3.2.2 Класифікація основних видів складів фрикційних матеріалів 141 3.2.3 Синтез основних експлуатаційних характеристик фрикційних матеріалів і критеріальні оцінки ефективності їх заміни 158 Висновки до розділу 3 162 РОЗДІЛ 4. КРИТЕРІАЛЬНА ОЦІНКА ЕФЕКТИВНОСТІ ІОННО-ПЛАЗМОВИХ І ГАЗОТЕРМІЧНИХ ПОРОШКОВИХ ПОКРИТТІВ ДЕТАЛЕЙ 164 4.1 Аналіз ефективності підвищення експлуатаційних характеристик елементів авіаційних конструкцій іонно-плазмовими захисними покриттями 166 4.1.1 Аналіз і синтез структурних особливостей формування вакуумних іонно-плазмових покриттів 166 4.1.2 Закономірності формування моношарових іонноплазмових покриттів. Зміна фазового складу, структури і властивостей та формування службових характеристик покриття 176 4.2 Ефективність газотермічних покриттів 186 4.2.1 Аналіз ефективності застосування газотермічних покриттів для деталей авіаційної техніки 186 4.2.2 Критеріальна оцінка підвищення експлуатаційних характеристик деталей авіаконструкцій з захисними покриттями, що наносяться газотермічними методами 202 Висновки до розділу 4 209 РОЗДІЛ 5. АНАЛІЗ ЕФЕКТИВНОСТІ ПОРОШКОВИХ МАТЕРІАЛІВ І ПОКРИТТІВ У ВУЗЛАХ ТЕРТЯ ВІТЧИЗНЯНИХ ЛІТАКІВ 211 5.1 Підвищення триботехнічних характеристик титанових деталей літаків 211 5.2 Дослідження зносостійких покриттів на основі карбіду вольфраму, що наносяться високошвидкісним газополуменевим методом HVOF, для деталей авіаційного призначення 221 5.3 Ефективність застосування композиційних металокерамічних і металополімерних матеріалів для вузлів тертя вітчизняних цивільних літаків 229 5.4 Дослідження можливостей застосування полімерних зносостійких композитів з наповнювачами з порошкових відходів механічної обробки вуглепластиків 242 Висновки до розділу 5 252 РОЗДІЛ 6. ПРОБЛЕМИ ІНЖЕНЕРНОГО ПРОГНОЗУВАННЯ ЕФЕКТИВНИХ ОБСЯГІВ ЗАСТОСУВАННЯ МАТЕРІАЛІВ ПОРОШКОВОЇ МЕТАЛУРГІЇ В КОНСТРУКЦІЯХ АГРЕГАТІВ ЛІТАКІВ. ВПРОВАДЖЕННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ ДОСЛІДЖЕНЬ 256 6.1 Основи інженерного прогнозування обсягів впровадження порошкових матеріалів в агрегатах літаків 256 6.2 Загальна концепція впровадження, використання і передачі результатів 269 6.3 Впровадження результатів дисертації в навчальний процес профільних вищих навчальних закладів 275 Висновки до розділу 6 276 ЗАГАЛЬНІ ВИСНОВКИ 278 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 283 ДОДАТКИ 312
Дисертацію присвячено розробці концепції підвищення експлуатаційних характеристик конструкцій агрегатів цивільних літаків спеціальними методами порошкової металургії (ПМ). Містить наукові основи загальної методології оцінки ефективності методів ПМ стосовно використання в конструкціях агрегатів літаків; критеріальні оцінки перспективності розширення застосування спечених матеріалів на основі алюмінію та титану; критеріальні оцінки ефективності іонно-плазмових і газо- термічних порошкових покриттів; аналіз ефективності застосування порошкових матеріалів у вузлах тертя; основи інженерного прогнозування ефективних обсягів застосування матеріалів ПМ в авіаційних конструкціях. Синтезовано класифікаційні схеми основних видів складів антифрикційних і фрикційних матеріалів, розроблено блок-схеми формування їх основних експлуатаційних характеристик. Проведено аналіз можливостей підвищення експлуатаційних характеристик деталей з захисними газотермічними порошковими покриттями. Викладено результати впровадження та використання матеріалів дисертації на підприємствах авіакосмічного комплексу України та у вищих навчальних закладах.
Диссертация посвящена разработке концепции повышения эксплуатационных характеристик конструкций агрегатов отечественных гражданских самолетов специальными методами порошковой металлургии (ПМ). Содержит теоретические и практические результаты, включающие в себя: - научные основы общей методологии оценки эффективности методов ПМ применительно к использованию в агрегатах гражданских самолетов; - критериальные оценки перспективности расширения применения в конструкции агрегатов самолетов спеченных порошковых материалов на основе алюминия и титана; - критериальные оценки эффективности ионно-плазменных и газотермических порошковых покрытий деталей авиационных конструкций; - анализ эффективности применения порошковых материалов в узлах трения самолетов; - основы инженерного прогнозирования эффективных объемов применения материалов ПМ в конструкциях агрегатов самолетов. Проведены обзор и анализ мировых тенденций развития гражданских самолетов транспортной категории, выявивший пути повышения эффективности их агрегатов за счет увеличения объема применения в них полимерных композиционных материалов (ПКМ), а также новых материалов и технологий ПМ. Вскрыты причины этого роста: перманентное увеличение функциональных свойств порошковых материалов и их номенклатуры, усиление роли научного обеспечения средствами информационных и компьютерных технологий, а также эффективных конструктивно- технологических решений. Разработаны научные основы общей методологии оценки эффективности методов ПМ, адаптированных к использованию в агрегатах гражданских самолетов, включающие предложенный и реализованный концептуальный подход к критериальной оценке возможностей повышения эксплуатационных характеристик деталей авиаконструкций, формируемых методами ПМ; классификацию эксплуатационных свойств конструкционных материалов, сгруппированных в виде критериев единичного, группового и комплексного уровней, объединенных в интегральный критерий, предопределяющий количественную оценку степени эффективности применения того или иного метода ПМ для формирования деталей авиаконструкций конкретного назначения взамен традиционных способов их изготовления; разработанную блок-схему иерархической структуры критериев, соответствующую правилу деления объема понятий теории классификаций. Предложен метод последовательного расширения полноты критериальной оценки эффективности использования спеченных порошковых материалов в деталях агрегатов авиаконструкций, реализованный для спеченных порошковых материалов на основе алюминиевых и титановых сплавов. Этот метод как составная часть общей научной концепции позволяет последовательно, по мере накопления данных о свойствах заменяющих порошковых сплавов, расширять до потребной степени полноты и достоверности область эффективного внедрения спеченных порошковых алюминиевых и титановых сплавов, охватывая необходимую номенклатуру деталей как по наиболее важным комплексным критериям для тех или иных условий эксплуатации, так и постепенного приближения в прогнозах к интегральному критерию многоуровневой критериальной оценки. Синтезированы классификационные схемы основных видов составов антифрикционных и фрикционных материалов, а также их группы и подгруппы, отличающиеся значениями эксплуатационных характеристик, реализуемых в соответствующих условиях эксплуатации пар трения. Разработаны блок-схемы формирования основных эксплуатационных характеристик антифрикционных и фрикционных материалов, включающие основные и дополнительные функциональные триботехнические свойства, обеспечивающие регламентированные режимы работы соответствующих пар трения, а также взаимосвязанные комплексные свойства, формирующие те или иные групповые и единичные характеристики. На основе исследования фазового состава, текстуры, остаточных напряжений и характеристик субструктуры многокомпонентных ионно-плазменных покрытий установлены кристаллохимические закономерности формирования в них нанокристаллических структурных состояний, обладающих высокими коррозионноизносостойкими свойствами. Проведен анализ возможностей повышения эксплуатационных характеристик деталей авиаконструкций с защитными порошковыми покрытиями, наносимыми газотермическими методами. Разработана принципиальная схема состава комплекса прогнозирования объемов внедрения порошковых конструкционных элементов (ПКЭ) в агрегатах самолета, информационное насыщение которого в перспективе должно обеспечить качество и точность этого прогноза. Установлен характер формирования долгосрочных прогнозов роста объемов параллельного внедрения ПКМ и ПКЭ в агрегатах самолетов как эффективного способа повышения их эксплуатационных характеристик в современных условиях. Изложены результаты внедрения и использования материалов диссертации на ведущих предприятиях авиакосмического комплекса Украины и в высших учебных заведениях.
The dissertation is devoted to the development of the concept of increasing the operational characteristics of civil aircraft units by special methods of powder metallurgy (PM). It contains scientific basics of a general methodology for evaluating the effectiveness of PM methods for use in aircraft unit designs; criterion evaluation of the prospects of expanding the use of sintered powder aluminum-based and titanium-based materials; criterion evaluation of the effectiveness of ion-plasma and gas-thermal powder coatings; analysis of the effectiveness of the use of powder materials at friction units; bases of engineering forecasting of effective volumes of use of PM materials in aircraft structures. The classification schemes of the main types of antifriction and friction materials composites were synthesized, and the block-diagram of the formation of their basic operational characteristics has been developed. The analysis of the possibilities of increasing the operational characteristics of parts with protective gas-thermal powder coatings is carried out. The results of the introduction and use of dissertation materials on the enterprises of the aviation complex of Ukraine and in higher educational institutions are presented.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.02.08 – технология машиностроения. Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016. В диссертации решена народнохозяйственная проблема современного машиностроения, заключающаяся в обеспечении сборки высококачественных соединений из деталей рядового качества в условиях серийного производства. На основе анализа методов получения высокоточных соединений обоснованы принципы построения технологических процессов комплектования и сборки, обеспечивающие требуемую точность в серийном производстве. Предложенные подходы, базирующиеся на использовании информации о действительных размерах деталей, являются общими для изделий среднего машиностроения и исключают незавершенное производство, обеспечивают минимизацию разброса параметров соединений в партии без необходимости повышения точности изготовления сопрягаемых деталей. Предложены новые методы комплектования на основе ранжирования, которые позволяют достичь точности, сравнимой с селективной сборкой. Статистическое моделирование показало технологические преимущества предлагаемых методов комплектования перед селективным комплектованием: отсутствие необходимости в большой серийности – эффективно уже при 10 комплектах, хорошие результаты при 20 – 50 комплектах; уменьшение незавершенного производства; более эффективное уменьшение разброса размеров замыкающего звена размерной цепи; простота компьютерной реализации алгоритма комплектования; устойчивость к изменениям параметров законов распределения размеров и недостаточной точности измерительного прибора, применимость как для двухзвенных, так и для многозвенных соединений. Новые методы комплектования опробованы в условиях производства высокоточных изделий топливной аппаратуры. Универсальная система контроля позволяет давать оценку действительным размерам с точки зрения достигаемой точности, для чего предложено использовать функцию убыли годности. В системе контроля годность размера непрерывно улучшается по мере приближения к оптимальному размеру. Устанавливая диапазоны годности, детали делят на категории качества. Предложенная методика позволяет проводить расчет размерных цепей, гарантирующий требуемую точность замыкающего звена для изделий повышенного качества. Оценку технологического процесса с точки зрения точности размеров предложено проводить при помощи функции плотности распределения годности размеров, которая представляет собой проекцию плотности распределения размера на функцию убыли годности. Усовершенствована статистическая трехпараметрическая модель прочности соединений с натягом, собираемых с термовоздействием, на сдвиг, которая определяет гарантированный нижний предел прочности при малом объеме испытаний. Предложенные оценки позволяют определять параметры модели, методика расчета показателей прочности цилиндрических соединений с натягом на сдвиг апробирована и рекомендуется для изделий средних размеров. Проведенные исследования позволяют сделать вывод, что прочность цилиндрического соединения с натягом, собранного с термовоздействием, при наличии погрешности геометрии формы снижается существенно, до трети. Наиболее неблагоприятна седлообразность, затем овальность и конусообразность, бочкообразность не приводит к существенному снижению. Чем больше габариты соединения, тем меньше влияние погрешности геометрии на прочность соединения с натягом. Рекомендуется более жесткое нормирование погрешности геометрии формы при изготовлении деталей ответственных соединений с натягом. Оно позволяет избежать значительного снижения прочности, так что снижение прочности не превышает 15%. Разработанные подходы к компьютерному моделированию индукционного нагрева деталей позволяют учитывать неравномерный нагрев различных участков детали и получать температурное поле, поле напряжений и деформаций при различных конструкциях индукционных нагревателей. Неравномерный нагрев дает переменные во времени звенья технологической сборочной размерной цепи, учет которых позволяет обеспечить качество сборки высокоточных соединений. Разработанная компьютерная программа для автоматизации процесса комплектования может применяться в условиях производства. Компьютерная программа задает, какие детали нужно взять в каждый комплект для получения соединений наилучшего качества, и приводит численные результаты эффективности комплектования. На основе предложенного комплекса лимитирующих точностных показателей сборки разработан проект стандарта организации «Соединения неразъемные с натягом, собираемые тепловым методом. Общие требования при проектировании, изготовлении и монтаже». В стандарте описаны методы, инструменты и критерии разделения изделий на три категории качества. Результаты исследования апробированы на серийных изделиях и внедрены на машиностроительных предприятиях Украины.
Thesis for granting the Degree of Doctor of Technical sciences in speciality 05.02.08 – Manufacturing engineering. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2016. The thesis has solved a manufacturing problem of modern manufacturing engineering, which is connected to ensuring the assembly of high-quality joints from parts of ordinary quality in conditions of serial production. Considering the use and management of information on the actual size of the parts a method of kitting during the assembly has been proposed, which excludes incomplete production, provides minimization of joint parameters scatter in the party without the necessity of increasing the accuracy in the production of the combined parts. The effectiveness of the method has been thoroughly studied and a conclusion has been made about its applicability in conditions of serial production. An approach which divides the parts into quality categories according to the degree of approximation to the actual size of nominal characteristics has been proposed, and a calculation of dimensional chains based on the mentioned approach has been tested. The efficiency model for a cylindrical joint with pressure has been improved, and the model has been tested on experimental joints. The effect of the shape geometry errors on the efficiency of the joint with pressure assembled with heating has been studied, and advice on modelling the assembly process of joints assembled with heating has been given. The research results have been tested on serial products and implemented at machine-building enterprises of Ukraine.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. У дисертації вирішено народногосподарську проблему сучасного машинобудування, яка полягає в забезпечення складання високоякісних з’єднань із деталей рядової якості в умовах серійного виробництва. На основі використання і управління інформацією про дійсні розміри деталей запропоновано метод комплектування під складання, який виключає незавершене виробництво, забезпечує мінімізацію розкиду параметрів з’єднань в партії без необхідності підвищення точності виготовлення деталей, що сполучаються. Ефективність методу всебічно вивчено і зроблено висновок про його застосовність в умовах серійного виробництва. Запропоновано підхід до поділу деталей на категорії якості на основі ступеня наближення дійсного розміру до рекомендованого конструктором, і випробувано розрахунок розмірних ланцюгів на його основі. Удосконалено модель міцності циліндричного з’єднання з натягом, модель випробувано на експериментальних з’єднаннях. Досліджено вплив похибки геометрії форми на міцність з’єднання з натягом, зібраного з термодією, дано рекомендації з моделювання процесу складання з’єднань, що збираються з нагрівом. Результати досліджень апробовано на серійних виробах і впроваджено на машинобудівних підприємствах України.
Thesis for granting the Degree of Doctor of Technical sciences in speciality 05.02.08 – Manufacturing engineering. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2016. The thesis has solved a manufacturing problem of modern manufacturing engineering, which is connected to ensuring the assembly of high-quality joints from parts of ordinary quality in conditions of serial production. Considering the use and management of information on the actual size of the parts a method of kitting during the assembly has been proposed, which excludes incomplete production, provides minimization of joint parameters scatter in the party without the necessity of increasing the accuracy in the production of the combined parts. The effectiveness of the method has been thoroughly studied and a conclusion has been made about its applicability in conditions of serial production. An approach which divides the parts into quality categories according to the degree of approximation to the actual size of nominal characteristics has been proposed, and a calculation of dimensional chains based on the mentioned approach has been tested. The efficiency model for a cylindrical joint with pressure has been improved, and the model has been tested on experimental joints. The effect of the shape geometry errors on the efficiency of the joint with pressure assembled with heating has been studied, and advice on modelling the assembly process of joints assembled with heating has been given. The research results have been tested on serial products and implemented at machine-building enterprises of Ukraine.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". – Харків, 2018. У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна проблема в об-ласті технології машинобудування: розроблено теоретичні основи та технологічні засоби для підвищення ресурсу роботи нафтогазового обладнання шляхом мікродугового оксидування поверхневого алюмінієвого шару деталей машин. Досліджено напружений стан двошарового покриття під довільно орієнтованим локальним навантаженням, розроблено методику раціонального проектування шаруватого покриття за критеріями міцності покриття та підкладки. Запропоновано модель армування субстрату для підвищення несучої здатності покриття. Розраховано напруження в циліндричній деталі з двошаровим покриттям. Розроблено груповий технологічний процес формування композиційних покриттів комплексним методом із використанням мікродугового оксидування алюмінієвого шару на компактному та напиленому алюмінії. Обґрунтовано вибір алюмінієвих сплавів, сталей та технологій формування заготовок. Розроблено обладнання для мікродугового оксидування, для електродугового напилення покриттів із суцільних дротів та порошків, модернізовано установку для віброелектроіскрового легування. Розроблено методики визначення залишкових напружень в покриттях, електрохімічних вимірювань та корозійні випробовувань і випробовувань на зношування. Обгрунтовано технологічні параметрів процесів відцентрового армування та електродугового напилення заготовок. Оптимізовано технологічні параметри процесу мікродугового оксидування в проточному електроліті для забезпечення показників якості поверхні та точності форми деталей. Вивчено структуру і фазовий склад, фізико-механічні властивості та шорсткість оксидного покриття. Вивчено особливості складання клемових з'єднаннь з неповним охопленням вала. Розроблено варіант теорії цангової гайки з підпружиненими пелюстками. Досліджено складальні напруження в елементах робочого колеса відцентрового вентилятора "диск − конічна оболонка". Запропоновано конструкцію складеного плунжера насоса із різьбовим з'єднанням із клейовим прошарком. Розроблено методику розрахунку припусків на механічну обробку деталей з оксидними покриттями. Оптимізовано режими різання під час алмазного шліфування. Проведено стендові випробовування зміцнених деталей. Запропоновано схему регенерації та утилізації відпрацьованого електроліту.
A thesis submitted to the degree of Grand Doctor of Philosophy in the Technical Sciences, major in 05.02.08 specialty − technology of mechanical engineering. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". − Kharkiv, 2018. The actual scientific and technical problem of the mechanical engineering technology field was solved: the theoretical bases and technological means for oil and gas equipment resource increasing by the plasma electrolytic oxidation of an aluminum layer were developed. The ways of layered coating bearing capacity increasing, formed by the plasma electrolytic oxidation of an aluminum layer, were grounded. The schemes of layered coatings have been developed. The stress-strain state of a two-layer coating under for an arbitrarily oriented local load is studied. The method of rational design of a two-layer coating for local load is developed. The influence of the oxide layer thickness on the resistance of the ceramic-aluminum coating to inculcation is studied. A model of substrate reinforcement – an aluminum base with particles of aluminum oxide – is proposed. An estimation of the oxide coating bearing capacity reinforced layer thickness was carried out and the increase of the bearing capacity of the oxide coating was determined, as well as the robustness of the two-layer aluminum-aluminum oxide coating for bending with the twist of the cylindrical part was estimated. The group technological process of composite coating formation by a complex method with the use of plasma electrolytic oxidation of an aluminum layer has been developed. Studied material selection – aluminum alloys and steels and technologies of forming of blanks – is grounded. Strengthening technologies and equipment for plasma electrolytic oxidation of compact aluminum and aluminum coatings in electrolyte have been developed. An installation for spray coating of composite coatings by an arc method has been developed from the material of continuous wires and powders, which are introduced from the feeder. An installation for vibroelectric doping of the substrate before coating was modernized. Studying methods of coating properties, which allow to determine the level of residual stresses in coatings, to con-duct electrochemical measurements and corrosion tests and tests on hydro- and gas-abrasive deterioration of parts with oxide coatings are developed. The plasma electrolytic oxidation technological parameter influence on the ac-curacy and quality of part surfaces is experimentally studied. The technological parameters of the plasma electrolytic oxidation process in the flowing electrolyte are optimized to ensure the quality of the surface and the accuracy of the shape of the cylindrical parts. The structure and phase composition of the oxide layer formed by the plasma electrolytic oxidation have been studied. Empirical dependencies were obtained for determining the surface roughness after diamond polishing of the oxide coating. The physical and mechanical properties of the oxide coating formed by the plasma electrolytic oxidation, the residual stresses in them, corrosion properties and wear resistance of the formed oxide layer are determined. Electrochemical method determines the level of admissive stresses in parts with coatings. The assembly of components from parts reinforced with the plasma electrolytic oxidation has been studied. The wheel assembling peculiarities of axial fans with clutch joints with a nut are studied. The method of designing a threaded connection with a collar nut is developed. The assembling stresses in the elements of the working wheel of the centrifugal fan – disk – conical shell have been studied. The design of the composite plunger of the pump is proposed: a steel shaft – a working cylinder, which strengthens the plasma electrolytic oxidation of the surface layer. The connection of the steel shaft to the working cylinder is carried out using a threaded connection with the adhesive layer. The method of calculating allowances for mechanical processing of parts with oxide coatings is developed. The cutting modes of round diamond grinding of the oxide coating layer are optimized. The bench testing of parts strengthened by the method of the plasma electrolytic oxidation: protective shaft of shafts of centrifugal pumps, piston rod piston pumps, two-way pumps, compressor pistons. The analysis of harmful factors that arise during the process of the plasma electrolytic oxidation is carried out and the scheme of purification, regeneration and recycling of spent electrolyte is proposed.

Робота виконана на кафедрі автоматизації технологічних процесів і виробництв факультету прикладних інформаційних технологій та електроінженерії Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України. Захист відбудеться «24» червня 2021 р. о 9.00 год. на засіданні екзаменаційної комісії №21 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя
В даній кваліфікаційній роботі автоматизовано технологічний процес об’ємно-вагового дозування і фасування сипучих харчових продуктів з контролем ваги та вологості на базі автомату , який призначений для фасування в пакети з поліетиленової плівки легко-сипучих, помірно-пильних продуктів типу круп. Розробка призначена для модернізації експлуатаційних параметів автомата, а також для покращення його виробничих характеристик.. Автомат призначений для фасування в пакети з поліетиленової плівки легко-сипучих, помірно-пильних продуктів типу круп. Тип автомата - вертикальний, лінійний безперервної дії. Продуктивність теоретична (Вт), уп/хв (в залежності від властивостей продукту і поліетиленової плівки) при фасуванні дозами 0,5 кг – 55, при фасуванні дозами 1,0 кг – 45. Коефіцієнт використання теоретичної продуктивності, К – 80. Регулювання продуктивності – безступінчасте. Спосіб дозування - об’ємний неперервний. Об’єм доз, см3 - . Маса наповненого пакету, кг -0,5; 1,0. Точність дозування, при фасуванні круп ±1%, при фасуванні інших продуктів ±2. Розміри пакета – довжина 140…250 мм, ширина 200 мм. В кваліфікаційній роботі розроблено механізми дозування, фасування та пакування у поліетиленову м’яку тару сипучих харчових продуктів. Спроектована система автоматичного управління автоматом з функціями контролю ваги дозування та вологості дозованого продукту.
In this qualification work the technological process of volume-weight dosing and packing of bulk food products with weight and humidity control on the basis of the automatic machine which is intended for packing in packages from a polyethylene film of easily loose, moderately saw products like groats is automated. The development is designed to upgrade the operating parameters of the machine, as well as to improve its production characteristics .. The automatic machine is intended for packing in packages from a polyethylene film of easily loose, moderately dusty products like groats. Type of machine - vertical, linear continuous action. Theoretical productivity (W), unitary enterprise / min (depending on properties of a product and a polyethylene film) at packing by doses of 0,5 kg - 55, at packing by doses of 1,0 kg - 45. Coefficient of use of theoretical productivity, K - 80. Regulation of productivity - stepless. Dosage method - volumetric continuous. Dose volume, cm3 -. Weight of the filled package, kg -0,5; 1.0. Dosing accuracy, at packing of groats ± 1%, at packing of other products ± 2. Package dimensions - length 140250 mm, width 200 mm. In the qualification work the mechanisms of dosing, packing and packing in polyethylene soft packaging of bulk foodstuffs are developed. The system of automatic control of the automatic machine with functions of control of weight of dosing and humidity of the dosed product is designed.
АНОТАЦІЯ 2 SUMMARY 3 ЗМІСТ 4 ВСТУП 6 1 АНАЛІТИЧНА ЧАСТИНА 8 1.1 Устаткування для упакування продуктів борошномельної, круп'яної і комбікормової промисловості 8 1.2 Автомати для упакування продуктів у готові пакети 8 1.2.1 Автомат Т1-БРА для упакування борошна 8 1.2.2 Автомат А5-БПК-1Б для фасування й упакування крупи 11 1.3 Автомати для виготовлення пакетів та пакування в них харчових сипучих продуктів 14 1.3.1 Автомати А5-АПА-М і А5-АПА-М1 для упакування круп 14 1.3.2 Автомат М1-АРЖ для фасування й упакування круп 18 1.4 Устаткування для упакування сипучих продуктів 20 1.4.1 Машини для упакування в пакети з полімерної плівки. Фасовочно-пакувальний автомат АР5Ж 20 1.4.2 Автомат фасувально-упаковочний А5-АР5-Б 22 2 ПРОЄКТНА ЧАСТИНА 25 2.1 Вступна частина 25 2.2 Призначення і технічні характеристики автомату 25 2.3 Склад виробу 27 2.4 Конструкція і робота автомата 27 2.5 Опис електричної частини приводів автомата МІ-АРЖ 31 2.6 Робота пневмвтичної системи автомату МІ-АРЖ (схема МІ-АРЖ ПЗ) 34 2.7 Порядок монтажу автомату фасувально-пакувального 34 2.8 Підготовка до роботи автомату фасувально-пакувального 35 2.9 Регулювання і налагодження автомату фасувально-пакувального 36 2.10 Технічне обслуговування автомату фасувально-пакувального 37 2.11 Вибір, розрахунок та опис функціональної схеми головного мікропроцесорного комплекту системи керування 38 2.12 Розробка принципової електричної схеми головного мікропроцесорного комплекту системи керування друкованих плат та складальних креслень плат 40 2.12.1 Вибір керуючого елемента — мікропроцесора, обґрунтування вибору 40 2.12.2 Вибір елементів ОЗП та ПЗП, розрахунок необхідного об'єму пам'яті, опис основних характеристик, 43 2.12.3 Вибір елементів для організації системної шини, їх призначення і характеристики 46 2.12.4 Вибір пристроїв вводу/виводу, їх організація та призначення. 51 2.13 Блок контролю вологості та ваги. Контролер РІС 16С62 58 3.14 Вибір систем перетворення – передачі даних та їх узгодження з пристроями виводу системної магістралі. Цифрові системи керування і сполучні шини 63 2.15 РОЗРАХУНКОВА ЧАСТИНА 64 2.15.1 Розробка та розрахунок нестандартних елементів системи керування. Розробка формувача імпульсів 64 3 СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА 72 САПР І РОЗРОБКА ПРОГРАМНОГО ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ. 72 3.1 Розробка керуючих програм для системи керування. 72 3.1.1 Вимоги до керуючих програм. 72 3.1.2 Скидання і початкове встановлення. 72 3.1.3 Програма роботи системи керування. 73 3.1.5 Запуск програми користувача. Організація покрокового виконання програми. 74 3.1.6 Запис програми чи даних в ОЗП. 75 3.1.7 Запис програми в ПЗП. 76 3.1.8 Перевірка складу регістрів. 78 3.1.9 Перевірка складу пам’яті команд. 78 3.1.10 Передача і прийом даних через послідовний порт. 78 3.2 Алгоритм роботи підпрограм опитування датчиків 79 4 БЕЗПЕКА ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ, ОСНОВИ ОХОРОНИ ПРАЦІ 80 4.1 Правила безпеки при експлуатації системи керування та автоматичного контролю автомату пакування 80 4.2 Заходи по зниженню запиленості пакувального цеху. 81 4.3 Розрахунок заземлення 85 ВИСНОВОК 88 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ. 91 ДОДАТКИ 93

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – технологія машинобудування. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут". – Харків, 2018. У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна проблема в області технології машинобудування: розроблено теоретичні основи та технологічні засоби для підвищення ресурсу роботи нафтогазового обладнання шляхом мікро-дугового оксидування поверхневого алюмінієвого шару деталей машин. Досліджено напружений стан двошарового покриття під довільно орієнтованим локальним навантаженням, розроблено методику раціонального проектування шаруватого покриття за критеріями міцності покриття та підкладки. Запропоновано модель армування субстрату для підвищення несучої здатності покриття. Розраховано напруження в циліндричній деталі з двошаровим покриттям. Розроблено груповий технологічний процес формування композиційних покриттів комплексним методом із використанням мікродугового оксидування алюмінієвого шару на компактному та напиленому алюмінії. Обґрунтовано вибір алюмінієвих сплавів, сталей та технологій формування заготовок. Розроблено обладнання для мікродугового оксидування, для електродугового напилення покриттів із суцільних дротів та порошків, модернізовано установку для віброелектроіскрового легування. Розроблено методики визначення залишкових напружень в покриттях, електрохімічних вимірювань та корозійні випробовувань і випробовувань на зношування. Обгрунтовано технологічні параметрів процесів відцентрового армування та електродугового напилення заготовок. Оптимізовано технологічні параметри процесу мікродугового оксидування в проточному електроліті для забезпечення пока-зників якості поверхні та точності форми деталей. Вивчено структуру і фазовий склад, фізико-механічні властивості та шорсткість оксидного покриття. Вивчено особливості складання клемових з'єднаннь з неповним охопленням вала. Розроблено варіант теорії цангової гайки з підпружиненими пелюстками. Досліджено складальні напруження в елементах робочого колеса відцентрового вентилятора "диск − конічна оболонка". Запропоновано конструкцію складеного плунжера насоса із різьбовим з'єднанням із клейовим прошарком. Розроблено методику розрахунку припусків на механічну обробку деталей з оксидними покриттями. Оптимізовано режими різання під час алмазного шліфування. Проведено стендові випробовування зміцнених деталей. Запропоновано схему регенерації та утилізації відпрацьованого електроліту.
A thesis submitted to the degree of Grand Doctor of Philosophy in the Technical Sciences, major in 05.02.08 specialty − technology of mechanical engineering. National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute". − Kharkiv, 2018. The actual scientific and technical problem of the mechanical engineering technology field was solved: the theoretical bases and technological means for oil and gas equipment resource increasing by the plasma electrolytic oxidation of an aluminum layer were developed. The ways of layered coating bearing capacity increasing, formed by the plasma electrolytic oxidation of an aluminum layer, were grounded. The schemes of layered coatings have been developed. The stress-strain state of a two-layer coating under for an arbitrarily oriented local load is studied. The method of rational design of a two-layer coating for local load is developed. The influence of the oxide layer thickness on the resistance of the ceramic-aluminum coating to inculcation is studied. A model of substrate reinforcement – an aluminum base with particles of aluminum oxide - is proposed. An estimation of the oxide coating bearing capacity reinforced layer thickness was carried out and the increase of the bearing capacity of the oxide coating was determined, as well as the robustness of the two-layer aluminum-aluminum oxide coating for bending with the twist of the cylindrical part was estimated. The group technological process of composite coating formation by a complex method with the use of plasma electrolytic oxidation of an aluminum layer has been developed. Studied material selection – aluminum alloys and steels and technologies of forming of blanks – is grounded. Strengthening technologies and equipment for plasma electrolytic oxidation of compact aluminum and aluminum coatings in electrolyte have been developed. An installation for spray coating of composite coatings by an arc method has been developed from the material of continuous wires and powders, which are introduced from the feeder. An installation for vibroelectric doping of the substrate before coating was modernized. Studying methods of coating properties, which allow to determine the level of residual stresses in coatings, to conduct electrochemical measurements and corrosion tests and tests on hydro- and gas-abrasive deterioration of parts with oxide coatings are developed. The plasma electrolytic oxidation technological parameter influence on the accuracy and quality of part surfaces is experimentally studied. The technological parameters of the plasma electrolytic oxidation process in the flowing electrolyte are optimized to ensure the quality of the surface and the accuracy of the shape of the cylindrical parts. The structure and phase composition of the oxide layer formed by the plasma electrolytic oxidation have been studied. Empirical dependencies were obtained for determining the surface roughness after diamond polishing of the oxide coating. The physical and mechanical properties of the oxide coating formed by the plasma electrolytic oxidation, the residual stresses in them, corrosion properties and wear resistance of the formed oxide layer are determined. Electrochemical method determines the level of admissive stresses in parts with coatings. The assembly of components from parts reinforced with the plasma electrolytic oxidation has been studied. The wheel assembling peculiarities of axial fans with clutch joints with a nut are studied. The method of designing a threaded connection with a collar nut is developed. The assembling stresses in the elements of the working wheel of the centrifugal fan – disk – conical shell have been studied. The design of the composite plunger of the pump is proposed: a steel shaft – a working cylinder, which strengthens the plasma electrolytic oxidation of the surface layer. The connection of the steel shaft to the working cylinder is carried out using a threaded connection with the adhesive layer. The method of calculating allowances for mechanical processing of parts with oxide coatings is developed. The cutting modes of round diamond grinding of the oxide coating layer are optimized. The bench testing of parts strengthened by the method of the plasma electrolytic oxidation: protective shaft of shafts of centrifugal pumps, piston rod piston pumps, two-way pumps, compressor pistons. The analysis of harmful factors that arise during the process of the plasma electrolytic oxidation is carried out and the scheme of purification, regeneration and recycling of spent electrolyte is proposed.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05. 16. 04 – Ливарне виробництво. - Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, Київ, 2003. Дисертація присвячена розробці параметрів плавки та обробки розплаву вторинної міді з метою отримання методом безперервного литва заготовок з електропровідністю 55 Сименсів та вище. Досліджено вплив вмісту кисню на властивості вторинної міді, що дозволило визначити залежності електропровідності, межі міцності та відносного подовження при вмісту кисню 0,01 – 0,2 %. Визначено збільшення вмісту кисню на різних етапах плавки металу в індукційній печі під час плавки та обробки розплаву вторинної міді. В дисертації запропоновано технологію отримання кабельно – провідникової продукції з вторинної міді за допомогою горизонтального безперервного лиття, що містить чотири етапи: 1. Плавка вторинної міді з відкритим дзеркалом металу (з вмістом кисню 0,15 - 0,2 %). Це дозволяє рафінувати метал від домішок та знижувати рівноважний вміст водню до меж, що не приводять до з’явлення пор. 2. Наведення флюсу: сода, бура, кварцовий пісок (1:4,5:4,5) для припинення окислення міді, вміст кисню при цьому знижується до 0,05 %. 3. Обробка розплаву міді аргоном та розкислення лігатурою “літій - кальцій” (по 50 % кожного), що дає змогу отримати виливки з міді, щільність яких 8940 кг/м3, та електропровідність більш, ніж 58 Сименсів. Витрати аргону 0,7 - 0,8 м3/т розплаву. 4. Горизонтальне безперервне литво з такими параметрами: - швидкість лиття – 0,48 м/хв; - крок витягування – 40 мм; - тривалість витягування кожного кроку – 4 – 6 с; - тривалість паузи – 5 - 6 с. В результаті розробки нової технології скасовано ряд операцій існуючої технології, що зв’язані з литтям вайербарсів, їх фрезеруванням, прокаткою, термообробкою, тощо. Основні результати роботи знайшли промислове впровадження у плавці та обробці вторинної міді.
Thesis for submitting a Technical science candidate degree on specialty 05. 16. 04 – Foundry production.- Physico-technological Institute of Metals and Alloys of NAS of Ukraine, Kiyv, 2003. This thesis describes the development of melting and treatment for the smelt of secondary copper for the manufacturing bars with 55 Siemens conductance and more using the horizontal continuous casting. The thesis proposes a new technology for the production of a cable-conductor product from secondary copper based on horizontal continuous casting that consists of 4 stages namely: - melting secondary copper with an exposed mirror of metal (copper includes less than 0,15% of oxygen); - flux melting metal (flux consists of: soda, quarts sand, borax (1:4,5:4,5)), the results of copper includes less than 0,05% of oxygen; - the treatment of molten copper by argon and then deoxidizing by an alloy of “lithium-calcium” composition (50% per lach), the results of copper have density of 8940 kg/m3, 58 Siemens electroconductivity (then flow raze of argon then being 0,8 m3/t copper); - horizontal continuous casting with the following parameters: - velocity of casting – 0,48 m/min; - space for drawing – 40 mm; - time for drawing – 4 – 6 s; - time for pause – 5 - 6 s; - the angle of mould inclination to horizon – 15 O. The horizontal continuous casting has been shown to offer many advantages over wirebarce casting. The basic results of the work have found industrial implementation into the melting and treatment of secondary copper.

Роботу виконано на кафедрі конструювання верстатів, інструментів та машин Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки УкраїниЗахист відбудеться 24 грудня 2019 р. о 11.00 годині на засіданні екзаменаційної комісії № 11 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56, навчальний корпус №4, ауд. 101
У дипломній роботі розглянуті питання, які пов'язані із розробкою формоутворюючої структури, моделі функції формоутворення, та моделі векторного балансу точності двошпиндельного вертикального токарного верстата з ЧПК для оцінки впливу на точність оброблених поверхонь похибок положення його вузлів. Вибрано структуру приводу головного руху. Вибрано привідний двигун для приводу головного руху, проведено розрахунок валів та зубчастих коліс. Розроблено конструкцію приводу головного руху верстата. Проведено статичний і динамічний розрахунок шпиндельного вузла. Проведений аналіз досвіду вітчизняних та закордонних наукових шкіл в області точності металорізальних верстатів. Приведена структура моделі вихідної точності верстата та основні етапи варіаційного методу розрахунку його точності. Виходячи із опису процесу формоутворення та координатного коду розроблена формоутворююча структура двошпиндельного вертикального токарного верстата з ЧПК та модель функції формоутворення. Отримано векторний баланс точності двошпиндельного вертикального токарного верстата з ЧПК, який являється варіацією його функції формоутворення. Він дає можливість оцінити вплив на точність оброблених поверхонь похибок положення його вузлів.
The thesis deals with the issues related to the development of the forming structure, the model of the forming function, and the model of the vector balance of accuracy of a NC two-spindle vertical lathe to evaluate the influence on the accuracy of the treated surfaces of the errors of the position of its nodes. The structure of the drive of the main movement is selected. The drive motor was selected to drive the main movement, the shafts and gears were calculated. The design of the drive of the main movement of the machine is developed. The static and dynamic calculation of the spindle assembly was carried out. The experience of domestic and foreign scientific schools in the field of precision metal-cutting machines is analyzed. The structure of the model of the initial accuracy of the machine and the main steps of the variational method of calculating its accuracy are presented. Based on the description of the molding process and the coordinate code, the molding structure of a NC two-spindle vertical lathe and a model of the molding function have been developed. A vector precision balance of a NC two-spindle vertical lathe is obtained, which is a variation of its shape-forming function. It gives an opportunity to evaluate the influence on the accuracy of the treated surfaces of the errors of the position of its nodes.
Вступ; Аналітичний розділ; Формоутворення та вибір раціональної компоновки верстата; Розрахунок і вибір основних технічних характеристик верстата; Проектування шпиндельної бабки верстата; Науково-дослідний розділ; Організаційно-економічний розділ; Охорона праці та безпека в надзвичайних ситуаціях; Екологія; Висновки.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 – Технологія машинобудування. – Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, 2021. Дисертація присвячена розробленню технологічних заходів щодо підвищення якості виготовлення бурових доліт ріжуче-стираючої дії шляхом дослідження та вдосконалення технологічного забезпечення якості виготовлення доліт та використання системного підходу до формування якості. Проаналізовано умови роботи, технологічні процеси та матеріали для виготовлення заготовок корпусів, ніпелів та ріжучих елементів, механічної обробки конічних замкових нарізей доліт ріжуче-стираючої дії та складання доліт. Проведено математичне моделювання взаємодії із гірською породою долота, яке має похибки виготовлення, для визначення кінематичних та силових параметрів його роботи, досліджено вплив похибок виготовлення та складання на величину кінематичних та силових параметрів роботи долота для обґрунтування режимів випробовування доліт. Обґрунтовано способи отримання заготовок корпусів доліт, технологічні режими литва та складання доліт, а також схеми виконання зварних швів для підвищення точності доліт. Досліджено вплив технологічних режимів різання, зміцнення конічних нарізей та методів складання на показники якості бурових доліт. Встановлено емпіричні залежності величин шорсткості від технологічних параметрів різання під час шліфування конічних замкових нарізей на деталях зі сталі та твердого сплаву. Розроблено технологічне оснащення для контролю конічних замкових нарізей та геометричних параметрів доліт зазначеного типу, а також обладнання для стендових випробовувань доліт. Результати досліджень впроваджено у виробництво та навчальний процес.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical Sciences in the specialty 05.02.08 – Mechanical engineering technologies. – Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, 2021. The thesis is devoted to development of measures to improve PDC drill bit quality by technology study and enhancement of PDC drill bit manufacturing and the use of a systematic approach to quality. Operation conditions, technology and materials used for bit’s body, nipples and cutting elements, machining of conical locking threads, and assembling of PDC drill bits are analized. A mathematical modeling of PDC drill bit–rock interaction to specify kinematic and force options of bit’s operation, studying of manufacturing and assembling error effect on kinematic and force options to specify drill bit test modes in order to specify rational technological options are carried out. Methods of blank manufacturing for bit’s body, technological modes of casting and welding, as well as welding schemes to increase drill bit accuracy are grounded. Methods of blank obtaining for PDC drill bits, technological modes of casting and welding, as well as schemes of welding welds to increase the accuracy of drill bits assembly are substantiated. The influence of technological modes of cutting and hardening of conical threads and technological modes of assembling on PDC drill bit quality are studied. Empirical relations of roughness and technological modes of conical thread grinding of steel and hard alloy are specified. The design of the tool for frictional hardening of threads is improved. Technological equipment for control of conical threads and PDC drill bit geometrical parameters, as well as equipment for bench tests of drill bits are developed. The results of researches are implemented in manufacture and educational process.

Forschungsgegenstand: Modellpolymerzusammensetzung für den 3D-Druck. Forschungsgegenstand: Schmelzpunkt, Fluss und Dauer der Verfestigung von Zusammensetzungen in Abhängigkeit von ihrer Zusammensetzung. Der Zweck der Arbeit: Erstellung einer Komposition für die Herstellung von Gussmodellen durch das 3D-Druckverfahren. Forschungsmethoden: Fusion von Komponenten, Analyse der chemischen Zusammensetzung, Bestimmung der Eigenschaften nach allgemein anerkannten Methoden. Ergebnisse der Studie: Die Grundrezeptur der Modellzusammensetzung, bestehend aus drei Komponenten des Polymertyps, wurde entwickelt. Der Schmelzpunkt beträgt 120 ... 130 ° C, die Fließgeschwindigkeit 5 ... 6 mm. Bedeutung der Arbeit: Das Prinzip der Auswahl von Komponenten für die Herstellung von Modellen durch das 3D-Druckverfahren wird definiert und eine benutzerdefinierte Zusammensetzung wird erstellt, die den allgemeinen Anforderungen entspricht. Anwendungsbereiche: Kunst- und Schmuckguss, Herstellung von kleinen durchbrochenen Komplexen durch Konfiguration von Gussteilen aus Legierungen aus Edelmetallen durch Formen auf den ertrinkenden Modellen. Herstellung von Gießereimodellen auf 3D-Druckern. Wirtschaftlichkeit: ein bedingter wirtschaftlicher Effekt von 1000000 USD. Prognostizierte Annahmen: Weitere Verbesserung der Modellzusammensetzung und methode, Überprüfung anderer Polymermaterialien, Erhöhung der Festigkeit.
Об’єкт дослідження: модельна полімерна композиція для 3D-друку. Предмет дослідження: температура плавлення, текучість та тривалість твердіння композицій залежно від їхнього складу. Мета роботи: створення композиції для виготовлення ливарних витоплюваних моделей методом 3D-друку. Методи дослідження: сплавлення компонентів, аналіз хімічного складу, визначення властивостей за загальноприйнятими методиками. Результати дослідження: розроблено базову рецептуру модельної композиції, яка складається із трьох компонентів полімерного типу. Температура плавлення 120…130 °С, текучість 5…6 мм. Значущість роботи: визначено принцип вибору компонентів для виготовлення моделей методом 3D-друку та створено власну композицію, яка відповідає загальним вимогам. Галузі застосування: художнє та ювелірне литво, виготовлення дрібних ажурних складних за конфігурацією виливків із сплавів благородних металів методом лиття за моделями, що витоплюються. Виготовлення ливарних моделей на 3D-принтерах. Економічна ефективність: умовний економічний ефект $ 1.000.000. Прогнозовані припущення: подальше удосконалення модельної композиції та способу її приготування, перевірка інших полімерних матеріалів, підвищення міцності.
Объект исследования: модельная полимерная композиция для 3D-печати. Предмет исследования: температура плавления, текучесть и продолжительность твердения композиций в зависимости от их состава. Цель работы: создание композиции для изготовления литейных выплавляемым моделям методом 3D-печати. Методы исследования: сплавления компонентов, анализ химического состава, определения свойств по общепринятым методикам. Результаты исследования: разработана базовую рецептуру модельной композиции, состоящей из трех компонентов полимерного типа. Температура плавления 120 ... 130 ° С, текучесть 5 ... 6 мм. Значимость работы: определен принцип выбора компонентов для изготовления моделей методом 3D-печати и создана собственная композицию, которая соответствует общим требованиям. Области применения: художественное и ювелирное литье, изготовление мелких ажурных сложных по конфигурации отливок из сплавов благородных металлов методом литья по моделям, вытапливаются. Изготовление литейных моделей на 3D-принтерах. Экономическая эффективность: условный экономический эффект $ 1.000.000. Прогнозируемые предположения: дальнейшее совершенствование модельной композиции и способа ее приготовления, проверка других полимерных материалов, повышение прочности.

Робота виконана на кафедрі автоматизації технологічних процесів і виробництв факультету прикладних інформаційних технологій та електроінженерії Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки України. Захист відбудеться «25» червня 2021 р. о 9.00 год. на засіданні екзаменаційної комісії №21 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя
Дана кваліфікаційній робота складається з таких розділів: – вступу, де проводиться опис автоматизації збору даних та створення графіків для спостереження та контролю показників погоди; – аналітичної частини, в якій проведено аналіз а також порівняння інших готових програмних рішень які використовують інші технології; – проектної частини, в якій проводиться опис роботи автоматизації збору даних та створення графіків для спостереження та контролю показників погоди; – спеціальної частини, в якій приведено опис використаних в дипломній роботі бібліотеки та мови програмування; – безпеки життєдіяльності, основи охорони праці, де подано заходи для забезпечення безпеки роботи з комп'ютером.
This qualification work in the following sections: - introduction, where to describe the automation of data collection and creation of schedules for monitoring and control of weather indicators; - analytical part, which conducts analysis, as well as comparison of other ready-made software solutions that support other technologies; - project part, which describes the work of automation of data collection and creation of schedules for monitoring and control of weather indicators; - special parts, which introduce a description of the library and programming languages used in the thesis; - life safety, basics of labor protection, data submitted to ensure the safety of computer work.
ЗМІCТ 1.1. Internet 10 1.2. World Wide Web 11 1.3. Domain Name System 12 1.4. Uniform Resource Identifier 13 1.5. Uniform Resource Locator 14 1.6. Мережева модель OSI 14 1.7. TCP/IP 15 1.8. Hyper Text Transfer Protocol 15 1.10. HyperText Markup Language 19 1.11. Cascading Style Sheets 20 1.12. JavaScript 21 1.13. Document Object Model 24 1.14. Asynchronous JavaScript And XML 24 1.15. Node Package Manager 25 1.16. Yarn 26 1.17. React 26 1.18. Redux 27 1.19. Функціональне програмування 27 1.20. Git 28 2.1. Створення проекту 30 2.2. Налаштування ESLint 35 2.3. Структура проекту 37 2.4. Ключ для Open Weather 43 2.5. Ключ для Google Maps API 44 3.1. Реалізація вхідної точки додатку 46 3.2. Роутинг та провайдери 46 3.3. Реалізація сторінки з картою 47 3.4. Реалізація сторінки з фотографіями 50 4.1 Аналіз потенційних шкідливих впливів на працівників, що працюють з ЕОМ 57 4.2 Основні вимоги з охорони праці до користувачів ЕОМ та їх робочого місця 60 4.3 Безпечна експлуатація електроустановок та пожежна безпека 62 4.4 Характеристика та розрахунок захисного заземлення електроустановок 65 Висновок Перелік посилань

Дисертація складається з: 115 стор.;11 рис.; 21 табл.; 25 посилань. У проекті проектується ливарний цех потужністю 1000 тонн придатних виливків на рік із такого металу як сплави марок 20Л 25Л 35Л та 40ХЛ. Розробляється технологічний процес виготовлення виливка «Колесо» масою 410 кг з металу марки 35Л та другого виливка «Кришка» масою 0,9 кг з металу марки 25Л. Результати проектування – розроблена технологія виливку «Колесо» литтям у разові піщано-глинясті форми та технологія виливку «Кришка» литтям за моделями, що витоплюються. Виконано технічне планування відділення ливарного цеху та ливарного устаткування. При проектуванні відділеннь проведено аналіз необхідності устаткування, виконано розрахунок організаційних та економічних чинників, результатом яких є обчислення заробітної плати робітників(основних та допоміжних), витрати на амортизацію устаткування та енергетичні ресурси, що застосовуються для прискорення виробничого процесу. Згідно нормативних документів враховано всі заходи щодо безпеки життєдіяльності працівників та приділено увагу до збереження екологічності навколишнього середовища, за допомогою встановлення запобігаючих засобів біля устаткування та встановлення притяжних витяжок в конструкції будівлі та безпосередньо у відділенні фінішних операцій.
The dissertation consists of: 115 pages; 11 figs .; 21 tables; 25 links. The project envisages a foundry with a capacity of 1000 tons of suitable castings per year from such metal as alloys of grades 20L 25L 35L and 40HL. The technological process of making the casting "Wheel" weighing 410 kg from 35L metal and the second casting "Cover" weighing 0.9 kg from 25L metal is being developed. The results of the design – the technology of casting "Wheel" by casting in disposable sand-clay molds and the technology of casting "Cover" by casting on melted models. The technical planning of the foundry department and foundry equipment was performed. When designing the departments, an analysis of the need for equipment, the calculation of organizational and economic factors, the result of which is the calculation of wages (basic and auxiliary), depreciation costs of equipment and energy resources used to accelerate the production process. According to the regulations, all measures for the safety of life of employees are taken into account and attention is paid to preserving the environmental friendliness of the environment by installing precautions near the equipment and installing hoods in the building structure and directly in the finishing department.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.02.08 «Технологія машинобудування». – Тернопільський національний технічний університет імені Івана Пулюя, Тернопіль, 2021. У дисертації вирішено науково-прикладну задачу підвищення працездатності пальців сферичних шарнірів статико-імпульсною обробкою за рахунок формування покращених властивостей зміцненої поверхні. Розроблено теоретичні передумови та проведено ряд експериментальних досліджень, на основі яких запропоновано спосіб біполярного статико-імпульсного зміцнення зовнішніх неповних сферичних та циліндричних поверхонь тіл обертання. Проведено обґрунтування та вибір конструктивно-технологічних параметрів устаткування для статико-імпульсної обробки. Розглянуто вплив технологічних параметрів на величину подачі деформуючого інструмента та побудовано математичні залежності для визначення режимів обробки з врахуванням коефіцієнта перекриття пластичних відбитків. Запропоновано конструкцію генератора механічних імпульсів біполярної дії та проведено розрахунки конструктивно-технологічних параметрів устаткування. Розглянуто цикл роботи генератора механічних імпульсів та побудовано математичну модель його роботи. Розглянуто вплив параметрів процесу статико-імпульсного зміцнення на формування мікропрофілю поверхні. Запропоновано технологічне устаткування та технологію виготовлення деталі типу «палець СШ», річна ефективність від впровадження якої складає 208460 грн у порівнянні з базовою. В результаті проведеної роботи для біполярної статико-імпульсної обробки зовнішніх неповних сферичних та циліндричних поверхонь запропоновано машину модульного типу з числовим програмним керуванням, яка дозволяє варіювати технологічними параметрами обробки.
Ph. D. thesis in Engineering Science by specialty 05.02.08 “Mechanical Engineering Technology”. – Ternopil Ivan Puluj National Technical University, Ternopil, 2021. The dissertation solves the scientific and applied problem of increasing the working capacity of the fingers of spherical joints by static-impulse processing due to the formation of improved properties of the hardened surface. In modern mechanical engineering, spherical sliding hinges are widely used to improve the performance of which it is recommended to harden the working surfaces of the fingers with the possibility of forming a geometrically defined oil-retaining profile. Therefore, the creation of special technological equipment for bipolar static-pulse hardening, the substantiation of the parameters and operating modes, in fact, forms a scientific and applied problem that requires a solution and is relevant for various branches of mechanical engineering. The scope of application and various design options for the execution of spherical hinges, their life cycle is considered, and a classification of factors that affect its performance is presented. A comparative analysis of the requirements for materials for the manufacture of spherical hinge pins is presented. The existing options for the formation of an oil-retaining profile on the outer incomplete spherical surface are considered. The analysis of methods of hardening of spherical surfaces is carried out on the basis of which scientific directions of research are determined and recommendations for the creation of technological equipment of bipolar action are developed. Theoretical prerequisites have been developed and a number of experimental studies have been carried out, on the basis of which a method and scheme of bipolar static-pulse hardening has been proposed. A schematic diagram of the process of bipolar static-pulse processing of incomplete spherical surfaces has been developed, which was taken as the basis for the design of technological equipment. The influence of technological parameters on the value of the deforming tool feed is considered and mathematical dependences are derived to determine the processing modes taking into account the coefficient of overlapping of plastic imprints.

У дисертаційній роботі вирішено актуальну науково-прикладну проблему технології машинобудування – розроблення узагальненого методологічного підходу, що реалізує технологічне успадковування параметрів якості під час вибору структури технологічного процесу виготовлення машинобудівних виробів із врахуванням комплексу властивостей матеріалу, параметрів якості поверхонь і поверхневого шару деталей машин для забезпечення їхніх експлуатаційних характеристик та регламентованих показників надійності відповідно до службового призначення. Обґрунтовано вибір критерію гомогенності матеріалу виробу для аналізу технологічного успадковування регламентованих параметрів його якості під час його виготовлення. Розроблено взаємозв’язки та закономірності у різновидах підсистем системи аналізу формоутворення об’єкта машинобудівного виробництва (PSPAS-системи), які враховують технологічне успадковування параметрів якості виробів за критерієм однорідності матеріалу. Розроблено та реалізовано під час оброблення сталевих і алюмінієвих заготовок виробів методику проєктування технологічних маршрутів оброблення їхніх виконавчих поверхонь із використанням гомогенності (однорідності) матеріалу для аналізу технологічного успадковування властивостей. Адаптовано обладнання об’ємної вібраційної обробки для методу вібраційно-відцентрового оброблення під час виготовлення втулок циліндрових бурових помп НБ-32 із застосуванням принципу ФОП, розроблено технологічне оснащення для його реалізації, що дозволило підвищити у середньому на 65 % середнє напрацювання до відмови віброзміцнених втулок за заміни матеріалу вхідної заготовки із сталей 70, 40Х на сталі 20, 45. Реалізовано методику дослідження технологічного забезпечення параметрів якості виробів як результат технологічного успадковування у технологічній системі «металорізальний верстат – пристрій – інструмент – деталь (заготовка)» під час виготовлення деталей машин.

Дисертація присвячена питанням вдосконалення процесу перервного фрикційного зміцнення плоских поверхонь деталей машин та покращання якості оброблених поверхонь і формування нанокристалічних зміцнених поверхневих шарів. Вперше запропоновано використовувати пристрій зі змінною жорсткістю для закріплення деталей. Розроблено конструкцію інструменту з різною кількістю та шириною поперечних пазів на його робочій частині для забезпечення ударного навантаження зони контакту інструмент-деталь. Розроблено математичні моделі для визначення параметрів термопружності при формуванні нанокристалічного шару. Вперше розроблено математичні моделі динамічних параметрів під час фрикційного зміцнення. Досліджено вплив параметрів зміцнення на формування зміцненого шару, його товщину і твердість, величину залишкових напружень, утворення мікрогеометрії обробленої поверхні. Розроблено і прийнято до впровадження у виробництво технологічні процеси поверхневого зміцнення деталей машин.
В диссертационной работе приведено развитие актуальной научно-технической задачи заключающейся в повышении эксплуатационных свойств деталей машин путем формирования нанокристаллических поверхностных слоев металла и параметров качества упрочненных поверхностей на основании усовершенствования процесса и оснастки прерывистого фрикционного упрочнения деталей машин. Эффективность упрочнения плоских поверхностей деталей повышается путем целенаправленного изменения рабочей поверхности инструмента-диска и использования оснастки с изменяемой жесткостью, а также назначением необходимых режимов обработки. Впервые предложено использовать приспособление со сменной жесткостью для крепления детали. Разработано конструкцию инструмента с разным количеством и шириной поперечных пазов на рабочей части. Разработаны математические модели для определения параметров термоупругости при формировании нанокристаллического поверхностного слоя во время прерывистого фрикционного упрочнения. Показано, что на формирование упрочненного слоя мало влияет количество поперечных пазов на рабочей части инструмента. Ширина паза существенно влияет на температуру нагрева поверхности зоны контакту инструмент-деталь. Впервые разработаны математические модели динамических параметров фрикционного упрочнения плоских поверхностей без и при использовании специального приспособления для изменения жесткости технологической системы. Показано, что при прерывистом упрочнении плоских поверхностей на жестком приспособлении при малом количестве пазов (4-16) и увеличении угловой скорости вращения инструмента динамическая система станка колеблется на частотах близких к резонансным. При использовании приспособления с меньшей жесткостью (60 Н/мкм) резко уменьшаюттся колебательные процессы. Показано, что уменьшение жесткости технологической системы благоприятно влияет на формирование упрочненного слоя и качество обработанной поверхности. При этом увеличивается толщина упрочненного слоя, его микротвердость, величина остаточных напряжений. Представлено экспериментальные исследования параметров качества упрочненных поверхностей. Показано, что нанокристаллический слой наибольшей толщины и твердости, а также с наименьшей волнистостью получается при упрочнении инструментом с поперечными пазами на рабочей части и использованием приспособления с жесткостью 60 Н/мкм. Разработана инженерная методика и написана макропрограмма в среде VBA предназначенная для использования ее в пакете SolidWorks для автоматизированного проектиррования специальной пружины приспособления. Пружины (их количество и геометрические параметры) выбираются в зависимости от требуемой жесткости динамической системы станка. Разработан и принят к внедрению в производство технологический процесс фрикционного упрочнения деталей технологической оснастки.
Dissertation is devoted to improving the process of discontinuous frictional hardening of flat surfaces of machine parts and the quality of machined surfaces and the formation of nanocrystalline hardened surface layers. The work suggests the usage the device with variable stiffness to hold the parts for the first time. The tool with different number and width of transverse slots on its working section to provide impact load of the contact tool-part was design. For determination the thermoelasticity parameters in the formation of nanocrystalline layer mathematical models were developed. The work suggests the usage the mathematical models of dynamic parameters of the frictional hardening the first time. The influence of the hardening parameters for formation the hardened layer, thickness and hardness, value of residual stress, formation microgeometry of machined surface were researched. The technological processes of the superficial hardening of machine parts were developed and implemented.
Робота виконана у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України. Захист відбувся «28» лютого 2013 р. о 1100 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради К 58.052.03 у Тернопільському національному технічному університеті імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56, корп. 2, ауд. 79. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56.

У дисертаційній роботі вирішена актуальна науково-технічна проблема в області технології машинобудування – розроблення технологічного забезпечення підвищення експлуатаційних характеристик деталей машин шляхом формування зміцненого поверхневого шару з нанокристалічною структурою на масивних деталях фрикційним обробленням. Вперше запропоновано технологічний метод формування поверхневих шарів з нанокристалічною структурою у якому поєднується їх високошвидкісне нагрівання і охолодження з інтенсивною пластичною деформацією, яка реалізується використанням інструментів з перервними робочими поверхнями. Розроблені математична модель термопружного стану в поверхневих шарах металу під зоною контакту інструмент-деталь; математичні моделі динамічних процесів під часоброблення плоских і циліндричних поверхонь деталей. Досліджено формування структури, фазового і хімічного стану шарів, параметрів якості оброблених поверхонь і поверхневих шарів, їх вплив на експлуатаційні характеристики, а саме, зносотривкість під час тертя з різними видами мащення і контактному втомному навантаженні. Розроблено і впроваджено у виробництво технологічні процеси поверхневого зміцнення робочих поверхонь деталей машин та технологічного спорядження. В диссертационной работе решена актуальная научно-техническая проблема в области технологии машиностроения - разработка технологического обеспечения повышения эксплуатационных характеристик деталей машин путем формирования упрочненного поверхностного слоя с нанокристаллической структурой на массивных деталях фрикционной обработкой. Впервые предложено технологический метод формирования поверхностных слоев с нанокристаллической структурой в котором сочетается их высокоскоростной нагрев и охлаждения с интенсивной пластической деформацией, которая реализуется использованием инструментов с прерывистыми рабочими поверхностями. Разработанные математическая модель термоупругого состояния в поверхностных слоях металла под зоной контакта инструмент-деталь; математические модели динамических процессов при обработке плоских и цилиндрических поверхностей деталей. Исследовано формирование структуры, фазового и химического состояния слоев, параметров качества обработанных поверхностей и поверхностных слоев, их влияние на эксплуатационные характеристики, а именно, износостойкость при трении с различными видами смазки и контактной усталостной нагрузке. Разработаны и внедрены в производство технологические процессы поверхностного упрочнения рабочих поверхностей деталей машин и технологического оснастки. During friction treatment, due to the high-speed friction of the tool with the part, high temperatures occur in their contact zone, which is higher than the phase transition points. The zone in which thermomechanical processes take place can be divided into three sections: the first is the zone of elevated temperature in front of the thermal energy source; the second – the area of intense thermal energy flow; the third is the zone of intensive cooling, which occurs after the cessation of the thermal energy flow. The mathematical model of the thermoelastic state in the surface layers of metal under the tool-part contact zone, on the basis of the modified theory of thermoelasticity is developed. The main disadvantage of the classical heat resistance theory is the assumption of an infinite rate of heat expansion in the material. To overcome it, Green and Lindsay proposed a modified theory of thermoelasticity (GL-theory), the propagation of thermal conductivity became hyperbolic with the introduction of so-called "relaxation times" parameters. Numerical solutions for different tool groove widths are presented. Also based on the method of determining the temperature by the depth of the sample using the thermocouples, experimental studies of the temperature at three different depths and several passes of the tool with transverse feed were determined. The three-mass model of the surface grinding machine used for flat parts’ frictional treatment is presented, the differential equations of which are written based on Lagrange equations of the second kind. The clamping force of the tool to the part is given as the vertical movement of the spindle head to the part by some value, where the total stiffness corresponds to some value of clamping force, as well as subtraction of movement, which is formed due to grooves on the periphery of the tool. The analysis of numerical solutions shows that the greatest value of the amplitude of the impact occurs when the width of the groove increases and the number of grooves decreases. The frequency response of the machine’ three-mass oscillating system is developed, it is determined that the dangerous number of grooves is 8-10, which can cause resonance. A three-mass model of a lathe is presented, on which instead of the tool-post the special device with an autonomous tool drive for frictional treatment of cylindrical machine parts is installed, the differential equations of which are written based on Lagrange equations of the second kind. The clamping force is given as the movement of the carriage in the horizontal direction to the workpiece by some value, where the total stiffness corresponds to some value of clamping force, as well as subtraction of movement, which is formed due to grooves on the periphery of the tool. The frequency response of the machine’ three-mass oscillating system is developed, it is determined that the dangerous number of grooves is 9-12, which can cause resonance. The change of structure, depth, and also microhardness of surface layers depending on the feed’ type of the technological medium and its structure and type of the tool’ periphery is shown. The redistribution of chemical elements by the depth of the strengthened layer are shown. The phase composition of the surface layers after strengthening and alloying, as well as residual stresses in the strengthened surface layers, are presented. After using various tools, the parts’ surfaces were scanned and then the 3D view of the scanned surfaces, the topography, profiles of waviness and roughness in the longitudinal and transverse directions, peaks count distribution, volumes of the holes or the peaks, textures directions, averaged power spectrum density, textures isotropy, Abbott-Firestone curves, Sk parameters, etc. are investigated. The studies of the friction pairs’ wear resistance according to the "ring-ring" and "ring-insert" schemes of wearing without lubrication, with maximum lubrication, as well as in an oil-abrasive medium were showed. Wear resistance studies were performed for pairs of steel – cast iron, cast iron – cast iron, steel – steel. Experimental studies of the contact strength of the strengthened layers after friction treatment were performed by using the special equipment where a test-sample is mounted, which is run-in by three spring-loaded rollers. The friction treatment technology and microalloying have been tested and new improved results of increased wear resistance of friction pairs after this friction treatment have been obtained.

Робота виконана у Львівському національному аграрному університеті Мініс-терства аграрної політики та продовольства України.Захист відбувся „_17_” _жовтня_ 2013 р. на засіданні спеціалізованої вченої ра-ди Д 58.052.02 у Тернопільському національному технічному університету іме-ні Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56, ауд. 79. З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Тернопільського національного технічного університету імені Івана Пулюя за адресою: 46001, м. Тернопіль, вул. Руська, 56.
Дисертацію присвячено питанням підвищення ефективності технологіч-ного процесу заготівлі сінажу в рулонах обгорнутих полімерною стрічкою, на основі обґрунтування конструктивно-технологічних параметрів обгортача з урахуванням фізико-механічних властивостей рулону сінажної маси та поліме-рної стрічки. Теоретично досліджено: процес перекочування рулону на опорно-приводних роликах, стійкість рулону сінажу під час обгортання полімерною стрічкою та її напружено-деформований стан, обґрунтовано кінематичні, конс-труктивні та режимні параметри обгортача рулонів сінажу. Експериментально досліджено миттєві модулі пружності першого і дру-гого роду рулону сінажної маси і полімерної стрічки та параметри резольвенти інтегрального рівняння, що прийняте як рівняння стану. Встановлено кореля-ційну залежність рівня збереженості корму від кута між осями опорно-приводних роликів та віссю рулону, густини рулону сінажу і зусилля натягу полімерної стрічки. Застосування стаціонарного обгортача рулонів сінажу дасть змогу підви-щити ефективність процесу герметизації налагодженням обгортача на режимні параметри залежно від температури навколишнього середовища, типу полімер-ної стрічки та густини рулону.
Диссертация посвящена вопросам повышения эффективности технологи-ческого процесса заготовки сенажа в рулонах, обвернутых полимерной лентой, на основе оптимизации конструктивно-технологических параметров обматыва-теля с учетом физико-механических свойств рулона сенажной массы и поли-мерной ленты. Теоретически исследованы: процесс перекатывания рулона по опорно-приводным роликам, устойчивость рулона сенажа во время обматыва-ния полимерной лентой и ее напряженно-деформированное состояние, обосно-ваны кинематические, конструктивные и режимные параметры обматывателя рулонов сенажа. Экспериментальными исследованиями рулонов сенажной массы установ-лено, что модуль упругости одноосного сжатия (растяжения) и модуль сдвига зависят как от влажности, так и от плотности и ботанического состава спрессо-ванной растительной массы. Для повышения эффективности процесса гермети-зации и снижения потерь корма модуль Юнга должен быть больше 0,8 МПа, а модуль сдвига - 0,3 МПа. Экспериментально определены параметры уравнения состояния рулона сенажа свидетельствуют о том, что для обеспечения надеж-ного сцепления рулона с опорно-приводными роликами необходимо обеспече-ние плотности рулона более 300 кг/м3. Экспериментально полученные парамет-ры уравнения состояния полимерных лент свидетельствуют о том, что для обе-их типов лент с увеличением температуры окружающей среды свыше 313 К механические характеристики ухудшаются, что не позволяет осуществлять обертывание рулонов сенажа с усилием натяжения ленты свыше 100 Н. Применение стационарного обматывателя рулонов сенажа дает возмож-ность повысить эффективность процесса герметизации налаживанием его на режимные параметры в зависимости от температуры окружающей среды, типа полимерной ленты и плотности рулона.
Dissertation deals with the questions of efficiency increase of technological process of haylage purveyance in bale wrapped up by a polymeric tape, on the basis of grounding the structural and technological parameters of wrapper with taking into account of the physical and mechanical properties of wrapper bale of haylage mass and polymeric tape. Following elements are theoretically researched: process of bale rolling on support-rotating rollers, stableness of haylage bale during polymeric tape packing and the tensely-deformed state of tape, and also the kinematics, structural and regime parameters of haylage wrapper bale are grounded. The instantaneous modules of resiliency of the first and second type of haylage mass bale and polymeric tape are experimentally researched, and also the parameters of resolvent of integral equalization which is accepted as the state equalization. The cross-correlation dependence of feed conservation level on a corner between the sup-port-rotating rollers axes and bale axis, haylage bale density and force of polymeric tape tension are determined. The stationary haylage bale wrapper using gives an opportunity to increase the effectiveness of technological process of tightening by wrapper setting up on regime parameters depending on an environment temperature, type of polymeric tape and bale density.

Дисертація присвячена вирішенню науково-технічної задачі з розробки нових багатокомпонентних сплавів, які мають поліпшені властивості. Вивчено вплив концентрації вихідних елементів на фазовий склад, мікроструктуру та фізико-механічні властивості сплавів системи Сr-Ni-Co-Fe-Cu-Al. Розроблено шестикомпонентний сплав CrMnFeCoNi2Cu з високими показниками деформованості. Досліджено вплив деформації цього сплаву на фазовий склад, текстуру, мікроструктуру, фізико-механічні властивості та показано високу термічну стабільність цих показників. Визначено умови утворення -фази в багатокомпонентних сплавах. На їх основі розроблено систему сплавів, які містять -фазу, досліджено фазовий склад, мікроструктуру, фізико-механічні властивості та зносостійкість.
Dissertation is devoted to the solution of scientific and technical problem on finding of the new multicomponent alloys, having dipped properties. The features of the structure and properties of high-entropy alloys of Cr-Al-Fe-Co- Ni-Cu-Mn-V. The effect of additional doping on their phase composition, microstructure and physical and mechanical properties. Developed six component alloy CrMnFeCoNi2Cu with high deformability. The influence of strain on alloy phase composition, texture, microstructure, physical and mechanical properties and high thermal stability shown in these figures. The conditions of formation of -phase multicomponent alloys. Based on these conditions, the system of alloys containing -phase studied their phase composition, microstructure, physical and mechanical properties and wear resistance.
Диссертация посвящена решению научно-технической задачи по разработке высокоэнтропийных сплавов с улучшенными свойствами. Сплавы получены аргонно-дуговой плавкой и исследованы рентгеноструктурным анализом, растровой электронной микроскопией с локальным рентгеноспектральным анализом, оптической микроскопией, энергодисперсионным рентгенофлуоресцентным анализом, микроиндентированием. Были проведены испытания на износостойкость согласно ГОСТ 23.208-79. В работе впервые систематически исследовано и определено влияние содержания элементов на сплавы системы Cr-Al-Fe-Co-Ni-Cu. Исследованы фазовый состав, микроструктура, физико-механические свойства и распределение элементов между структурными составляющими. Все сплавы, данной системы, характеризуются высокой твердостью, которая не присущая ни одному из исходных компонентов. Показано, что во всем исследованном концентрационном интервале изменения содержания элементов, вследствие высокой энтропии смешения, образуются только фазы на основе неупорядоченных твердых растворов замещения с ОЦК- и ГЦК-структурами, а также твердый раствор на основе фазы упорядоченной по типу В2. Показано, что в данной системе тип кристаллической решётки твердого раствора определяется средней электронной концентрацией исходных компонентов. Элементы, повышающие среднюю электронную концентрацию (Cu, Ni, Co), способствуют образованию твердого раствора на основе фазы с ГЦК-структурой, понижающие (Al, Cr) – твердого раствора на основе фазы с ОЦК-структурой. Элементы, не влияющие на среднюю электронную концентрацию (Fe), к его однофазному состоянию не приводят. Разработан сплав CrMnFeCoNi2Cu способен деформироваться холодной прокаткой на большие степени деформации без появления трещин или надрывов. Деформация осуществлялась путем последовательной прокатки на станах ДУО-500, ДУО-300, и КВАРТО-100, при комнатной температуре. Показано, что при деформации возрастает его микротвердость, а модуль Юнга остается постоянным после деформации на 70 %. Фазовый состав сплава в литом состоянии состоит из двух твердых растворов на основе фаз с ГЦК-структурами. По мере увеличения степени деформации количество твердого раствора на основе фазы с ГЦК1- структурой уменьшается. Холодная прокатка разработанного сплава приводит к изменению текстуры литья в текстуру прокатки, которая подобна к текстуре прокатки ГЦК-металлов и сплавов. Проведенные отжиги показали высокую термическую стабильность фазового состава, структуры и физико-механических свойств. Так, микротвердость и модуль Юнга сплава деформированного на 98 %, снизились до показателей в литом состоянии только после двухчасового отжига при Т= 1473 К, что составляет (0,97 Тплавл). Отжиг данного сплава в литом и деформированном на 80 % состоянии, при температуре 1073 К и выше, способствует гомогенизации и образованию одного твердого раствора на основе фазы с ГЦК-структурой вместо двух. Отжиг свыше 1273 К, сплава деформированного на 98 %, приводит к выделению по границам зерен ГЦК1 фазовой составляющей. Изменение микротвердости от среднего размера зерен подчиняется соотношению Холла-Петча. Определены условия формирования многокомпонентной -фазы типа (FeCr) в системе V-Сr-Mn-Fe-Co-Ni. Получены сплавы данной системы, исследованы их фазовый состав, микроструктура и физико-механические свойства. Определена износостойкость сплавов VСrMnFeCoNi2, VСrMnFeCoNi1,5, VСrMnFeCoNi при трении об нежестко закрепленные абразивные частицы. Показано, что износостойкость сплава VСrMnFeCoNi близка к промышленному наплавочному материалу Т-590.

Об’єкт проектування – чавуноливарний цех з розробленням технологічних процесів виготовлення виливків різної маси литтям у разові піщано-глинясті форми. Метою проекту є визначення технологічних параметрів та складання опису виробництва виливка; розроблення і обґрунтування етапів приготування рідкого сплаву; технологічне планування і проектування ливарного цеху. Розроблений технологічний процес виготовлення виливка може бути рекомендований як типовий при виробництві чавуних виливків середньої складності в умовах дрібносерійного і великосерійного виробництва. Попередніми розрахунками економічних показників прийнятих проектних рішень установлено економічну доцільність використання запропонованих процесів. Розроблено організаційну схему роботи ливарного цеху та заходи, спрямовані на усунення небезпечних та шкідливих чинників.
The design object is an iron foundry with the development of technological processes for the production of castings of various masses by casting into one-off sand-clay forms. The aim of the project is to determine the technological parameters and compile a description of the production of the casting; development and justification of the stage of preparation of the liquid alloy; technological planning and design of a foundry. The technological process of casting manufacturing has been developed can be recommended as typical for the production of iron castings of medium complexity in small-scale and large-scale production. Preliminary calculations of the economic indicators of the adopted design decisions established the economic feasibility of using the proposed processes. An organizational chart of the foundry’s work and measures aimed at eliminating dangerous and harmful factors have been developed.
Объект проектирования - чугунолитейный цех с разработкой технологических процессов изготовления отливок различной массы литьем в разовые песчано-глинистые формы. Целью проекта является определение технологических параметров и составления описания производства отливки; разработка и обоснование этапе приготовлении жидкого сплава; технологическое планирование и проектирование литейного цеха. Разработан технологический процесс изготовления отливки может быть рекомендован как типичный при производстве чугунных отливок средней сложности в условиях мелкосерийного и крупносерийного производства. Предварительным расчетам экономических показателей принятых проектных решений установлено экономическую целесообразность использования предложенных процессов. Разработана организационная схема работы литейного цеха и меры, направленные на устранение опасных и вредных факторов.

Dissertação de mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química)
A Química é uma ciência que se tem vindo a desenvolver ao longo dos séculos, a qual tem uma importância vital para o desenvolvimento da humanidade. Esta encontra-se presente nalgumas aplicações do quotidiano, tais como, ecologia, medicina, combustíveis entre outras. A escolha do tema abordado neste relatório surge no contexto da unidade 3 do programa oficial de Química do 12º ano, homolgado em novembro de 2004 “os materiais”, com especial relevância os materiais plásticos, e também devido a um gosto pessoal pelo conhecimento do tema em estudo. Destaca-se ainda o fato da curiosidade e interesse manifestos pelos alunos com quem tive oportunidade de trabalhar. Fizeram trabalhos de grupo de especial interesse relacionados com o reaproveitamento dos materiais, de forma a rentabilizar os recursos existentes na escola em cada ano letivo. Nesta sequência é brevemente discutida numa primeira fase, a natureza dos compostos orgânicos, referidos os grupos funcionais mais comuns e alguns tipos de reacções existentes entre estes visando obter os materiais plásticos, e sua aplicação nas diversas áreas. De seguida, faz-se uma abordagem histórica aos polímeros, algumas das reacções que ocorrem entre eles e a classificação dos mesmos. Sendo o plástico responsável pelo enorme volume de detritos, refere-se a reciclagem como uma das medidas mais utilizada para o reaproveitamento de materiais plásticos, após o seu tempo de vida útil. Assim, descreve-se os diferentes tipos de reciclagem e o modo como permitem o reaproveitamento de resíduos sólidos, tendo como finalidade a produção de novos materiais plásticos e sua reutilização. Por último, faz-se referência às atividades laboratoriais propostas no programa oficial, visando a realização das mesmas por parte dos alunos, com a minha colaboração. Salienta-se o contributo que o envolvimento na realização das atividades laboratoriais tem para a aquisição e aplicação de conhecimentos por parte dos alunos do ensino secundário.
Chemistry is a science that has developed over the centuries, which is of vital importance for the development of humanity. This is present in certain applications, such as ecology, medicine, among other fuels. The choice of the topic covered in this report comes in the context of unit 3 of the official program of Chemistry in 12th grade, approved in November 2004 "materials" with special relevance in plastic materials, and also due to a personal fondness by knowledge of the subject under study. Note also that the curiosity and interest manifested by the students with whom I had the opportunity to work. They did work group of special interest related to the reuse of materials in order to capitalize on existing resources in each school in the school year. This sequence is briefly discussed initially, the nature of the organic compounds mentioned functional groups and some of the most common types of reactions exist between them, used to obtain the plastic material, and their application in various fields. Then, it is a historical approach to polymers, some of the reactions that occur between them and classifying them. Being the plastic responsable for the large amount of waste, relates to recycling as one of the most used for the recycling of plastics materials after its life-cycle. Thus, describes the different types of recycling and how allow the reuse of solid, intended for the production of new plastics and reuse. Finally, reference is made to laboratory activities proposed in the official program, aimed at meeting them by the students, with my collaboration. It emphasizes the contribution that involvement in carrying out laboratory activities, have for the acquisition and application of knowledge by the students of secondary education.

Dissertação de mestrado em Técnicas de Caracterização e Análise Química
A globalização do mercado, assim como o modo de vida cada vez mais agitado dos consumidores tem contribuído significativamente para o crescimento da indústria das embalagens alimentares. O desenvolvimento de embalagens poliméricas com propriedades antimicrobianas temse revelado um fator preponderante no aumento do tempo de vida, segurança e qualidade dos alimentos. Num ambiente industrial, a incorporação de agentes antimicrobianos em polímeros pode compreender a utilização de processos térmicos como fusão, extrusão e injeção por molde. Contudo, a utilização deste tipo de processos limita a seleção dos agentes antimicrobianos, uma vez que estes devem possuir elevada estabilidade térmica. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver filmes compósitos com propriedades antimicrobianas para aplicação em embalagens alimentares. As propriedades antimicrobianas dos filmes compósitos de polietileno foram obtidas através da incorporação do zeólito Y, estrutura termicamente estável, permutado com um ou dois iões metálicos, tais como: prata, cobre e zinco. Estes materiais, zeólitos modificados e filmes compósitos, foram caracterizados por diversas técnicas analíticas tais como: microscopia eletrónica de varrimento acoplado com EDX, espetroscopia de infravermelho com transformada de Fourier, espetroscopia fotoelectrónica de raios-X, difração de raios-X e análises químicas. Foram também submetidos a ensaios para avaliação das suas propriedades antimicrobianas utilizando como microrganismos indicadores de sensibilidade as bactérias Escherichia coli (gram-negativa) e Bacillus subtilis (gram-positiva) e as leveduras Candida albicans e Saccarohmyces cerevisiae. A atividade antimicrobiana dos zeólitos foi avaliada através da contagem do número de unidades formadoras de colónias registadas na sua presença; por sua vez, nos filmes compósitos, recorreu-se a uma adaptação do teste de difusão em placa para detetar a formação de halos de inibição do crescimento microbiano em torno do compósito. A caracterização morfológica e estrutural dos zeólitos monometálicos e bimetálicos mostraram que a inserção de iões metálicos não alterou a integridade da estrutura cristalina. Os ensaios de atividade antimicrobiana demonstraram que os zeólitos ZnAgY 0,025 M e ZnAgY 0,05 M exibem essa propriedade a partir de uma concentração mínima de 0,1 mg/mL contra as bactérias e de 0,3 mg/mL contra as leveduras testadas. Os zeólitos AgY 0,05 M; ZnAgY 0,025 M e ZnAgY 0,05 M foram incorporados nas percentagens de 1, 3 e 5 % (p/p) no filme de polietileno. Apenas os filmes compósitos com 3 e 5 % de amostras zeolíticas apresentaram atividade antimicrobiana. Perante estes resultados, os filmes compósitos revelaram-se bastante promissores em termos de controlo microbiano.
Market globalization as well as consumers way of life has contributed significantly to the growth of the food packaging industry. The development of polymeric packaging with antimicrobial properties has proved a major factor in extending food shelf life, safety and quality. In an industrial environment, the incorporation of antimicrobial agents in polymers may comprise the use of processes such as heat fusion, extrusion and injection molding. However, the use of such processes limits the selection of antimicrobial agents, since they must have high thermal stability. In this context, this study aims to develop composites with antimicrobial properties for application in food packaging. The antimicrobial properties of the composite films of polyethylene were obtained by incorporation of the zeolite Y, porous stable structure, exchanged with one or two metal ions such as silver, copper and zinc. These materials, modified zeolites and composite films were characterized by various analytical techniques such as scanning electron microscopy with EDX, Fourier transformed infrared spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy, X-ray diffraction and chemical analyzes. The antimicrobial properties of these materials were investigated on bacteria - Escherichia coli (Gram negative) and Bacillus subtilis (Gram positive) - and yeast - Candida albicans and Saccarohmyces cerevisiae. The antimicrobial activity of zeolites was assessed by counting the number of colony forming units obtained in its presence. In turn, an adaptation of the plate diffusion test was used to detect antimicrobial properties of the composite films, through the formation of growth inhibition zones around the composite. The morphological and structural characterization of monometal and bimetal zeolites showed that the inclusion of metal ions did not change the integrity of the crystalline structure. In antibacterial activity assays the zeolites ZnAgY 0.025 M and ZnAgY 0.05 M exhibited MIC values of 0.1 mg/ml against bacteria and 0.3 mg/mL against yeast. Zeolites Agy 0.05 M, ZnAgY 0.025 M and ZnAgY 0.05 M were added in ratios of 1, 3 and 5% (wt/wt) in a polyethylene film. Only the composite films with 3 and 5% of modified zeolite samples showed antimicrobial activity. Given these results, the composite films have proved very promising in terms of microbial control.

Dissertação de mestrado em Química Medicinal
Nos últimos anos, o Homem tem‐se debatido com uma preocupação crescente no que respeita à preservação do meio ambiente e à utilização de fontes de energia renováveis. Nos países desenvolvidos e em crescente desenvolvimento, a poluição causada por polímeros sintéticos tem assumido proporções consideradas perigosas para o meio ambiente e consequentemente para a saúde do indivíduo. Como tal, estudos têm sido desenvolvidos estudos de modo a alcançar alternativas ao uso destes materiais e ultrapassar este flagelo da sociedade actual. O objectivo deste trabalho é desenvolver sintetizar in‐situ novos nanocompósitos poliméricos biodegradáveis baseados em materiais híbridos, através do processo sol‐gel, para aplicação em embalagens médicas. O trabalho iniciou‐se com a pesquisa bibliográfica sobre o tema a estudar. Tendo em conta a literatura encontrada na área dos materiais híbridos orgânicos – inorgânicos, sintetizados pelo método sol‐gel, o polímero biodegradável escolhido para a síntese do material foi a Poli(ε‐caprolactona) (PCL), assim como o respectivo compostos modelo, acetato de metilo. O precursor inorgânico escolhido, para a incorporação da matriz inorgânica no material orgânico, foi o n‐butóxido de titânio (Ti(OBu)4). Após seleccionados os materiais, os híbridos foram sintetizados através do método sol‐gel, utilizando para estudo inicial o composto modelo do polímero escolhido inicialmente. Através deste procedimento, usando o composto modelo, foi possível estudar de forma mais simples as reacções e a estrutura química do híbrido formado, prevendo assim o mecanismo que ocorrerá na presença da macromolécula, o polímero. Por último, procedeu‐se à síntese do híbrido orgânico – inorgânico com o PCL. Os nanocompósitos sintetizados foram caracterizados morfológica e estruturalmente, através de técnicas de análise espectroscópica (FTIR e NMR, 1H e 13C), estrutural (Difracção de raio‐X), de superfícies (SEM e XPS), térmica (TGA, DSC) e química (EA). Estes materiais foram também submetidos a testes de biodegradabilidade.
In the last years, the Humanity has been concerned about preservation of the environment and the use of energy renewable sources. In developed countries, the pollution caused by synthetic polymers has grown in a dangerous way causing serious problems to the environment and Human’s health. Therefore, studies have been developed in order to reach alternatives to the use of these materials and overcome this scourge in current society. The goal of this work is to develop in‐situ, new biodegradable polymeric nanocomposites based on hybrid materials through the sol‐gel process, to be applied in medical packaging. The investigation started with bibliographic research about this subject. Based on the literature found in hybrid organic – inorganic area, synthesised by sol‐gel method, the biodegradable polymer chosen for the synthesis was Poly(ε‐ caprolactone) (PCL), as its model compound methyl acetate. The inorganic precursor, for incorporation of inorganic matrix into organic material, was Titanium n‐butoxide (Ti(OBu)4). After materials selection, the hybrids are synthesized by sol‐gel method, using for initial study the model compound of polymer chosen before. Through this procedure using model compound, it was possible to study, simply, the reaction and chemical structure of the formed hybrid and foreseeing the mechanism occurred in the presence of macromolecule, the polymer. Finally, was synthesised the hybrid organic – inorganic with polymer, PCL. The nanocomposite was characterized morphologic and structurally, using several techniques, such as spectroscopy analysis (FTIR and NMR, 1H and 13C), structural (X‐ray diffraction), surface (SEM e XPS), thermal (TGA, DSC) and chemical (EA). The biodegradability of these materials was also evaluated.
Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT)
Projecto PTDC/AMB/73854/2006,

Dissertação de Mestrado - Projecto e Fabrico de Moldes
Os projectistas de moldes reúnem um conjunto de conhecimentos de áreas diversificadas. Devem ser capazes de, a partir objecto a injectar, derivar os requisitos funcionais que o molde deve cumprir e compreender de que forma estes se irão relacionar com os diversos factores que condicionam o processamento dos materiais termoplásticos. Devem ser capazes de transformar esses requisitos em especificações de fabrico que garantam o correcto funcionamento do molde. Essas especificações serão, necessariamente, obtidas com as tecnologias disponíveis, de forma rápida e económica. Esta actividade de optimização é a essência da engenharia e é indispensável para garantir que as decisões e escolhas tomadas desde o início de todo o processo sejam as mais acertadas, de modo a minimizar o tempo necessário ao desenvolvimento e concretização dos projectos. A utilização de tecnologias de fabrico inovadoras e novos materiais para a obtenção de componentes de moldes de injecção, e em particular dos blocos moldantes, coloca novos desafios á indústria de fabrico de moldes. É necessário compreender os limites de aplicabilidade bem como as novas possibilidades e soluções que essas novas tecnologias e materiais podem oferecer. A dissertação apresentada foi um percurso através do tema projecto e fabrico de moldes, direccionado a tecnologias e metodologias alternativas. Dado um artigo em termoplástico injectado, foi fabricado um molde de injecção sensorizado, construído de acordo com uma estratégia híbrida, utilizando tecnologia convencional para os elementos da estrutura e uma tecnologia oriunda da prototipagem rápida, para os blocos moldantes. Foram utilizadas ferramentas informáticas de projecto para a previsão do desempenho do molde. Das experiências realizadas foram retiradas diversas conclusões que pretendem contribuir para a melhoria do projecto de moldes híbridos.
Mould designers have different knowledge from very different domains. They must be able to derive, from a part to be injected, the functional requirements of the mould and understand the relation between these requirements and the different factors involved in plastic processing. They should transform these requirements into manufacturing specifications which will assure correct mould functioning. Such specifications are, necessarily, obtained with available technolo’ in a fast and economic way. This optimization activity is the essence of engineering and it is essential to ensure that the decisions and options made from project start are the right ones, minimizing the time needed to develop and implement any project. The use of new and innovative manufacturing technologies and materials for the production of mould components and particularly moulding inserts opens new challenges to the mould making industry. lt is essential to understand the limitations of these new technologies and also the new possibilities they unleash. This is a study on mould design and manufacturing, aimed at new technologies and methodologies. Given an injected part, an instrumented mould was fabricated resorting to a hybrid manufacturing strategy. Conventional technologies were used on the mould structure and rapid prototyping technology was used to produce the moulding inserts. Computational tools were used to predict the mould performance. The conclusions of this study aim to improve hybrid mould design.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica
Este trabalho apresenta o estudo, desenvolvimento e conceção de um sistema de aplicação de carga para um forno de vazio para soldadura por pressuring diffusion welding. Com este trabalho pretende-se efetuar um upgrade a um forno de vazio já existente. O processo de união conduzido no estado sólido, designado por pressuring diffusion welding (PDW), é uma variante da soldadura por difusão (SD). Nas juntas obtidas por PDW, a força aplicadas aos materiais a ligar varia sinusoidalmente no decorrer do processo, em vez de ser mantida constante como na SD. O PDW produz juntas de elevada resistência mecânica, em virtude de promover a rotura da película de óxidos durante os instantes iniciais do processo. Como foi referido anteriormente, pretende-se efetuar um upgrade a um forno de vazio já existente, que é utilizado para SD, para que efetue PDW, devendo ser capaz de aplicar cargas cíclicas de 70 N a 15 kN a uma frequência de operação de 0,5 a 5 Hz. A execução deste trabalho levou à realização de várias fases, as quais serão descritas de seguida. Inicialmente, tendo em conta as especificações e a ergonomia, efetuou-se o estudo e a conceção da solução mais adequada para a estrutura do forno de vazio. Posteriormente, realizou-se uma pesquisa em torno dos componentes necessários para o sistema de aplicação de carga e sistema de medição. Esta pesquisa resultou na seleção dos componentes que se mais se adequam às especificações exigidas. Uma vez já selecionados os componentes, foi necessário montá-los na estrutura de forma correta. De seguida, desenvolveu-se um programa no editor LabVIEW®, com a funcionalidade de comandar e controlar todo o equipamento. Assim, torna-se possível alterar variáveis como a força a ser aplicada e a frequência de operação. Finalmente, realizaram-se uma série de ensaios com os quais se pretendia verificar se para uma determinada frequência e um determinado intervalo de forças é possível a carga ser aplicada de forma cíclica e sinusoidal. É importante salientar, que a altura do atuador pneumático foi um fator de grande influência nos resultados obtidos, uma vez que foi sendo alterada desde a altura normal de trabalho a 6 bar até à altura mínima de trabalho. (Anexo – A) Com isto pretende-se obter um sistema de aplicação de carga que obedeça as especificações e garanta que a carga é aplicada de forma cíclica e sinusoidal.
This essay presents the study, development and conceptions of one application charge system to a vacuum furnace to welding by pressuring diffusion welding. With essay we pretend to make upgrade in an existing vacuum furnace. The bonding process conducted in the solid state, designated by pressuring diffusion welding (PDW) is a variant of diffusion welding (SD). PDW joints obtained, by the force applied to the materials to connect varies sinusoidally throughout the process, rather than being held constant as in SD. The PDW joints, produces high mechanical strength due to promote rupture of the oxide film during the early stages of the process. As previously stated, is intended to make an upgrade to an existing vacuum furnace, which is used to SD that make PDW and should be capable of applying the cyclic loads of 70 N to 15 kN an operating frequency of 0.5 to 5 Hz. The execution of this essay led to several stages, which will be described. Initially, taking in concern the specifications and ergonomics, we performed a conception study and the most appropriate solution for the structure of the vacuum furnace. Subsequently, a research was conducted around the system components necessary for the load application and measuring system. This research resulted in the selection of the components that best fit the specifications required. After we have selected the components, it was necessary to mount them in the structure correctly. Then, we developed a program in LabVIEW ® editor with the command and control functionality of all equipment. So, it becomes possible to change variables as the force being applied and the operating frequency. Finally, we performed a series of tests, to which it was intended to verify for a given frequency and a given range of loading forces can be applied cyclically and sinusoidal. Importantly, the height of the pneumatic actuator was a factor of great influence on the results once that has been changed since the height of normal working hours to 6 bar minimum working height. (Annex - A)

Tese de mestrado em Projecto e Fabrico de Moldes
Os processos de prototipagem rápida (RP-Rapid Prototyping) têm permitido a introdução de peças mais rapidamente no mercado e o fabrico de protótipos ou de pequenas séries com custos reduzidos. As ferramentas de prototipagem rápida (RP) surgiram no final dos anos 80 e permitem construir modelos 3D muito rapidamente. A Estereolitografia (SL) foi patenteada em 1986 pela empresa 3D Systems, sendo o processo de prototipagem rápida mais utilizado. Devido à sua boa precisão, a estereolitografia tem sido bastante utilizada no fabrico de protótipos funcionais e no fabrico indirecto de ferramentas. Quanto à utilização da estereolitografia directamente em moldes de injecção, este não tem sido muito utilizado. A sua durabilidade é inferior à dos moldes metálicos e o seu custo é elevado. A baixa condutibilidade térmica destes moldes implica ciclos muito longos. A diminuição da resistência mecânica com o aumento da temperatura pode conduzir à deterioração e mesmo à destruição do molde. Aspectos construtivos como a geometria das peças, ângulos de saída e formas do ataque, que no caso dos moldes de aço são conhecidas, nestes moldes assumem uma muito maior importância. Apesar de existirem trabalhos nesta área, estes não são conclusivos quanto à durabilidade dos moldes em função do material, da geometria e dos parâmetros de injecção. Para evitar a falha dos moldes de estereolitografia logo nas primeiras injecções e prolongar a sua vida útil, é necessário uma boa compreensão do comportamento destes moldes. Os métodos de previsão podem reduzir o risco de falha destes moldes, no entanto, a sua utilização necessita de validação experimental. Neste trabalho foram construídos postiços em alumínio e inseridos num molde já existente. Nestes postiços, existem caixas para alojar postiços mais pequenos fabricados por estereolitografia. Foram construídos postiços por estereolitografia para 3 diferentes geometrias. Foram injectadas peças em 2 materiais diferentes e as temperaturas durante o processo foram monitorizadas, para poderem ser comparadas com os valores obtidos pelas simulações utilizando o software Algor.
Rapid Prototyping processes have allowed the rapid introduction of parts in the market and the production of prototypes or small series with reduced costs. Rapid Prototyping tools was introduced in the end of the 80s and made possible to build 3D models in a very short period of time. Stereolithography patent was registered in 1986 by the company 3D, being the most used Rapid Prototyping process. Due to its accurate precision, Stereolithography has been widely used to manufacture functional prototypes as well as in the indirect production of tools. On the other hand Stereolithography has not been used directly in direct tooling of injection moulds because its durability is inferior to the metallic moulds and costs are higher. The low thermal conductibility of these moulds implies longer cycles. The decrease of the mechanical resistance with increase of the temperature may lead to the mould deterioration or even to its destruction. Designing aspects such as parts geometry, draft angles and gates, which in steel moulds are widely known, assume in this kind of moulds a bigger importance. Although there are several studies on this area, they are not conclusive in aspects like moulds durability in the light of material, geometry and injection parameters. To avoid the malfunction of a Stereolithography moulds in the first mouldings and to extend its useful life, it is necessary a deeper study of these moulds behaviour. Simulation methods may reduce the failure risk, however, its use needs experimental validation. To carry out this study, aluminium inserts were built to be inserted in an already existent mould. These inserts have housings to accommodate smaller inserts manufactured using Stereolithography method. Stereolithography inserts were built in three different geometries. Two different materials were use in the injection moulding production and the temperatures were monitored during the whole process and compared with values obtained by simulation in software Algor.

Dissertação de Mestrado em Engenharia Industrial
Dada a necessidade das empresas se tornarem cada vez mais competitivas e eficientes, estas procuram munir-se, permanentemente, de ferramentas que proporcionem melhorias constantes e significativas. O planeamento da produção desempenha um papel fulcral para atingir esses objectivos. O presente trabalho consiste no desenvolvimento de um modelo e ferramenta, para a programação de produção numa Fundição, incidindo sobre a coordenação complexa dos processos de moldação e fusão, processos iniciais de produção, que, depois de cumpridos, rapidamente os produtos são convertidos no estado final. A abordagem consiste num planeamento em duas fases: agrupamento das encomendas em fusões e agrupamento das fusões em dias de processamento. O modelo é resolvido com recurso ao Problema de Empacotamento (Bin Packing Problem), para a primeira fase, e Problema da Mochila (Knapsack Problem), para a segunda fase. As afectações baseiam-se em algoritmos construtivos e a possibilidade de melhoria da qualidade da solução é avaliada através duma primeira iteração dum algoritmo de pesquisa local. A ferramenta foi desenvolvida em Microsoft Office Excel 2007, com recurso a linguagem em Visual Basic for Applications. Os resultados são bastantes bons sendo consideravelmente melhores que os obtidos na produção real, para a mesma lista de encomendas. A ocupação da fusão é completa, com consumo de todas as moldações disponíveis, quando as encomendas prioritárias assim o permitam. Contudo, é no critério de programação que o algoritmo mais se distingue: segundo um critério bem definido, o programa considera primeiro as encomendas prioritárias, em contrapartida à produção real, na qual não existe um critério de programação bem definido. Identificam-se, ainda, as situações em que a moldação ou a fusão constituem o estrangulamento do processo produtivo, para as capacidades actuais. Este trabalho constitui o princípio de muitos outros estudos que podem ser desenvolvidos para a programação da produção, mais especificamente na indústria da Fundição, onde incidiu, mas também noutras indústrias que se caracterizem por processos que dependam da cadência e libertação de componentes provenientes de processos anteriores.
Nowadays, by the need of competitiveness and effectiveness, companies try, constantly, to provide themselves with such mechanisms that give them frequently improvements. The production planning plays an important role in achieving such goals. In this study is proposed and implemented a model for the scheduling problem in a Foundry of iron and steel castings, by the scheduling of the molding and melting processes. Such processes are in the beginning of the production process and are responsible for the most impediments to the natural production flow. In the approach developed there are two sequential planning steps: in the first, the orders are packed into bins that represent the melting batches, in the second, the batches, from the first step, are packed into knapsacks that represent the days of production. So, the model is solved with the Bin Packing Problem for the first step and with the Knapsack Problem for the second step. Constructive algorithms are used and a first iteration of a local search is implemented to try to improve the quality of the solutions. The program is developed in Microsoft Office Excel 2007, with the Visual Basic for Applications language. The results are very good, being even better than the foundry’s own practice, for the same list of orders. The capacity of the melting process is all used and the molds produced too, when the priority orders do allow it. Nevertheless, it is in terms of programming criterion that the algorithm is even better: by a criterion well defined, the program, taking into account the model restrictions, considers first the priority orders. In opposite the real production doesn’t have a well defined criterion. It is also studied the situations where the molding process or the melting process becomes the bottleneck of the process, for the actual capacity of those two processes. This study is the beginning of many others studies that could be developed for the production scheduling of Foundries, or many others companies that have processes that depend on parts released by others processes.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica
Qualquer um faz investimentos, se tiver capital para isso, porém mantê-los requer sempre conhecimentos, cultura e atitude. Uma organização, hoje em dia, tem como responsabilidade acrescida a manutenção das suas máquinas ou infraestruturas, cuidando dos seus bens. A conjuntura atual assim o obriga, cada vez mais, a rentabilizar os recursos ao máximo. A engenharia de manutenção tem então um papel importantíssimo na capacidade de uma empresa se manter competitiva no mercado. Na presente dissertação de mestrado é exposto o trabalho realizado durante um estágio efetuado numa empresa de fundição sedeada em Braga. O trabalho baseou-se na implementação de um plano de manutenção preventiva, a partir do estado atual do sector na empresa, essencialmente sob a forma de manutenção corretiva. A estratégia utilizada pelo departamento de manutenção teve que ser mudada, visto o tamanho e complexidade da empresa ter crescido nos tempos recentes. A manutenção preventiva foi desenvolvida, assim como a própria gestão da manutenção, criando-se metodologias, onde antes eram inexistentes, para os registos de intervenções e todas as outras ações decorrentes. Houve um trabalho de melhoramento na organização das diferentes áreas da manutenção, incluindo a gestão de stocks, acompanhado por um desenvolvimento do módulo de manutenção num sistema ERP. A empresa já utilizava este sistema, não dando contudo uso ao módulo de manutenção, já que este não ia de encontro às suas necessidades. Foram criados indicadores de manutenção o que permitiu pela primeira vez a sua determinação e cálculo, bem como uma avaliação da manutenção e equipamentos sob o domínio desta, o que em última instância, com as devidas ações corretivas, traduz-se numa melhoria contínua. No final deste trabalho, conclui-se que os objetivos iniciais foram todos cumpridos, estando em crer terem-se conseguido inclusivamente outros objetivos não estabelecidos.
If you have the capital, you can make investments, but to keep them it requires knowledge, culture and attitude. Nowadays, an organization has the added responsibility of maintaining their machines or infrastructure, taking care of their property. The current situation requires to increasingly make the resources most profitable. Then the maintenance engineering has a role in the ability of a company to stay competitive in the market. In this dissertation is exposed the work done during an internship at a foundry company based in Braga. The work was based on the implementation of a preventive maintenance plan, being this company working primarily in the form of corrective maintenance. The strategy used by the maintenance department wasn't the best for the size and complexity of the company. Preventive maintenance was developed as well as the maintenance management, creating methodologies which were previously nonexistent for the records of interventions and all other necessary actions. There was an improvement work in the organization of the maintenance different areas, including inventory. There was also a development of the maintenance module in the ERP system. The company was already using the ERP system, not yet giving use to the maintenance module, since this didn't meet the company needs. Maintenance indicators never before calculated, were created. This allowing an assessment of maintenance and equipment, which as a last resort, with appropriate corrective action, results into continuous improvement. At the end of this work, it is concluded that the initial goals were all met, having gone further than anticipated.

Dissertação de mestrado em Engenharia Industrial
No contexto industrial actual, onde a competitividade é “feroz” e exige que as empresas sejam cada vez mais flexíveis e dinâmicas, as filosofias de melhoria contínua têm que ser utilizadas para a empresa se manter competitiva. A utilização da metodologia 6-Sigma, para ser bem-sucedida, pressupõe a criação de condições ao nível da liderança, inovação, criatividade e comunicação para depois se passar ao nível da formação e se atinja a motivação generalizada. O primeiro sinal de que uma empresa está preparada para iniciar de forma estruturada e planeada a utilização das ferramentas 6-Sigma é quando percebe a verdadeira dimensão do desperdício inerente à má qualidade. Muitas vezes, as empresas estão de tal forma submersas em problemas que ocupam tempo e recursos basicamente a “apagar os fogos” do dia-à-dia, não conseguindo sequer recolher dados que lhe permitam construir um simples Pareto. A recolha de dados é essencial, pois da sua veracidade e qualidade depende o sucesso de um projecto 6-Sigma. Este estudo demonstra cabalmente que é extremamente importante sabermos a capabilidade do aparelho inspecção, seja ele humano ou uma máquina. Esta dissertação demonstra ainda com um caso prático, os benefícios da aplicação da metodologia 6-Sigma, tanto ao nível dos indicadores de qualidade e financeiros, como em termos de motivação dos colaboradores. Num processo de soldadura reflow onde os índices de qualidade apresentam valores superiores aos 4-Sigma (menos do que 6500 falhas por cada 1.000.000 de rádios), não é possível dar passos seguros em direcção aos 6-Sigma sem uma cultura de melhoria contínua que atravessa a empresa transversalmente e aposta fortemente na formação. Esta aposta na formação não pode cingir-se apenas aos elementos chave da organização, mas sim a todos os colaboradores. Os pontos fortes e os menos fortes da filosofia 6-Sigma são dissecados de forma tão clara quanto possível, para que se possa facilmente comparar com outros métodos de melhoria contínua existentes. Não é focada a possibilidade da não utilização de nenhum método de melhoria contínua, já que isso significa um “suicídio” para a empresa a curto prazo.
In the current industrial reality, where competitiveness is vicious and companies are required to be more flexible and dynamic, continuous improvement philosophies will cease to be an option. The utilization of the 6-Sigma methodology, in order to be a success, presumes the creation of very good conditions in terms of leadership, innovation, creativity, and communication in order to then crossover into the training level and achieves overall motivation. The first indication that a company is prepared to initiate, in a structured and planned way, the utilization of the 6-Sigma tools is when it truly understands the real dimension of the inherent waste of bad quality. Many times companies are so deep involved with problems that they spend time and resources basically putting out day-to-day fires unable to, at the very least, gather data that will allow them to build a simple Pareto. The gathering of data is essential. The success of a 6-Sigma project depends on the authenticity and quality of that data. This study conclusively demonstrates that it is extremely important to know the capability of the subject matter being measured, whether it is a human or a machine. This dissertation using a practical case demonstrates the benefits of applying the 6-Sigma methodology, at the quality and financial levels as well as in terms of employee motivation. On a soldering (welding) reflow process where the quality ratings present values superior to those of the 4 sigma (less than 6500 failures per 1.000.000 radios), it is not possible to take secure steps toward 6 sigma without a continuous improvement culture across the whole company and without a strong investment in training. This training cannot be limited to key elements of the organization but rather to all employees. The strong points and the not so strong points of the 6-Sigma philosophy will be analyzed as clearly as possible, so that it can be easily compared to other continuous improvement methods. The possibility of not using any continuous improvement method isn’t considered here, as this would basically be suicidal for the company in the short term.

Dissertação de mestrado em Ciências – Formação Contínua de Professores (área de especialização em Física e Química)
O volume de embalagens e produtos descartáveis aumentou significativamente nas últimas décadas. Se por um lado estas embalagens facilitam o transporte e asseguram as condições de conservação e higiene dos produtos, por outro, provocam problemas com a qualidade e quantidade de resíduos produzidos, uma vez que estes na sua maioria não são biodegradáveis e são de difícil destruição. Na sequência desta problemática surge a reciclagem como tentativa de minimizar os malefícios ambientais que surgiram com o uso massivo de embalagens. Com o presente trabalho pretendeu-se identificar quais os principais polímeros que constituem os resíduos/embalagens mais consumidos numa escola, estudar as condições que a Escola Secundária de Ponte de Lima oferece para a reciclagem, avaliar a sensibilidade dos alunos face ao tema e compreender a importância do trabalho experimental na aquisição de conhecimentos. Todos estes parâmetros têm como objetivo comum dar um contributo na abordagem da Unidade 3: Plásticos, Vidros e Novos Materiais do programa da disciplina de Química 12º ano, lecionado atualmente. Nesse sentido procedeu-se à recolha de resíduos/embalagens de ecopontos amarelo da escola (embalagens de iogurte sólido, iogurte líquido, mousse de chocolate, garrafa de água, creme das mãos, isolante de fio condutor e palhinha de sumo) os quais foram posteriormente avaliados através de testes físico-químicos, espectroscopia de infravermelho e calorimetria diferencial de varrimento, de forma a serem identificados os principais polímeros constituintes dos resíduos/embalagens. Comprovou-se que os polímeros utilizados são: poli(estireno), poli(tereftalato de etilo), poli(etileno) de alta e baixa densidade, poli(propileno) e poli(cloreto de vinilo). Paralelamente aplicou-se o trabalho laboratorial de identificação de polímeros por testes físico-químicos em contexto de sala de aula, com as duas turmas de 12.º ano de Química da Escola Secundária de Ponte de Lima. De forma a avaliar a utilidade da atividade laboratorial na aquisição de conhecimentos, aplicou-se o mesmo inquérito antes e após a atividade, tendo-se verificado um aumento de 28 % nas respostas corretas no segundo inquérito face ao primeiro. Foi possível concluir que a atividade laboratorial é, sem dúvida, um excelente meio para o desenvolvimento da competência de aprender.
The volume of packaging and disposable products has increased significantly in recent decades. If, on one hand, this facilitates transport packaging and storage conditions, ensure product hygiene and, secondly, cause problems with the quality and amount of waste, since they mostly are not biodegradable and are difficult to destroy. Following this issue arises recycling as an attempt to minimize the environmental harm that arose with massive use of packaging. The present work aimed to identify which major polymers that constitute waste packaging are more consumed in school, study the conditions that the High School of Ponte de Lima offers for recycling, to evaluate the sensitivity of the same students face and understand the importance of experimental work in knowledge acquisition. All these parameters have the common objective to contribute in addressing the Unit 3: Plastics, Glass and New Materials from the syllabus of Chemistry 12th year, currently taught. Accordingly proceeded to collect waste packaging of yellow ecopoints (packs of yoghurt solid, liquid yogurt, chocolate mousse, water bottle, hand cream, insulating thread and straw juice) which were subsequently evaluated through physico-chemical, infrared spectroscopy and differential scanning calorimetry, in order to identify the major constituents of the waste polymer package. It was shown that the polymers used are: poly(styrene), poly(ethylene terephthalate), poly(ethylene) of high and low density, poly(propylene) and poly(vinyl chloride). Alongside applied the laboratory work of identifying polymers by physico-chemical tests in the classroom, with two classes of Chemistry 12th year of High School of Ponte de Lima. In order to evaluate the usefulness of laboratory activity in the acquisition of knowledge, we applied the same survey before and after it, having been a 28 % increase in correct answers in the second compared to the first survey. It was concluded that the laboratory activity is undoubtedly an excellent way to develop the competence to learn.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia e Gestão Industrial
Este projeto de investigação centrou-se na conceção, implementação e análise das implicações de um novo sistema de orçamentação numa empresa produtora de embalagens e material plástico flexível para embalagem (flexible packaging). A gestão de custos compreende a conceção, implementação e utilização de diversas práticas e sistemas. Os sistemas de custeio têm a tarefa de processar, classificar e imputar os custos aos objetos de custo. Deste modo, os sistemas de custeio são sistemas de informação e de suporte à tomada da decisão nas empresas. Por outro lado, os sistemas de orçamentação incluem os conceitos, procedimentos, modelos e algoritmos de cálculo que suportam a cotação ou licitação de um produto ou encomenda. A empresa estudada produz unicamente por encomenda. Apesar das diversas semelhanças entre os diferentes produtos finais, estes são customizados à medida das especificações do cliente. Neste projeto de investigação adotou-se uma metodologia investigação-ação a qual conduziu ao desenvolvimento de um sistema de orçamentação com a capacidade de controlo de custos, devido à criação de fichas de custos apropriadas, o qual permite à empresa a comparação dos preços com os custos reais, assim como oferece um mapa de resultados com informação de suporte à tomada de decisão. A Ficha de Custos desenvolvida permite um orçamento rápido e de elevada precisão e caracteriza-se por uma elevada versatilidade respondendo às diferentes características das várias encomendas possíveis. Por outro lado, através do Mapa de Resultados, é possível demonstrar e explicar os custos e as margens da empresa e a contribuição das diferentes encomendas para o resultado global.
This research project focuses on the design, implementation and analysis of the implications of a new budget system in a manufacturing company of packages and flexible plastic materials for packaging. Cost managing comprises the design, implementation and the use of several practices and systems. Costing systems have the purpose of process, classify and assign costs to cost objects. In this way, costing systems are information systems and decision-making support systems in the companies. On the other hand, product budget systems include concepts, procedures, models and computation algorithms which support the cotation or bidding of a product or an order. The studied company produces only on a job order system basis. Although all the similarities between the products, these are customized according to the clients’ specifications. This research project followed an action-research methodology that led to the development of a product budget system, with cost control capabilities, due to the creation of appropriated cost sheets that allows the company to match the orders bids with the real costs as well as a map of results with valuable information for decision making. The Cost Sheet allows fast and accurate budgeting and it is characterized by a high versatility responding to the different characteristics of the various possible orders. Furthermore, through the Map of Results, it is possible to demonstrate and explain the costs and margins of the company and the contribution of the different orders for the overall result.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia e Gestão Industrial
O mercado da tecnologia automóvel está cada vez mais global e competitivo caraterizando-se, na atualidade, pela produção em grande escala de artigos de elevado valor acrescentado. Neste contexto, uma melhoria logística pode traduzir-se em poupanças substanciais para as empresas. Por outro lado, questões de falta de qualidade podem traduzirse em custos avultados. Assim, a eficiência da gestão da cadeia de abastecimento e a qualidade dos produtos surgem como fatores cruciais para a manutenção da competitividade das empresas. Neste relatório é apresentado um projeto de investigação, realizado na empresa Bosch Car Multimedia Portugal S.A., que assenta em duas áreas distintas dos seus processos logísticos: embalagem de fornecedor e rastreabilidade do produto. No que diz respeito à embalagem, o projeto incidiu na melhoria do processo de gestão de embalagem retornável e implementação com fornecedores nacionais. Relativamente à rastreabilidade do produto, o projeto focou-se na identificação rastreável de componentes, incidindo na melhoria e normalização do processo de implementação de Mat-Label. Todos os materiais que vão para a produção na Fábrica de Braga devem seguir obrigatoriamente em caixas de dimensão standard com propriedades protetoras ESD (Electrostaticdischarge) e sem a presença de cartão, pois este liberta partículas. A embalagem retornável é usada atualmente no abastecimento de apenas algumas peças de fornecedores nacionais, as restantes são abastecidas em caixas de cartão sofrendo o processo de reembalamento interno. O projeto iniciou-se com uma revisão crítica da literatura disponível, incidindo na análise dos diversos conceitos, técnicas, abordagens e tendências atuais. No que diz respeito à embalagem retornável, a bibliografia existente é escassa tendo sido complementada com informação proveniente de outras fábricas a laborar em ambientes semelhantes. De seguida foi efetuado um levantamento exaustivo de todas as peças de fornecedores nacionais nos armazéns da Bosch Car Multimedia Portugal S.A., com o objetivo de se perceber em quais seria viável a alteração da embalagem e quais os benefícios associados. Foi também realizada uma análise completa ao sistema de gestão da embalagem retornável, focando as atenções na gestão do abastecimento aos fornecedores, na preparação interna da embalagem e no controlo do fluxo de caixas. Seguidamente foi iniciada a implementação para as peças identificadas como mais relevantes e iniciadas as alterações necessárias à gestão dos fluxos da embalagem retornável. Relativamente ao projeto da Rastreabilidade, este incidiu numa fase inicial apenas nos componentes SMD (SurfaceMountDevices)e PCB (Printed Card Board) e nos novos produtos. Atualmente, todas as bobines de SMD sofrem, no momento da receção de materiais, uma demorada operação de colocação de uma etiqueta chamada Reel-ID que torna possível conhecer exatamente o seu percurso dentro da fábrica. A empresa estipulou que a partir do momento em que 70% dos componentes dessem entrada com Mat-Label, a operação de colocação da Reel-ID seria eliminada, sendo colocada somente uma Mat-Label interna nas bobines sem Mat-Label de fornecedor. Num fase inicial a empresa apontou para um objetivo mínimo de 70% das Bobines de SMD e PCB a ser fornecidos com Mat-Label até ao final do ano, porém foi traçado para este projeto um objetivo mais ambicioso de 90%. Após a revisão bibliográfica e a realização de diversas reuniões, foi definido o que seria uma Mat-Label válida, procedendo-se de seguida a uma análise do estado dos fornecedores no que toca à utilização da Mat-Label e à definição de uma estratégia de implementação, que se revelou eficaz.
The automobile technology market is increasingly global and competitive being characterized nowadays by the large-scale production of high value-added products. In this context, improved logistics can result in substantial savings for companies. Moreover, issues of poor quality can result in high costs. So, the efficiency of supply chain management and products quality emerge as crucial factors to maintaining the competitiveness of enterprises. In this report is presented a research project conducted at Bosch Car Multimedia Portugal S.A. company, which is based on two distinct areas of its logistics processes: supplier packaging and product traceability. Regarding to packaging, the project focused on the improvement of the management process of returnable packaging and the implementation with national suppliers. Regarding traceability of the product, the project focused on the traceable identification of components, focusing on improving and standardizing the implementation process of Mat-Label. All materials that go for production into the Braga’s plant should undergo mandatory in standard size boxes with ESD (Electrostaticdischarge) protective properties and without the presence of card, because this releases particles. A returnable packaging is currently used only in certain pieces of national suppliers. The rest are supplied in carton boxes, being then repacking. The project began with a critical review of the available literature by focusing on analysis of several concepts, techniques, approaches and current trends. Regarding to returnable packaging, the existent bibliography is sparse being supplemented with information from other factories operation in similar environments. Then was made an exhaustive survey of all the pieces supplied by national suppliers at Bosch Car Multimedia Portugal SA warehouses, aiming to realize in which it would be feasible to change the packaging and which are the associated benefits. It was also performed a complete analysis of the management system of returnable packaging, focusing attention on supply management providers, in preparing internal packing and flow control boxes. Then began the implementation for pieces identified as most relevant and initiated the necessary changes to the management of flows of returnable packaging. Regarding the traceability project, this focused, at an early stage, only in SMD (SurfaceMountDevices) and PCB (Printed Card Board) components and new products. Currently, all SMD reels have at the time of the receipt of materials, a time-consuming operation of placing a label called reel-ID, which makes possible to know exactly its path inside the plant. The company stipulated that from the moment when 70% of the components would enter with Mat-Label, this operation would be eliminated, only being placed an internal Mat- Label on reels without Mat-label from supplier. In an initial stage the company pointed to a goal of at least 70% of reels of SMD and PCB to be provided with Mat-Label by the end of the year. However was outlined to this project a more ambitious goal of 90%. After the bibliographic reviewing and the realization of several meetings, it was decided that would be a valid Mat-Label, proceeding then to an analysis of the suppliers state as regards the use of Mat-Label and the definition of an implementation strategy, which has proven effective.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Polímeros
Este projeto nasce com a necessidade da indústria agrícola beneficiar das propriedades e funcionalidades dos polímeros biodegradáveis que se encontram em franca expansão no mercado global. Desta forma foram estudadas diversas formulações com base na matriz termoplástica biodegradável de PLA 3251D, e diversos aditivos orgânicos e inorgânicos como as borras de café, fibras de madeira e o adubo para, desta forma, desenvolver uma embalagem mais funcional. Foi analisado o nível de biodegradabilidade dos biocompósitos formulados por dois métodos a compostagem e o CBO. Para a realização do ensaio de compostagem foi construído um equipamento que reunia as condições para acelerar o processo natural de decomposição e, desta forma, avaliar o comportamento da embalagem no meio de modo a garantir a sua total assimilação pelos microrganismos, não sendo prejudicial para o ambiente, favorecendo o desenvolvimento sustentável da planta. Reunidos todos esses requisitos, foi desenvolvido o design da embalagem. Sendo assim, é possível almejar a criação de um produto inovador capaz de ser desenvolvido no mercado industrial, revolucionando as embalagens biodegradáveis para aplicação agrícola.
This project is born with the need of the agricultural industry to benefit from the functionalities and properties of biodegradable polymers that are expanding in the global market. Thus, various formulations based on biodegradable thermoplastic matrix of PLA 3251D, and various organic and inorganic additives such as coffee grounds, the wood fibers and fertilizer to thereby develop a more functional packing were studied. The level of biodegradability of biocomposites analysed by two methods, composting and BOD, was analysed. For the compost test was built equipment that meets the requirements to accelerate the natural process of decomposition and, thus, evaluate the environmental behaviour of the pack in order to ensure their complete assimilation by microorganisms, not being detrimental to the environment, promoting sustainable development of the plant. Meeting all these requirements, the packaging design was developed. It was possible to target the creation of an innovative product, able to be developed in the industrial market, revolutionizing the biodegradable packaging for agricultural application.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Materiais
O estudo insere-se no novo CCVG, realizado no âmbito do projeto Guimarães 2012 Capital Europeia da Cultura, que ambiciona através de várias experiências mostrar as benesses da ciência. Um dos objetivos do CCVG, e tema central da dissertação, será demonstrar interactivamente como se desenrola as etapas da reciclagem mecânica de garrafas de plástico para produção de um porta-chaves – que se desenvolve nas etapas: operações prévias (separação do rótulo e, possivelmente, dos materiais da garrafa); granulação; lavagem e separação por densidades; secagem e desumidificação; e processamento. Criou-se uma base teórica da reciclagem dos materiais que constituem uma garrafa, politereftalato de etileno (PET) e polietileno (PE) e do trabalho prévio realizado pela Sara Sampaio na dissertação “Desenvolvimento de um Sistema Didáctico de Reciclagem de Garrafas de Plástico” [1] que permitisse perceber, respetivamente, as etapas e equipamentos necessários para a reciclagem mecânica de garrafas de plástico. Na componente experimental exerceram-se três tipos de amostras, os materiais da garrafa isolados, PET do corpo da garrafa e PE das tampas, e à mistura. Na granulação determinou-se que o mais adequado para o PE e para a Mistura é a introdução de grupos de 5 garrafas com tempos de espera entre cada uma de 45 segundos e entre grupos de um minuto. Conclui-se, também, que se se pretender reciclar, apenas, o PE poder-se-á triturar tudo de uma só vez. Quanto ao número de granulações o mais apropriado será passar por duas fases desta etapa. Na análise da separação entre o PET e PE verificou-se que se consegue a separação dos materiais por possuírem massas volúmicas diferentes, porém a metodologia não assegura a separação total, o que conferiu maior relevância ao estudo da possibilidade de injeção da mistura. Para a secagem o tempo de 1 hora `à temperatura de 85 oC provou ser o mais ajustado, em todos os materiais. Após análise qualitativa das peças finais verificou-se que na desumidificação o PET deverá permanecer no desumidificador, um mínimo, de 2 horas a 170 oC enquanto para a mistura o tempo será de 4 horas à temperatura de 140 oC. No processamento determinou-se que a injeção da mistura reciclada é possível e encontrou-se um conjunto de valores adequados para cada amostra de forma a automatizar todo o processo.
The study integrates itself in the framework of “Guimarães 2012 Capital Europeia da Cultura” project and the subsequent inauguration of the new CCVG; its main objective is through several experiences show what science can offer to society. One of CCVG’s goals, and the main subject of this thesis, is to illustrate interactively how all stages of recycling plastic bottles – namely pre-stages (label separation and, if possible, of materials), grinding, washing and separation by densities and reprocessing –take place in order to develop a keyring. A theoretical base was sought for the recycling of materials that form a bottle, “polyethylene terephthalate” (PET) and the “polyethylene” (PE), and for the previous work done by Sara Sampaio in the dissertation. “Desenvolvimento de um Sistema Didáctico de Reciclagem de Garrafas de Plástico” [1] which allowed to understand the necessary stages and equipment for the mechanical recycling of plastic bottles in CCV. Please note that the experimental part was made for three samples, to the bottle isolated materials, PET (bottle’s body) and PE (lids), and the mixture. Grinding’s study determined that for both the body and the complete bottle the most adequate conditions will be inserting groups of 5 bottles with waiting times of 45 seconds between bottles and 1 minute between groups. When only PE recycling is intended, every lid can be ground all at once. Concerning the grindings’ number, it was found that the appropriate was to put plastic bottles through two consecutive ones. The analysis of materials separation confirmed that it’s possible to separate materials because they have different densities, however it doesn’t fully happen, giving a bigger weight to the possibility of injecting the mixture. Drying for 1 hour at 85 oC in the dryer for all materials has proven to be the most adequate. According to the qualitative analysis of injected pieces, PET shall remain in the desiccant-dryer for, at least, 2 hours at 170 oC whilst for the mixture the time shall be 4 hours at a temperature of 140 oC In reprocessing it was determined that the mixture’s injection is possible. It was found a set of adequate values for each sample in order to automate the whole process and demonstrate it effectively to the visitors.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia de Polímeros
O poli(ácido-láctico), PLA, é um poliéster alifático biodegradável que ultimamente tem sido alvo de grande interesse por ser uma matéria-prima proveniente de recurso renováveis, podendo ser um substituto dos materiais derivados do petróleo. Contudo o PLA, apesar das boas propriedades comparativamente com outros polímeros biodegradáveis, apresenta certas limitações, sendo uma delas a baixa resistência a elevadas temperaturas. Uma forma de ultrapassar este obstáculo seria através da utilização de nanocompósitos de PLA, com vista a melhorar as suas aplicações. O objetivo deste trabalho foi a produção de embalagens alimentares em nanocompósitos de PLA. Para isso prepararam-se nanocompósitos de PLA com argila C30B em diferentes percentagens (1,5 e 3%). Estes nanocompósitos foram preparados através do processo de extrusão, cuja variação foi a velocidade de rotação do parafuso (100 e 200 rpm), obtendo-se folha. Os materiais obtidos no processo de extrusão foram caracterizados através de ensaios reológicos, raios-X, cromatográficos, térmicos e mecânicos, assim como em ensaios de biodegradabilidade e termoformação. Como o objetivo consistia na produção de embalagens alimentares as folhas extrudidas a 100 rpm com uma espessura de 1 mm foram termoformadas, dando origem a copos de iogurte como produto final. Visto que as embalagens alimentares têm que responder a critérios específicos de conservação e de toxicidade para segurança dos consumidores, foram realizados ensaios de migração às embalagens finais. Os resíduos resultantes dos ensaios de migração foram analisados por EDS. A principal conclusão foi que no geral que o nanocompósito de PLA com 3% de argila, apresentou resultados bastante interessantes e viáveis a nível mecânico e térmico. Mostrou também ser um material adequado ao processamento de embalagens por termoformação. Podendo ser aplicado em embalagens alimentares, uma vez que podem armazenar e estar em contacto direto com alimentos lácteos.
Poly(lactic acid), PLA, is biodegradable aliphatic polyester that lately has been subject of considerable interest as a raw material from renewable resource and can be a substitute for petroleum-based materials. However, the PLA despite the good properties when compared with other biodegradable polymers has certain limitations, one of the most significant is the low resistance to high temperatures. One way to overcome this obstacle would be to use PLA nanocomposite in order to improve their applications. The objective of this work was the production of a food packaging using PLA nanocomposites. For these nanocomposites prepared PLA C30B clay in different proportions (1.5 to 3%). These nanocomposites were prepared by the extrusion process, the variation was the speed of rotation of the screw (100 and 200 rpm), resulting in the extruding sheet. The materials obtained from the extrusion process were characterized by rheological, X-rays, chromatography, thermal and mechanical tests, as well as biodegradability tests and thermoforming. The main objective was to produce food packaging sheets extruded at 100 rpm with a thickness of 1mm obtaining yogurt cups as the final product. Since food packaging must meet specific criteria for conservation and toxicity to consumer safety, migration assays were performed to final packaging, the final of the migration tests were analysed by EDS. The main conclusion was that overall the PLA nanocomposites with 3% clay, showed interesting results and feasible both at mechanical and thermal. Also proved to be a suitable material for processing by thermoforming packaging. It can be applied to food packaging and store and can be in direct contact with dairy foods.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Biológica (área de especialização em Tecnologia Química e Alimentar)
A embalagem desempenha um papel fundamental na indústria alimentar devido às suas múltiplas funções, nomeadamente de proteção, conservação, informação e conveniência para o consumidor. Para que estas funções sejam possíveis é necessário que sejam controlados um conjunto de propriedades, parâmetros e processos de fabrico, de modo a que as especificações sejam cumpridas. Todas estas características da embalagem devem interagir de tal forma que o objetivo desta seja a aplicação adequada ao fim a que se destina, quer relativamente ao contacto direto com o alimento, quer no processamento do filme nas embaladoras do elo seguinte da cadeia alimentar quer também no próprio fabrico e transformação dos filmes e sacos. No presente trabalho foram estudados parâmetros físico-mecânicos de quatro estruturas poliméricas com aplicações alimentares com uma amplitude abrangente, reflexo do que a Vizelpas produz dentro desta área. Assim, foram estudados filmes para embalagens de frutos desidratados, molhos, pescado e carne. Para tal, realizaram-se em laboratório, os ensaios de resistência mecânica à perfuração, resistência mecânica à tração, determinação do coeficiente de atrito e gramagem. Os métodos utilizados basearam-se nas normas da American Society for Testing and Materials (ASTM). Através deste estudo foi possível concluir que os filmes destinados ao embalamento de produtos alimentares desidratados têm como principal fator a controlar a permeabilidade ao vapor de água, enquanto que, no caso em que se pretende embalar molhos, o principal parâmetro de controlo deve ser a permeabilidade ao oxigênio. No embalamento de peixe e aves inteiras, concluiu-se que a resistência mecânica da embalagem é de extrema importância, para garantir que esta não se danifica na presença de espinhas e ossos, respetivamente. No caso do embalamento de aves inteiras os filmes que irão embalar estes alimentos devem possuir uma boa percentagem de alongamento, uma vez que se pretende que estes filmes se adaptem ao formato do alimento. Conclui-se então que os polímeros utilizados na estrutura da embalagem possuem influência direta nas características que a embalagem vai apresentar. Como tal, é importante projetar a embalagem considerando as características do alimento que se pretende embalar, cumprindo assim com as respetivas especificações o que foi verificado no trabalho de controlo de qualidade laboratorial realizado na Vizelpas.
Packaging plays an essencial role in the food industry due to its multiple functions, which are: protection, conservation, information and convenience to the consumer. To concretize these functions, is necessary to control a set of properties, parameters, and manufacturing processes, so that specifications are achived. All these features of the package must interact, in a way that the final objective of this application is adequate for the purpose for which it is intended, to regard to direct contact with food, either in the packaging film processing in the next link in the food chain and also in the own manufacturing and processing of films and bags. In this study physical-mechanical parameters of four polymeric structures with food applications were studied, reflecting the Vizelpas production in this area. Thus, films were studied for packing dehydrated fruits, sauces, fish and meat. For this purpose were made laboratory tests of mechanical puncture resistance, tensile strength, coefficient of friction and weight. The methods used were based on the standards of the American Society for Testing and Materials (ASTM). Through this study it was concluded that the films used for the packaging of dried food products have as main factor the permeability of water vapor control, while in the case where it is desired sauces pack, the primary control parameter must be the permeability to oxygen. In the packaging of whole fish and meat, it was concluded that the mechanical resistance of the packaging is important to ensure that it is not damaged in the presence of bones. It is concluded that the structure of the polymers used in packaging have direct influence on the characteristics that the package will provide. As such, it is important to design the package considering the characteristics of the food being pack.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica
A realização desta dissertação possui como desígnio o estudo da influência que a aplicação do tratamento físico por ultrassons (US) exerce nos fundidos produzidos através do processo de fundição por cera perdida. Com base neste propósito, são averiguadas as diversas noções inerentes e fundamentais destas temáticas na sua execução relativamente ao processo de manufatura como também à caracterização posterior do fundido produzido. Com este objetivo foi produzido inicialmente um exemplar de um componente com o intuito de avaliar desde logo o impacto na microestrutura deste e consequentemente analisar e determinar as localizações em que a modificação seja evidente. Isto proporciona não só o conhecimento do impacto da utilização do US como também permite balizar essa mesma zona de transformação. Esta fase inicial em conjugação da avaliação deste método com diferentes fundidos em termos dimensionais facultou a conceção de um modelo de cera que alberga as características mais benéficas para as propriedades mecânicas pretendidas que os componentes produzidos obtenham. Nas diversas etapas foram sempre concebidos fundidos com tratamentos do banho metálico diferentes com o intuito de existir um termo de comparação de forma a facilitar a análise da influência que exerce a utilização dos US. A análise das várias fases realizadas possibilitou a perceção de que a potencialidade benéfica deste tratamento é verificada e reflete essa mesma melhoria num superior grau de afinação da microestrutura e também nas propriedades mecânicas com o aumento da extensão e tensão de rotura. Desta forma a realização desta dissertação contribui com a confirmação da potencialidade de aplicação prática no meio industrial desta tecnologia como para o seu contínuo desenvolvimento.
The objective of this thesis was to study the effects of the application of ultrasonic vibration (US) on castings obtained by the process of investment casting. Based on this purpose several essential aspects were investigated for implementation of the manufacturing process as well the subsequent characterization of the produced cast. Initially one model of a component was produced in order to know the impact of this treatment on the microstructure and to analyze the occurred change. This provides the chance to delimit the preliminary processing zone. This initial phase in conjunction with the running of some tests in different dimensional models permitted the development of a mold with the best theoretical characteristics to obtain one component with good mechanical properties. In the various stages castings with multiple solidification situations were always produced, with and without acoustic energy to compare the results. The samples produced were analyzed based on the cooling rate, microstructure evaluation and tensile strength. This study confirmed the knowledge of the beneficial effects of using acoustic energy on the treatment of melts. This improvement is visible in mechanical properties of tensile strength and microstructure refinement. This thesis contributed to confirm the potential benefit of US application in this manufacturing process and to add motivation to further research on this subject.

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica (área de especialização em Tecnologias e Manufactura)
A Labina é uma empresa dedicada à fundição injectada de ligas de alumínio. A constante necessidade de se efectuarem mudanças de ferramenta, faz com que a empresa despenda bastante tempo, o que se traduz em custos elevados. Esta tese pretende fazer o estudo das acções/métodos com o objectivo de reduzir o tempo actualmente inerente a essa operação. Numa fase inicial é descrita a metodologia SEMED e é realizado um estudo acerca do funcionamento da empresa, no sentido de compreender todos os processos implícitos na mudança de molde. Posteriormente é apresentado um conjunto de soluções possíveis, que visam melhorar o processo de mudança de molde e assim fazer com que o seu tempo de duração diminua. No final é efectuado um estudo das soluções implementadas no sentido de verificar a eficácia das mesmas, através da análise de resultados. Com este trabalho, pretende-se obter melhorias significativas no processo de mudança de molde que se traduzem numa economização de tempo tornando a empresa mais eficiente, fazendo com que esta se torne mais competitiva no mercado.
Labina is a company dedicated to the die-casting of aluminum alloys. The constant need to pursue seedlings tool, makes the company to have a huge waste of time which translates into higher costs. This thesis aims to study the actions / methods with the aim of reducing the time changes. Initially SEMED methodology is described, and a study is conducted on the operation of the company, in order to understand all the processes implicit in changing mold. Subsequently a set of possible solutions is apresented, aimed at the process of change in order to improve and thus decreasing its duration At the end a study of the solutions implemented in order to verify their effectiveness, through the analysis of results is performed. With this work, we intend to achieve significant improvements in the change of mold which translates into saving of time making the company more efficient, causing it to become more competitive in the market process.

Tese de doutoramento em Engenharia Química e Biológica
Active packaging is an increasingly reliable technology for assuring the safety and maintenance/improvement of the organoleptic properties of the enclosed food products. Bio-based materials with improved characteristics were herein assembled through a simple and effective methodology to produce affordable edible antibacterial films. Bacterial cellulose (BC) and electrospun fish gelatine (FG) were used as film structures. BC possess noteworthy properties for food casing, namely high toughness. FG is a protein source that has not been much explored as film substrate. Both BC and electrospun FG were functionalized with bovine lactoferrin (bLF), a recognized broad spectrum bactericidal glycoprotein. Thin (approx. 25.75 μm) BC films were prepared form two sources i. static culture fermentation of Gluconacetobacter xylinus ATCC 53582 and ii. commercial BC product (nata de coco). BC films were functionalized with bLF through absorption, and were extensively characterised regarding their physicochemical characteristics, absorption/de-absorption profiles (mean absorbed amount 37.5 mg mL-1 g-1, and mean de-absorbed amount 12.6 mg mL-1 g-1), mechanical properties (approx. 42 MPa max. tensile strength), bactericidal efficiency per se against Escherichia coli (approx. 69%) and Staphylococcus aureus (approx. 97%), and in a food case study using fresh sausages (94% E. coli and 36% S. aureus). Moreover, cytotoxicity was determined before and after digestion using an in vitro gastrointestinal tract model and displayed no relevant cytotoxicity. The herein developed FG electrospun films presented interesting properties, such as resilience, biocompatibility and stability in aqueous solutions following glutaraldehyde vapour crosslinking. Therefore a nanocomposite was developed comprising FG and bLF as filler, followed by glutaraldehyde vapour crosslinking. Fourier transform infrared spectroscopy showed that the structure of both nanocomposite proteins remained intact through the electrospinning blending and crosslinking procedure. FG fibres with absorbed bLF were used as control and displayed similar bactericidal efficiency to as-spun FG (91% E. coli and 94% S. aureus). The nanocomposite FG electrospun films containing 10 wt% bLF as filler displayed 99.9999% of contact killing capacity against E. coli and S. aureus. In conclusion, these new nano bio-based edible films, BC with bLF and FG with bLF, present a high active potential to control the food commodities’ endogenous microflora, and therefore are expected to extend their shelf-life and enhance their safety.
As embalagens ativas são cada vez mais uma tecnologia fiável para assegurar a segurança alimentar, bem como a manutenção/melhoramento das suas propriedades organoléticas. Nesta tese desenvolveram-se materiais com base em fontes naturais mas com características melhoradas recorrendo a uma metodologia simples e eficaz para produzir filmes ativos com propriedades antibacterianas e comercialmente acessíveis. Filmes de celulose bacteriana (BC) e filmes eletrofidados de gelatina de peixe (FG) foram usados como suportes estruturais. A BC possui um grande potencial para formar filmes alimentares de alta performance, nomeadamente uma notável resistência mecânica. FG é uma fonte proteica que não tem sido muito explorada como suporte estrutural de filmes. Os filmes de BC e electrofiados de FG foram funcionalizados com lactoferrina bovina (bLF), uma glicoproteína detentora de um reconhecido largo espectro antibacteriano. Os filmes finos (aprox. 25.75 μm) de BC foram obtidos de duas fontes distintas i. cultura estática de Gluconacetobacter xylinus ATCC 53582 e ii. BC comercial (nata de coco). Posteriormente filmes foram funcionalizados com bLF por absorção e as suas propriedades físico-químicas, perfis de absorção/de-absorção (em quantidade média absorbida 37.5 mg mL-1 g-1 e quantidade média de-absorvida 12.6 mg mL-1 g-1), propriedades mecânicas (força de tensão máx. de aprox. 42 MPa), eficiência antibacteriana per se contra Escherichia coli (aprox. 69%) e Staphylococcus aureus (97%), e num caso de estudo usando salsichas frescas (94% E. coli e 36% S. aureus). Foi avaliada a citotoxicidade dos filmes antes de depois da sua digestão in vitro num sistema modelo do sistema gastrointestinal, não se tendo detetado uma citotoxicidade relevante. Os filmes resultantes da electrofiação de FG apresentaram propriedades interessantes, tais como resiliência, biocompatibilidade e estabilidade em soluções aquosas após reticulação com vapor de glutaraldeído. Assim, desenvolveu-se um nanocompósito constituído por FG e bLF como enchimento, seguido de reticulação com glutaraldeído. Por espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier demonstrou-se que não há alterações estruturais nas proteínas do nanocompósito após produção e reticulação. Filmes eletrofiados de FG foram adsorvidos com bLF par uso como controlo, demostrando uma atividade bactericida semelhante às fibras de FG (91% E. coli e 94% S. aureus). Os nanocompósitos de FG contendo 10% (p/p) de bLF demonstraram uma atividade antibacteriana de 99.9999% de morte por contacto contra E. coli e S. aureus. Em conclusão, os novos filmes nano e edíveis obtidos a partir de fontes naturais, BC com bLF e FG electrofiada com bLF, apresentam um grande potencial para controlar as comunidades microbianas endógenas de produtos alimentares, bem como para reforçar a sua segurança.
Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) for the research grant SFRH / BD / 64901 / 2009, within the scope of QREN and POPH – typology 4.1 – co-funded by the European Social Fund and the Portuguese Ministry of Education and Science (MEC)
Project “BioHealth - Biotechnology and Bioengineering approaches to improve health quality", Ref. NORTE-07-0124-FEDER-000027, co-funded by the Programa Operacional Regional do Norte (ON.2 – O Novo Norte), QREN, FEDER.
Project “BioInd - Biotechnology and Bioengineering for improved Industrial and Agro-Food processes", REF. NORTE-07-0124-FEDER-000028 Co-funded by the Programa Operacional Regional do Norte (ON.2 – O Novo Norte), QREN, FEDER.

Tese de doutoramente em Chemical and Biological Engineering
In the last decade there has been a growing interest in the development of new biobased packaging from renewable sources. The main driving forces are consumers’ awareness of environmental issues related with packaging, demand for healthier and ready-prepared foods (e.g. minimally processed foods) with longer shelf-life, and limited availability of petroleum. Chitosan, galactomannans and -carrageenan are biomaterials that have quite promising properties for packaging purposes: they are produced from renewable or underexploited sources, therefore offering an ecological advantage over polymers made from petroleum. However, their physicochemical and functional characteristics still must be improved for them to be of commercial interest for the food packaging industry. Although there are several works described in the literature about the incorporation of active compounds in edible coatings/films, several factors remain to be fully understood such as interactions between active ingredients and coating materials, and effects on functional properties of the coatings/films. In this context, the main objective of this study was to develop and characterize novel coatings/edible films as a vehicle for incorporating compounds with functional and antimicrobials properties. To achieve this goal, three approaches were developed in this thesis aiming at enhancing basic coating functionality and improving quality, stability, and safety of potential coated foods: (1) development of films produced from blends of locust bean gum and - carrageenan; (2) addition of clays into coating/film and, (3) antioxidant and antimicrobial compounds incorporation in chitosan- and galactomannan-based coatings/films. -carrageenan and locust bean gum blend films were developed and the results showed that different -carrageenan/locust bean gum ratios have an impact in film properties due to the possible synergism between them. The obtained data indicated that 40/60 (% w/w) ratio films improved mechanical and barrier properties when compared to the other films ratios. The addition of organoclay (Cloisite 30B) into -carrageenan/locust bean gum films proved to be effective in reducing water vapour permeability and increasing flexibility of the films. Moreover, clay addition to -carrageenan/locust bean gum showed antimicrobial activity against L. monocytogenes. The effects of the incorporation of α-tocopherol in chitosan films were also studied. The results obtained demonstrated the potential antioxidant activity of chitosan films containing α-tocopherol. The results also showed that the presence of α-tocopherol increased film opacity leading to improved light barrier properties. On the other hand, the increase of α-tocopherol concentration promoted an increase of water vapour permeability (from 6.02 to 7.3810-11 g (Pa s m)-1) and a reduction of flexibility (from 53.84 to 23.12 %) and tensile strength (from 34.06 to 16.24 MPa) of the chitosan films. The application of chitosan coating as carrier of natamycin has proven efficacy against fungi when applied in a food matrix, in this case a semi-hard cheese. Migration studies have been conducted to evaluate the release of natamycin from the coatings/films to a phosphate buffered solution at 4 ºC. The results of fitting a linear model to the experimental data suggested an anomalous behaviour (i.e., a combination of Fickian diffusion with polymer relaxation). Knowledge of the release mechanism can provide a valuable input, in terms of understanding the behaviour of this system, which is of importance for the application of edible coatings/films in food systems as a strategy for shelf-life extension. Finally, the potential application of a galactomannan extracted from Gleditsia triacanthos combined with bacteriocin (nisin) for cheese coating was conducted at 4 ºC. Wettability was the property used to determine the most appropriate coating formulation to be applied on cheese surface. Cheese coated with nisin-added galactomannan film was the treatment presenting the best results in terms of L. monocytogenes growth delay during 14 days. Additionally, coatings with nisin reduced by 10 % the moisture loss of the cheese after 2 days of storage comparing with uncoated cheese samples. Overall, the polysaccharides-based coatings/films explored in this study may be a potential vehicle for incorporating functional compounds. The addition of these compounds to the coating solutions provided a new and promising alternative to their direct addition to the food products, thus allowing to increase its potential use in food products aiming at improving their shelf-life and safety.
Na última década, verificou-se um interesse crescente no desenvolvimento de novas embalagens de origem biológica a partir de fontes renováveis. As principais forças motrizes são a sensibilização dos consumidores para as questões ambientais relacionadas com a embalagem, a procura de alimentos mais saudáveis e prontos a serem consumidos (por exemplo, alimentos minimamente processados) com maior vida de prateleira, assim como a disponibilidade limitada de petróleo. Quitosano, galactomananos e -carragenato são biomateriais com propriedades bastante promissoras para fabrico de embalagens: estes materiais são produzidos a partir de fontes renováveis ou pouco exploradas, oferecendo uma vantagem ecológica sobre polímeros produzidos a partir de petróleo. No entanto, as suas características físico-químicas e funcionais devem ser melhoradas para que estes sejam de interesse comercial para a indústria alimentar. Apesar de existirem vários trabalhos na literatura sobre a incorporação de compostos ativos em revestimentos/filmes edíveis, vários fatores necessitam de ser totalmente compreendidos tais como, as interações entre ingredientes ativos e materiais de revestimento, e os efeitos sobre as propriedades funcionais dos revestimentos/filmes. Neste contexto, o objetivo principal deste estudo foi desenvolver e caracterizar novos revestimentos/filmes edíveis como um veículo para a incorporação de compostos com propriedades funcionais e antimicrobianas. Para atingir este objetivo, três abordagens foram desenvolvidas nesta tese para melhorar a funcionalidade básica do revestimento/filme, e para melhorar a estabilidade, qualidade e segurança dos potenciais alimentos revestidos: (1) desenvolvimento de filmes produzidos a partir de misturas de goma de alfarroba e - carragenato; (2) adição de argilas em revestimentos/filmes e (3) incorporação de compostos antioxidantes e antimicrobianos em revestimentos/filmes à base de quitosano ou galactomanano. Filmes à base de uma mistura de -carragenato e de goma de alfarroba foram desenvolvidos e os resultados demonstraram que diferentes proporções de -carragenato/goma de alfarroba têm um impacto nas propriedades dos filmes devido ao possível sinergismo entre estes polissacarídeos. Os dados obtidos indicam que os filmes com a proporção 40/60 (% w/w) melhoraram as propriedades mecânicas e de barreira, quando comparado com os outros filmes. A adição de argila (Cloisite 30B) em filmes de -carragenato/goma de alfarroba provou ser eficaz em reduzir a permeabilidade ao vapor de água e aumentou a flexibilidade dos filmes produzidos. Para além disso, a adição de argila à mistura de -carragenato/goma de alfarroba apresentou atividade antimicrobiana contra L. monocytogenes. Os efeitos da incorporação de α-tocoferol em filmes de quitosano foram igualmente estudados. Os resultados obtidos demonstraram a potencial atividade antioxidante de filmes de quitosano contendo α-tocoferol. Os resultados também demonstraram que a presença de α-tocoferol aumentou a opacidade dos filmes que conduzem a melhores propriedades de barreira à passagem de luz. Por outro lado, o aumento da concentração de α-tocoferol promoveu o aumento da permeabilidade ao vapor de água (de 6.02 para 7.3810-11 g (Pa s m)-1), e à redução de flexibilidade (de 53.84 para 23.12 %) e resistência à tração (de 34.06 para 16.24 MPa) dos filmes de quitosano. A aplicação de revestimentos de quitosano como um veículo de natamicina provou ser eficaz contra fungos quando aplicado numa matriz alimentar, neste caso a um queijo semi-duro. Os estudos de migração foram realizados de modo a avaliar a libertação de natamicina a partir dos revestimentos/filmes para uma solução salina tamponada com fosfato a 4 ºC. Os resultados de ajuste do modelo linear aos dados experimentais sugeriram um comportamento anómalo (isto é, uma combinação de difusão Fickiana com o relaxamento do polímero). O conhecimento do mecanismo de libertação pode fornecer um contributo valioso, em termos do comportamento deste sistema, o qual é da maior importância para a aplicação de revestimentos/filmes em sistemas alimentares, como uma estratégia para a extensão da sua vida de prateleira. Por fim, a potencial aplicação de um galactomanano extraído de Gleditsia triacanthos combinado com uma bacteriocina (nisina) para o revestimento de queijo foi conduzida a 4 ºC. A capacidade molhante foi a propriedade utilizada para determinar a formulação de revestimento mais apropriada para ser aplicado sobre a superfície do queijo. O queijo revestido com filme de galactomanano com nisina adicionada foi o tratamento que apresentou os melhores resultados em termos de atraso de crescimento de L. monocytogenes durante 14 dias. Além disso, os revestimentos com nisina reduziram a perda de humidade da superfície de queijo em 10 % após 2 dias de armazenamento, em comparação com amostras de queijo não revestidas. Em geral, os revestimentos/filmes à base de polissacarídeos explorados neste estudo podem ser um potencial veículo para a incorporação de compostos funcionais. A adição destes compostos em soluções de revestimento fornece uma nova e promissora alternativa para a adição direta em produtos alimentares, permitindo, deste modo, aumentar a sua potencial utilização em alimentos para melhorar a sua segurança e a sua vida de prateleira.