ФОРМИРОВАНИЕ ЗНАНИЙ И НАВЫКОВ НА ЛАБОРАТОРНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИХ ЗАНЯТИЯХ ПО ИОННО-ПЛАЗМЕННОЙ МОДИФИКАЦИИ ПОВЕРХНОСТИ ДЛЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

В авиации и космонавтике используются самые передовые и наукоемкие технологии. К одним из таких технологий относятся, ионно-плазменные технологии, такие как ионная имплантация и нанесение ионно-плазменных покрытий. Для научных исследований и реализации технологий в этой области, необходимо, подготовить специалистов с направлением на изучение способов обработки материалов и создание технологий, основанных на совершенно новых физических эффектах.

Обучение по специальностям («Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств» и «Машины и технология высокоэффективных процессов обработки материалов») предусматривает изучение нетрадиционных способов и технологий обработки материалов, принципов создания и использования оборудования.

Для формирования практических умений − профессиональных (выполнять определенные действия, операции, необходимые в последующем в профессиональной деятельности) или учебных, необходимых в последующей учебной деятельности по общепрофессиональным и специальным дисциплинам, учебным процессом предусмотрены лекционные, практические, семинарские, лабораторные занятия и т.п..

Лабораторно-практические занятия по предмету проводятся после освоения теоретической части. Важно обладать теоретическими знаниями для того, чтобы начинать проводить лабораторные занятия. Это позволит провести лабораторное занятие правильно и эффективно. Теоретические знания позволяют формулировать правильные выводы по проведённому занятию. Лабораторные работы также могут носить научно-исследовательский характер.

На лабораторно-практических занятиях осуществляется интеграция теоретико-методологических знаний и практических умений студентов в условиях той или иной степени близости к реальной профессиональной деятельности. Студенты на лабораторных занятиях в лабораториях учебных заведений получают навыки экспериментальной работы, учатся обращаться с приборами, пользоваться измерительными приборами, самостоятельно делать выводы из полученных опытных данных, обрабатывать полученные результаты, пользоваться справочной литературой, и все это, способствует более глубокому и осознанному пониманию теоретического материала, что необходимо для дальнейшего процесса обучения и самостоятельной работы. Лабораторно-практические занятия обеспечивают благоприятные условия для учебно-исследовательской деятельности, развития творческого потенциала студентов, а также развитие коммуникативных способностей будущих специалистов.

Польза лабораторных занятий заключается в том, что студенты сами видят, как теория подтверждается на практике. Это может их заинтересовать и поддерживать желание учится, что очень важно в процессе образования.

Для разработки и реализации технологий ионно-плазменной модификации поверхности проводятся следующие лабораторные занятия:

- устройство, принцип работы и возможности, современных ионно-имплантационных и вакуумно-плазменных установок;

- технологии и режимы ионно-плазменной модификации поверхности;

- расчеты толщины ионно-плазменных покрытий, глубины легирования поверхности при ионной имплантации или ионном азотировании;

- методы и методики исследования состава и свойств материалов.

Изучая на лабораторных занятиях устройство, принцип работы и возможности, современных ионно-имплантационных и вакуумно-плазменных установок студенты не только теоретически, но и наглядно могут увидеть устройство и работу установок. Проведение лабораторных занятий с реальными установками помогают лучше усвоить пройденный теоретический материал.  

На лабораторно-практических занятиях по технологиям и режимам ионно-плазменной модификации поверхности и по теоретическим расчетам толщины ионно-плазменных покрытий и глубины легирования поверхности при ионной имплантации или ионном азотировании происходит обобщение, систематизация, углубление, закрепление полученных знаний о плазменных процессах в объеме и физико-химических процессах на поверхности твердого тела. Изучают математическую модель роста покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда и теоретически рассчитывают толщину покрытия, расчет глубины легированного слоя, расчет температурных полей при обработке и т.п.[4]. Рассматриваемые вопросы данных лабораторных занятий используется в научных исследованиях для изучения плазменных процессов в объеме и физико-химических процессах на поверхности твердого тела, а также на производстве при разработке технологий ионно-плазменной модификации поверхности.

Методы и методики исследования состава и свойств материалов, а также принцип работы оборудования и работу на нем для проведения исследований изучают на лабораторно-исследовательских занятиях.  Для примера рассмотрим лабораторно-исследовательское занятие по экспериментальному определению толщины ионно-плазменного покрытия. В теоретической части занятия изучают методику определения толщины покрытия, рассматриваются микроанализ, изготовление и виды различных микрошлифов. На экспериментальной части занятия для изготовления и исследования микроструктуры микрошлифов изучают и осваивают работу на металлографическом микроскопе, установке «CSM CALOTEST», а также вспомогательные вещества вроде абразивных суспензий и т.п.. Первый эксперимент проводит преподаватель, после студенты по группам выполняют эксперимент самостоятельно под руководством преподавателя. После экспериментов анализируют теоретически рассчитанную толщину с экспериментальными результатами[1,2]. Для исследования химического, структурного и фазового состава материалов занятия проводятся аналогично отличие только в рассматриваемых теоретических вопросах и оборудование по этим темам. На данных лабораторных занятиях проводится исследовательская работа с образцами на настоящем оборудование также как, и проходят металлургические исследования на производстве или в научно-исследовательских лабораториях.

Целью этих лабораторных занятий для производственной и научно-исследовательской деятельности является формирование знаний и навыков о современных наукоемких технологиях ионной имплантации и нанесения ионно-плазменных покрытий, особенностей микроструктуры в зависимости от условий и механизма роста покрытий, основанных на физико-химических и структурных факторов формирования и функциональных свойств. 

Данные лабораторные занятия входят не только в учебную программу у студентов, но и также они входят в программу профессиональной переподготовки и повышения квалификации специалистов предприятий авиадвигателестроения в области ионно-плазменных методов модификации поверхности.

Изучаемые и приобретенные знания, и навыки этих лабораторных занятий используются:

- для работы со стандартными и высокотехнологичными приборами и оборудованием;

- для научно-исследовательских и металлургических исследований (по вопросам формирования и исследования структурных и морфологических особенностей поверхности и покрытий);

- на контрольных операциях для проверки на образцах-свидетелях точности нанесённого покрытия;

- освоенные знания и навыки необходимы в области, разработки технологий и проектирования технологических процессов ионно-имплантационной модификации и нанесения ионно-плазменных покрытий.

Эти лабораторные занятия не только дают практические навыки, но теоретические знания необходимые для научных исследований.

Применение системы имитационного моделирования профессиональной деятельности на лабораторных занятиях в процессе обучения помогает (сознательно со взглядом в специальность) сформировать в будущем специалисте важный и необходимый для его профессиональной деятельности  набор компетенций[3]. Таким образом, через имитационное моделирование профессиональной деятельности в ходе выполнения лабораторных занятий студенты осваивают будущую специальность. Поэтому лабораторные занятия являются очень важной частью образовательного процесса для получения знаний и навыков, которые необходимы в профессиональной деятельности.

Список литературы:

1. Исхакова А.Х. Точность обработки и состояние поверхностного слоя в зависимости от технологических факторов : лабораторный практикум по дисциплине "Основы технологии машиностроения" и "Технология машиностроения" / А. Х. Исхакова, Л. И. Маслова, А. Д. Мингажев ; Уфимский государственный авиационный технический университет (УГАТУ), Кафедра технологии машиностроения .— Уфа : УГАТУ, 2010 .— 58 с. : ил. ; 20 см .— (Кафедра технологии машиностроения) .— ISBN .— Библиогр.: с. 37 (9 назв.).
2. Рамазанов К.Н. Лабораторный практикум по дисциплине "Методы определения состава и свойств материалов" / К. Н. Рамазанов, Э. Л. Варданян, Р. К. Вафин, К. С. Селиванов ; Уфимский государственный авиационный технический университет (УГАТУ), Кафедра технологии машиностроения .— Уфа : УГАТУ, 2017 .— 54 с. : ил. ; 21 см .— (Кафедра технологии машиностроения) .— Библиогр.: с. 54.
3. Скворцов А.М. Моделирование профессиональной деятельности в процессе преподавания «Электротехники и электроники» // Научно-методический электронный журнал «Концепт».- 2017. – Т.32. – С. 271-275. – URL: http://e-koncept.ru/2017/771079.htm.
4. Ягафаров И. И. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя и точности прецизионных деталей машин при осаждении покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда. Дисс. канд.техн.наук. Москва 2014.