Триботехнічні властивості: зносостійкість, зношування, тертя, покриття, залишкові напруги детонаційно-газових покриттів (стр. 9 из 22)
2.3 Математична модель процесів тертя й зношування покрити по пружно - пластичній основі
На підставі [12-21] простір існування властивостей детонаційно-газових покриттів можна описати, як: Ω
(Rфм 
Rмф Rфт Rі)З обліком першого обмеження: Ω
Ψде Ψ - простір у якому властивості детонаційно-газових покриттів мають фізичний сенс.
Приймаючи до відома тези "технологія-структура" і "структура-властивості" додаємо друге обмеження фазовий коефіцієнт дефектності матеріалу, якої показує як дана структура покриття співвідноситься з його ідеальною структурою в умовах коли структурна густота постійна, (Кдф) → 1 Відносно триботехнічних властивостей відзначених покриттів додаємо третє й четверте обмеження:
У такий спосіб: mіn І = f(Ω)
Для практичних розрахунків ухвалювали дещо спрощений підхід:
де І - інтенсивність зношування; 
- вектор змінних факторів; 
- вектор супутніх факторів. = {V, P, T, p, M, L, τ}де V = [0,1÷2] - швидкість ковзання, м/с;
P = [1÷20] - навантаження, МПа;
T = [423÷823] - температура нагрівання, oК;
p ≈105 - тиск, Мпа;
M - матеріал пари тертя;
L - мастильний матеріал;
τ = [1÷5] - час, год.
= {σ, Hμ, t, μ, R, }де σ - адгезійна міцність зчеплення;
Hμ - мікротвердість;
t - температура в локальному контакті;
μ - коефіцієнт тертя;
R - режими нанесення покриття;
- вектор факторів, які не враховуються.2.4 Планування експерименту й обробка результатів експериментальних досліджень
Основна складність при вивченні процесів тертя й зношування є наявністю великої кількості флуктуацій, керованих і контрольованих факторів. Також необхідно відзначити, що на умови формування детонаційно-газового покриття не однозначно впливають біля двадцяти п'яти факторів (конструкція установки, властивості порошкового матеріалу й ін.). Однак методи планування експерименту дозволяють ефективно орієнтуватися й досягати мети в умовах складних слабко організованих системах, а також забезпечити задану точність обробки результатів і їхня відтворюваність. На думку авторів [17] знос матеріалів у процесі тертя підкоряється нормальному або логарифмічно нормальному закону розподілу. Математична модель процесу відображалася у вигляді системи рівнянь, які зв'язують функцію відкликання (Іh) від вибраних факторів у вигляді полінома третьої (в окремих випадках другого) ступеня за допомогою спеціалізованих пакетів "Excel", "Mathcad" з використанням типових вбудованих функцій. У цілому повно факторний експеримент організовували за методикою викладеної в роботах [18,20]. Методом апріорного ранжирування визначали число факторів (n=3) і кількість досвідів N=2n. З метою усунення впливу флуктуацій і інших не бажаних факторів експеримент рандомізували за законом більших чисел. Потім, задавали рівні варіювання й становили матрицю планування експерименту. Надалі додатково використовувалися рекомендації робіт [12,13].
Кількість паралельних досвідів вибиралася за формулою:
K
,K - кількість паралельних досвідів;
- критерій Стьюдента; 
- середня квадратична погрішність; ε - довірча точність.У роботі перебувало по статистичних таблицях при прийнятій довірчій імовірності 0,95. е - ухвалювали рівним 5%. Кількість паралельних досвідів при цьому варіювалося від 3 до 6.
Середнє значення параметра й дисперсія паралельних досвідів визначалися за формулами:
,де І=1, 2,. . . N
Перевірка відтворюваності проводилася за формулою:
Можливість проведення регресійного аналізу оцінювали однорідністю дисперсій рівно відповідних досвідів (критерію Кохрена):
Gрасч=
Gтабл.Табличне значення критерію Кохрена обчислювалося виходячи з N=8, числа ступенів волі f=k-1, рівень значимості б=0,05 і довірчої ймовірності 0,95. У випадку Gтабл. < Gрасч перебувала дисперсія відтворюваності й помилка експерименту по формулах:
Потім обчислювали коефіцієнт рівняння регресії й взаємодії:
Перевірку статистичної значимості робили по t- критерії, шляхом знаходження
середньоквадратичної погрішності коефіцієнтів регресії:
Далі знаходили довірчий інтервал:
2∆bi : ∆bi = tкр
S(bi)У випадку не статистичної значимості коефіцієнтів регресії їх виключали. Рівняння регресії перевірялося на адекватність відповідно до критерію Фишера:
Fрасч.
При прийнятій довірчій імовірності 0,95. Якщо Fрасч.≤ Fтабл., то отримане рівняння аналізувалося.
За відзначеною методикою оброблялися результати всіх експериментів.
Розділ 3. Експериментальні дослідження зносостійкості легованих fe-мn детонаційно-газових покриттів
Заміна композиційних покрити на основі нікелю не можлива без розуміння глибоких теоретичних принципів і масштабних експериментальних досліджень. Як з наукової, так і із практичної точки зору необхідно ясно представляти дороги створення зазначених покрити й галузі їх застосування.
3.1 Обґрунтування вибору легуючих елементів і їх оптимальний зміст у композиційному покритті
Одержання детонаційно-газових покриттів із заданими властивостями зв'язане, на маса перед, з оптимізацією багатокомпонентних систем, де окремі фази їх - матеріал матриці й додані легування виконують комплекс специфічних функцій . Якщо звичайно строк "конструювання" застосовувався тільки до машин, механізмів або встаткування, то зараз, він поширився й на матеріали. "Конструювання" матеріалу (інженерія поверхні [...]) - це одержання заданої його структури й, відповідно, керування й прогнозування експлуатаційних властивостей. Обґрунтований вибір компонентів при формуванні детонаційно-газових покрити з попередньо заданими характеристиками, які мінімізують процеси трибоактування, повинний враховувати комплекс властивостей матеріалів і середовища. Саме такий комплекс повинен сприяти стійкої реалізації універсального явища структурної пристосованості в процесі тертя. Одним з напрямків при цьому є створення багатокомпонентних порошкових сумішей шляхом гетерогенізації й термодиффузійного насичення початкової сировини легуючими елементами. Також, дефіцитність і необхідність раціонального використання нікелю висунуло проблему пошуку його заміни .Даній проблемі присвячені широкі теоретичні й експериментальні дослідження [8]. Автором почата спроба на основі експериментальних і теоретичних узагальнень створити детонаційні безнікелеві покриття, які мають високі властивості, за рахунок цілеспрямованого використання марганцю, як еквівалентної заміни нікелю. З робота [6-8] відомо, що є значні розбіжності між марганцем і нікелем, що як легують елементами й це не дозволяє створювати аустенітні постійні системи