Определение оптимальных режимов электроконтактного припекания дискретных покрытий при восстановлении и упрочнении… Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2017, № 1 79 Соловых Е.К.,* Волков Ю.В.,* Ворона Т.В.,* Лопата Л.А.,* Николайчук В.Я.,** Дудан А.В.*** *Кировоградский национальный техниче- ский университет, г. Кропивницкий, Украина **Винницкий аграрный технический уни- верситет, г. Винница, Украина ***Полоцкий государственный универси- тет, г. Новополоцк, Беларусь E-mail:beryuza@ukr.net ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОГО ПРИПЕКАНИЯ ДИСКРЕТНЫХ ПОКРЫТИЙ ПРИ ВОССТАНОВЛЕНИИ И УПРОЧНЕНИИ ВАЛОВ ДВИГАТЕЛЕЙ УДК 621.793.620.172 В статье на основе экспериментальных исследований и с использованием методов математического моде- лирования представлена комплексная оценка влияния основных технологических параметров (давления, тока припе- кания, скорости) процесса электроконтактного припекания дискретных покрытий (ЕКПДП) на физико-механические свойства полученных покрытий (пористость и износостойкость). Многофакторный эксперимент с определенным варьированием этих параметров позволил оценить влияние каждого из них на свойства покрытий и выявить эффек- ты взаимодействия. Сделан вывод о том, что с целью улучшения физико-механических свойств получаемых покры- тий целесообразно комплексно использовать все три технологические параметры рассматриваемого процесса. Ключевые слова: дискретные покрытия, электроконтактное припекание, оптимизация, износостойкость, пористость, технологические параметры Состояние и актуальность проблемы. Среди агрегатов автомобилей, судовых машин и механизмов наименее надежный и долговеч- ный агрегат - двигатель. Это объясняется тем, что детали двигателя в процессе эксплуатации подверга- ются активному химическому и механическому воздействию, значительным усилиям. Срок службы двигателей определяется износом поршневых колец, канавок поршней, цилиндров, подшипников и шеек коленчатого вала. Срок службы деталей двигателя зависит от качества материала, из которого они изготовлены, их термической и механической обработки, точности сборки двигателя и от других кон- структивных и производственных факторов. Практика показывает, что при одних и тех же конструк- тивных данных и одинаковых производственных условиях изготовления влияние на срок службы дета- лей оказывают условия эксплуатации и режим работы двигателя. При работе двигателя на изнашивание деталей влияют такие факторы: среда, число его пусков и остановок, температурный и нагрузочный режимы, вибрация и деформация деталей. Различие режимов работы двигателя приводит к изменению его температурного и нагрузочного режимов работы. Скорость изнашивания деталей непрерывно меняется в зависимости от того, с какой активностью действуют в данный отрезок времени на изнашива- ние такие факторы, как число запусков двигателя и их длительность, неравномерность нагрузочного и температурного режимов и т. п. Валы изнашиваются вследствие воздействия на них физических, химических и других фак- торов. Периодически действующие давление газов и инерционная сила передают коленчатому валу толч- ки, скручивают его и изгибают, вызывая упругие деформации. В результате упругих деформаций в вале возникают внутренние напряжения. При совпадении периодов и направлений давления газов и инерцион- ной силы, с одной стороны, и внутренних упругих напряжений — с другой, амплитуда колебаний вала возрастает, что приводит к образованию в наиболее напряженных местах (галтелях и щеках) устало- стных трещин, развитие которых может вызвать поломку вала. На износ коленчатого вала и подшипников влияют качество и свойства смазочного масла. Прак- тика показывает, что неудовлетворительное состояние масла и узлов системы смазки, в особенности фильтрующих устройств, значительно усиливает изнашивание шеек коленчатых валов. Продукты изно- са, попадая с маслом в подшипники вала, оседают в антифрикционном слое и изнашивают его шейки. Ко- ленчатые валы могут иметь следующие дефекты: овальность, конусность и повреждение шатунных и коренных шеек (задиры, глубокие риски, вмятины, следы коррозии или значительная волнистость их поверхности), износ шпоночной канавки; прогиб; износ маслосгонной резьбы, износ посадочных мест. Определение оптимальных режимов электроконтактного припекания дискретных покрытий при восстановлении и упрочнении… Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2017, № 1 80 Большинство деталей двигателей восстановливают известными способами наплавки и плазмен- ного напыления, которые энергоемки, трудоемки и не обеспечивают необходимое их качество. Перспек- тивным и эффективным средством решения этой проблемы является применение износостойких покры- тий дискретной структуры. [1-2]. Принцип формирования покрытий дискретной структуры заключается замене сплошного покрытия на прерывистое, имеющее дискретную структуру [1-2]. Разработан способ получения покрытий дискретной структуры электроконтактным припеканием [3-4]. Электроконтактное припекание состоит в нанесение на поверхность детали слоя порошкового ма- териала и его последующее спекание и припекание к детали при воздействии внешнего давления специ- альным электродом-инструментом [3-4]. Электроконтактный способ относится к способам с минимально необходимым нагревом, что исключает термическое деформирование упрочняемых деталей. Зона терми- ческого влияния тока на деталь, вследствие малой длительности нагрева, составляет 0,1…0,3мм. Основ- ные технологические особенности электроконтактного припекания дискретных покрытий (ЭКПДП) – получение покрытий практически 100% плотности с прочность сцепления 180-220 МПа и толщиной до 3мм с минимальными (до 0,2 мм) припусками на механическую обработку или ее исключение за счет со- вмещения припекания и поверхностно-пластического деформирования (ППД) в одном процессе [3-4]. С развитием технологий нанесения покрытий дискретной структуры возможности эмпирически- интуитивных подходов в выборе конструктивных схем покрытий и технологических режимов исчерпали себя [3-4]. Без подходов механики деформируемого твердого тела (анализа напряженно- деформированного состояния [5], расчетов на прочность и определения комплекса механических свойств [5] на стадии проектирования и ведения технологического процесса невозможно создание прочной и долговечной детали с покрытием. Ввиду сложности физико-химических процессов, происходящих при нанесении покрытий, существующие аналитические зависимости [1-2, 5] не дают возможность его опи- сать и всесторонне изучить. Поэтому, эксперимент - один из основных средств получения информации об исследуемом процессе. При отработке технологии нанесения покрытий экспериментальные исследо- вания проводят на образцах, так как непосредственное нанесения покрытий на детали и испытание их на реальных объектах – трудоемкий и дорогостоящий процесс. Выбор покрытий и оптимизация технологий их получения весьма сложен, так как структура, тол- щина покрытия, оптимальны с точки зрения адгезионных свойств, составов покрытий и зависят от мно- гих факторов. Для оптимизации технологии получения покрытий, грамотного их применения, необходи- мо глубокое знание механизмов разупрочнения и разрушения покрытий, их влияния на прочность защи- щаемых деталей и долговечность в различных температурно-силовых условиях. Отличие свойств защищаемого материала и покрытия, неизбежное формирование особой пере- ходной зоны на границе контакта покрытия и защищаемого материала вынуждает рассматривать систему “основа-покрытие” как конструкцию. Трудно контролируемое возникновение полей остаточных напря- жений, низкая достоверность информации о характере изменений свойств материала основы в области переходной зоны существенно затрудняют корректную оценку реального напряженно- деформированного состояния материала, обоснованный выбор критериев предельного состояния и дол- говечности покрытий. Характерной особенностью методов поверхностного упрочнения является то, что не удается полу- чить одновременного повышения всех эксплуатационных свойств детали для всех режимов эксплуата- ции. Даже один и тот же материал покрытия, но нанесенный разными способами, показывает различные эксплуатационные свойства. Каждая из этих задач с точки зрения экспериментальной механики мате- риалов требует своих методических подходов и аналитических методов описания закономерностей, не- обходимых для оптимизации технологических процессов и прогнозирования реального ресурса изделий с покрытиями. Цель и постановка задач исследований. Цель исследований - сокращение экспериментальных работ по определению параметров ЭКПДП и получение максимальной информации из проведенных экспериментов путем использования методов многофакторного планирования эксперимента и математической обработки статистических данных. Без применения статистических методов невозможно решить задачу, которая возникает перед экспериментатором: как провести и обработать результаты эксперимента, чтобы получить максимум достоверной информации. Экспериментально–статистические методы - один из главных инструментов в научном познании и в конструкторско-технологических разработках. Такой подход дает возможность представить процесс cоздания покрытий дискретной структуры в виде функциональной зависимости входных и выходных параметров. Эта зависимость определяет оптимальные режимы, которые обеспечи- вают максимальные/минимальные значения выходных параметров. Вопросы оптимизации занимают ключевое место. Это объясняется тем, что большое количество технологических параметров в сочетании Определение оптимальных режимов электроконтактного припекания дискретных покрытий при восстановлении и упрочнении… Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2017, № 1 81 с обширной номенклатурой материалов, из которых формируют покрытие, предоставляют технологам широкий ряд альтернативных вариантов. Разработка технологического процесса связана с решением оптимизационных задач. Задача оп- тимизации режимов создания дискретных покрытий электроконтактным припеканием (ЭКП) рассматри- вается как многофакторная (с учетом конструкционных, технологических и эксплуатационных факторов) и многокритериальная (с использованием нескольких критериев – комплекса физико-механических свойств). Методика исследований. Комплексная оценка свойств покрытий дискретной структуры, полученных электроконтактным припеканием, и их зависимость от параметров ЭКПДП представлено в количественной форме – в виде математической модели. При построении математической модели процесса электроконтактного припе- кания дискретных покрытий (ЭКПДП) ограничились схематическим, упрощенным представлением объ- екта исследований в виде винеровского «черного ящика» [6], когда математической моделью объекта ис- следований есть совокупность соотношений вида [6]: ),,(мод rji ZYXfY  , (1) где Yмод – выходной параметр (критерий оптимизации); iX – совокупность значений входных параметров, которые контролируются и управляются; ,jU – входные параметры, которые контролируются, но не управляются; rZ – входные параметры, которые не управляются и не контролируются. В практике используют iX = var при фиксированных параметрах ,jU = const и rZ = const. Пара- метр оптимизации Y представлен в виде функции:  constZconstUXfY rjiopt  ;var; (2) при iBiiH XXX  . Статистической математической моделью объекта является функция отклика, которая связывает параметр Y , характеризующийся результатами эксперимента, со сменными параметрами iX , которы- ми варьируют при проведении эксперимента:  kXXXfY ,..., 21 . (3) Независимые переменные iX называют факторами, координатный простор с координатами kXXX ,..., 21 - факторным пространством, а геометрическое изображение функции отклика в факторном пространстве – поверхностью отклика. При ограниченных знаниях о механизмах процесса создания по- крытий аналитический вид функции отклика неизвестен. Поэтому представление функции отклика огра- ничивают полиномом [6]:         k ljji ljiijl k i k i k i jiijiiiio XXXbXXbXbXbbY 1 1 1 2 , (4) где Y – расчетное значение параметра оптимизации, jjiiio b,b,b,b – выборочные коэффициенты, которые можно получить методами регрессионного анализа, используя результаты эксперимента. Математическое моделирование процесса электроконтактного припекания покрытий дискретной структуры включает такие этапы: выбор управляемых параметров и уравнений варьирования их значе- ний, выбор критериев, построение рабочей матрицы проведения исследований, построение математиче- ских моделей по результатам проведенных исследований, проведение статистического исследования этих моделей и вычислительного эксперимента [6-7]. Определение оптимальных режимов электроконтактного припекания дискретных покрытий при восстановлении и упрочнении… Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2017, № 1 82 Построение плана эксперимента проведено в соответствии с рекомендациями работ [6-7]. Исполь- зован план эксперимента, сгенерированный на основе ЛП - чисел и математический аппарат [6]. Эти планы имеют ряд преимуществ [6-7]: - при «выпадении» одного из экспериментов свойства плана ухудшаются в пределах, которые по- зволяют его использовать; - эти планы одновременно являются и планами поиска оптимальных условий и позволяют более глубоко анализировать исследуемую область; - планы на основе ЛП - чисел могут быть использованы как последовательные, т.е. затраты могут увеличиваться постепенно и предыдущие результаты объединяются с последующими результатами. Конструирование плана эксперимента проведено с помощью пакета прикладных программ (ППП) ПРИАМ (планирование, регрессия и анализ моделей) [7]. Следующий этап - проведение экспериментов в соответствии с генерированной рабочей матрицей плана. После проведения экспериментов и анализа их результатов рассчитывались средние значения отклика и дисперсия по каждому эксперименту. Адекват- ность, воспроизводимость и информативность модели оценивали G-критерием Кохрена, F-критерием Фишера, критерием Стьюдента, коэффициентом корреляции R [6-7]. Для поиска оптимальной точки строили многофакторные математические модели. Если задано не- сколько критериев, то их общие значения выбирают, используя принцип компромисса по Паретто [6-7]. Идея компромисса по Паретто заключается в поиске условий функционирования системы, при которых обобщенный критерий ее оптимальности достигает экстремального значения. Для определения наилуч- шей точки использовали пакет прикладных программ ППП ПРИАМ [7]. Результаты исследований. С целью комплексной оценки влияния параметров ЭКПДП (табл. 1) на износостойкость и порис- тость покрытий использовались методы математического планирования [6]. Износостойкость и порис- тость покрытий, полученных ЭКПД являются функциями параметров процесса ЭКП (давления, силы то- ка, времени импульсов и пауз). Таблица 1 Значения параметров ЭКПДП Наименование параметра Обозначение Единица измерения Величина 1 2 3 4 Сила тока I кА 8-16 Давление Р МПа 20-100 Время импульсов/пауз t им / t п С 0,02-0,2 Факторы и их уровни приведены в таблице 2. Размерами оптимизации являлись: пористость (П) и износостойкость (Jh). Был реализован полный факторный эксперимент вида 2 3 с варьированием на 3-х уровнях технологических факторов: ток на электродах; давление на электродах; время импульсов/пауз. Количество опытов j = 16. Таблица 2 Значения варьируемых факторов и их уровни Факторы Р, МПа t, сек I, кА Уровни Х1 Х2 Х3 Кодированное значе- ние факторов Нижний 20 0,02 8 –1 Верхний 100 0,2 16 +1 Нулевой 60 0,04 12 0 Интервал варьирова- ния 20 0,02 2 – Количество измерений в каждом опыте при определении пористости П-п=6, а при измерении износостойкости Jh – п = 3. Под количеством измерений понималось количество образцов, на которых определялось значение параметра оптимизации в каждом опыте j. Значение пористости определялось как среднее арифметическое измерений на каждом образце. В качестве исходных данных использовались Определение оптимальных режимов электроконтактного припекания дискретных покрытий при восстановлении и упрочнении… Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2017, № 1 83 матрица планирования (табл. 3) и результаты исследований. По результатам исследований построена ма- тематическая модель (5) зависимости критерия оптимизации, который характеризует пористость покры- тий от параметров ЭКПДП (табл. 3). Расчет моделей осуществлялся с помощью ППП ПРИАМ [7]. Y1= 3,25576 + 2,37774х3 2 – 2,07533х2 3 + 0,545923х1 3x2 – 0,842191х1 3 + 0,284621х2 3х3 2– 1,51418х1 2х2 2– 1,45394х3 3– 0,73219х1 3 – 1,95605x2 х3 3 – 1,65074х2 2+ 1,15314х2 2х3 3 (5) где Y1 – математическая модель в кодированных значениях для пористости покрытия. Формулы перехода от кодированных значений факторов к натуральным: x1 = 0,0363636 (X1 – 32,5); х1 2 = 1,88514(X1 2 – 0,114165X1 – 0,355372); х1 3 = 4,88078(X1 3 – 0,225599X1 2 – 0,645588X1 + 0,0396005); x2 = 39,0244(X2 – 0,035625); х2 2 = 1,61971(X2 2 – 0,0355966X2 – 0,418203); х2 3 = 3,71976(X2 3 + 0,0382814X2 2 – 0,76032X2 – 0,030896); x3 = 0,326531 (X3 – 4,9375); х3 2 = 1,68391(X3 2 – 0,055512Х3 – 0,379425); х3 3 = 4.43393(X3 3 – 0,035212X3 2 –0,736017X3 – 0.00770233). Таблица 3 Матрица планирования Давление ЭКПДП Время импуль- са/паузы Сила тока Факторы Х1 Х2 Х3 Пористость Износостойкость № эксп. Р, Мпа t, сек I, кА П, % Jh, мкм/км (10 -7) 1 40 0,2 14 3 0,016 2 20 0,18 16 5 0,007 3 60 0,16 12 3 0,005 4 80 0,14 10 2 0,008 5 20 0,12 16 5 0,01 6 60 0,1 12 3 0,008 7 100 0,08 8 2 0,006 8 80 0,06 10 2 0,009 9 20 0,04 16 5 0,006 10 100 0,02 8 2 0,008 11 80 0,04 10 2 0,015 12 40 0,06 14 3 0,005 13 80 0,08 10 2 0,009 14 60 0,1 12 3 0,006 15 40 0,14 14 3 0,005 16 20 0,2 16 5 0,007 Полученная зависимость (5) проверена на адекватность, воспроизводимость и информативность результатов по критериям математической статистики. Результаты статистического анализа представле- ны в таблице 4. Результаты исследований, проведенных в одинаковых условиях, проверялись на статистическую воспроизводимость по G - критерием Кохрена. Для всех регрессионных зависимостей GрасчFтабл, Таким образом, модель, информативная и несет полезную информацию о процессе моделируемой системы. Определение оптимальных режимов электроконтактного припекания дискретных покрытий при восстановлении и упрочнении… Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2017, № 1 84 Для определенных факторов проведено графическое исследование их влияния на критерий оп- тимизации, характеризующий пористость покрытия. Визуальный анализ графиков позволяет провести анализ влияния факторов на значение функции отклика и определить то значение факторов, которое на протяжении всего времени воздействия осуществляет больший или меньший эффект. На основании по- лученных результатов получено наглядное представление о геометрическом образе функции отклика (рис. 1-3). Таблица 4 Статистическая характеристики модели Значения параметров для моделей Параметры статистического анализа Y1 Анализ адекватности модели Остаточная дисперсия 0,212397 Дисперсия воспроизводимости 0,16875 Расчетное значения F-критерия 15,6154 Уровень значимости F-критерия для адекватности для степеней свободы. 0,05 V1 = 11 V2 = 4 Табличное значение F-критерия для адекватности 5,93581 Стандартная ошибка оценки. 0,518917 Стандартная ошибка оценки, скорректированная с учетом степеней сво- боды 0,89879 Модель адекватна Анализ информативности модели Доля рассеивания, что объясняется моделью 0,97835 Введено регрессоров 12 Коэффициент множественной корреляции 0,989116 Коэффициент множественной корреляции с учетом степеней свободы 0,96698 F отношения для R 16,4323 Уровень значимости F-критерия для информативности для ступеней свободы 0,05 V1 = 11 V2 = 4 Табличное значение F-критерия для информативности 5,93581 Критерии Бокса и Венца для информативности. 1 Модель информативна Рис. 1– Графики следования поверхности отклика Y1 = f(X1, X2) в трехмерном пространстве при Х3 = 8 кА Определение оптимальных режимов электроконтактного припекания дискретных покрытий при восстановлении и упрочнении… Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2017, № 1 85 Рис. 2 –Графики следования поверхности откликаY1 = f(X1, X3) в трехмерном пространстве при Х2 = 0,06 с Рис. 3–Графики следования поверхности отклика Y1 = f(X2, X3) в трехмерном пространстве при Х1 = 60МПа Результаты статистического анализа позволяют сделать вывод, что математическая модель (5) зависимости пористость покрытий от параметров ЭКПДП адекватная и информативна, результаты вос- произведены, коэффициенты b0 и bi статистически значимы. Все это говорит о том, что математическая модель (5) адекватно описывает процесс электроконтактного припекания дискретных покрытий и ее можно использовать для анализа и выбора его оптимальных параметров. По результатам эксперимента проведен статистический анализ и построена математическая мо- дель (6) зависимости критерия оптимизации, характеризующей износостойкость покрытий от параметров ЭКПДП (табл. 1-3). Y2 = 0,00811228+0,00394767x2х3 2 +0,00349501х2 3х3 2 + +0,00250342х1 3х2 2х3 2– 0,00381417х1 3х2 2х3 3– 0,00172934 х2 3 ++0,000583571x2 + 0,00135172 х2 3 х3 3 – 0,00107438 х1 3 + 0,00212148х3 2++0,00132599 х2 2 – 0,00223146x1 +0,00162397x3, (6) где Y2 – математическая модель в кодированных значениях для износостойкости покрытия. Формулы перехода от кодированных значений факторов к натуральным: x1 = 0,0363636 (X1 – 32,5); х1 2 = 1,88514(X1 2 – 0,114165X1 – 0,355372); х1 3 = 4,88078(X1 3 – 0,225599X1 2 – 0,645588X1 + 0,0396005); x2 = 39,0244(X2 – 0,035625); х2 2 = 1,61971(X2 2 – 0,0355966X2 – 0,418203); х2 3 = 3,71976(X2 3 + 0,0382814X2 2 – 0,76032X2 – 0,030896); x3 = 0,326531 (X3 – 4,9375); х3 2 = 1,68391(X3 2 – 0,055512Х3 – 0,379425); х3 3 = 4.43393(X3 3 – 0,035212X3 2 –0,736017X3 – 0.00770233). Определение оптимальных режимов электроконтактного припекания дискретных покрытий при восстановлении и упрочнении… Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2017, № 1 86 Расчет модели осуществлялся с помощью ППП ПРИАМ [7]. В качестве исходных данных ис- пользовались матрица планирования (табл. 3) и результаты исследований, проведенные при одних и тех же условиях. Полученная математическая модель (6) зависимости критерия оптимизации, характери- зующей износостойкость покрытий от параметров ЭКПДП (табл. 1-3), проверена на адекватность, вос- производимость и информативность результатов по критериям математической статистики. Результаты статистического анализа представлены в таблице 5. Результаты исследований, проведенных в одинаковых условиях, проверялись на статистическую воспроизводимость по G - критерием Кохрена. Для всех регрессионных зависимостей GрасчFтабл, при принятом уровне значимости. Таким образом, модель, инфор- мативная и несет полезную информацию о процессе моделируемой системы. Таблица 5 Статистическая характеристика модели Значения параметров для моделей Параметры статистического анализа Y2 Анализ адекватности модели Остаточная дисперсия 3,33725 . 10-7 Дисперсия воспроизводимости 2,64063. 10-8 Расчетное значения F-критерия 31,9125 Уровень значимости F-критерия для адекватности для степеней свободы. 0,05 V1 = 12 V2 = 3 Табличное значение F-критерия для адекватности 8,74464 Стандартная ошибка оценки. 0,000578436 Стандартная ошибка оценки, скорректированная с учетом степеней свободы 0,00112014 Модель адекватна Анализ информативности модели Доля рассеивания, что объясняется моделью 0,993717 Введено регрессоров 13 Коэффициент множественной корреляции 0,996853 Коэффициент множественной корреляции, с учетом степеней свободы 0,988148 F отношения для R 39,5377 Уровень значимости F-критерия для информативности для ступеней свободы 0,05 V1 = 12 V2 = 3 Табличное значение F-критерия для информативности 8,74464 Критерии Бокса и Венца для информативности. 1 Модель информативна Для определенных факторов проведено графическое исследование их влияния на критерий оп- тимизации, характеризующий износостойкость покрытия. Визуальный анализ графиков позволяет про- вести детальный анализ влияния факторов на значение функции отклика и определить то значение фак- торов, которое на протяжении всего времени воздействия осуществляет значительный эффект или нет. На основе полученных результатов можно получить наглядное представление о геометрическом образе функции отклика построением соответствующей геометрической поверхности (рис.4 -6). Результаты статистического анализа позволяют сделать вывод, что математическая модель (6) зависимости критерия оптимизации, характеризующей износостойкость покрытий от параметров ЭКПДП (табл. 1-3) адекватная и информативна, результаты воспроизведены, коэффициенты b0 и bi ста- Определение оптимальных режимов электроконтактного припекания дискретных покрытий при восстановлении и упрочнении… Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2017, № 1 87 тистически значимы (табл. 5). Все это говорит о том, что математическая модель (6) адекватно описывает процесс ЭКПДП и ее можно использовать для анализа и выбора его оптимальных параметров. Рис. 4 - График исследования поверхности отклика Y2 = f(X1, X2) в трехмерном пространстве при Рmin =20 МПа, Рmax = 100 МПа Рис. 5 - График исследования поверхности откликаY2 = f(X1, X3) в трехмерном пространстве при Х2 = 0,06 с Рис. 6 - График исследования поверхности отклика Y2 = f(X2, X3) в трехмерном пространстве при Х1 = 60 МПа Определение оптимальных режимов электроконтактного припекания дискретных покрытий при восстановлении и упрочнении… Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2017, № 1 88 Выводы Таким образом, зависимость пористости и износостойкости покрытий дискретной структуры от параметров ЭКПДП (давления, силы тока, времени импульсов тока и пауз) можно представить уравне- ниями регрессии (5) – (6). Анализируя уравнения (5) и (6) следует отметить, что наибольшее влияние на пористость и износостойкость покрытий оказывает взаимодействие всех трех исследуемых факторов ЭКПДП: давления, силы тока, времени импульсов тока и пауз. Почти в равной степени на износостой- кость влияют давление и ток, на пористость – величина тока и эффект взаимодействия тока и давления. На основании проведенных исследований определены оптимальные режимы ЭКПДП из сталей Св-08 и 40Х13, которые отличаются. Покрытие из сталей Св-08 допускают ЭКПДП на следующих режи- мах: ток нагрева I = 3,0 кА, давление Р = 15 МПа, время импульсов-пауз t = 0,02 с., а из стали 40Х13: I = 6,0 кА, Р = 30 МПа, t=0,04с. Оптимальный режим ЭКПДП должен обеспечивать аустенитно- мартенситное превращение в материале покрытия и исключать его расплавления. Литература 1. Ляшенко Б.А. Упрочняющие покрытия дискретной структуры /Б.А. Ляшенко, А.Я. Мовшо- вич, А.И. Долматов // Технологические системы – 2001.– № 4. - С. 17-25. 2. Ляшенко Б.А. Восстановление деталей машин дифференциальными покрытиями дискретной структуры / Б.А. Ляшенко, О.А. Розенберг, В.В. Ермолаев и др. // Тяжелое машиностроение – 2001. - №2. – С. 21-23. 3. Лопата Л.А. Получение износостойких дискретных покрытий электроконтактным припека- нием / Л.А. Лопата, Б.А. Ляшенко, В.И. Калиниченко, Ю.В. Волков, Т.В. Ворона // Проблемы трения и изна- шивания: науч. - техн. сб. – Киев: НАУ, 2009. – № 51. – С. 139–148. 4. Ляшенко Б.А. Повышение износостойкости деталей судовых машин и механизмов покрытия- ми дискретной структуры. Технологическое обеспечение покрытий дискретной структуры электрокон- тактным припеканием / Б.А. Ляшенко, Ю.В. Волков, Е.К. Соловых, Л.А. Лопата // Проблемы трения и изнашивания. – 2015. – № 2(67). – С. 110–126. 5. Ляшенко Б.А.Оптимизация дискретных структур электроискровых покрытий / Б.А. Ляшенко [и др.] // Артиллерийское и стрелковое вооружение: междунар. науч.-техн. сб. – Киев, 2004. – Т. 4(13). – С. 30–34. 6. Винер Н. Кибернетика или управление и связь в животном и машине. – М.: Советское радио, 1958. – 214 с. 7. Радченко С.Г. Математичне моделювання та оптимізація технологічних систем / С.Г. Радченко // Навчальний посібник. – К.: ІВЦ “Політехніка”, 2001. – 88 с. 8. Математичне моделювання та оптимізація технологічних систем: Методичні. вказівки до ла- бораторно-комп’юторного практикуму для студентів спеціальності «Технологія машинобудування» усіх форм навчання / Уклад.: С.М.Лапач, С.Г.Радченко, Р.В. Галайда. – К.: НТУУ „КПІ”, 2007. – 116 с. Поступила в редакцію 10.02.2017 Определение оптимальных режимов электроконтактного припекания дискретных покрытий при восстановлении и упрочнении… Проблеми трибології (Problems of Tribology) 2017, № 1 89 Solovykh Y., Volkov Yu., Vorona Т., Nikolaychuk V., Lopata L., Dudan A. Determining the optimal timang of the electrocontact sintering diskrete coating On the basis of experimental studies and using mathematical modeling comprehensive assessment of the impact of major technological parameters (pressure, current, speed of sintering) of the electrocontact sinter- ing process of powders on physical and mechanical properties of the coatings (adhesion strength and durability) is given. Multivariate experiment with a certain variation of these parameters allowed us to estimate the impact of each of them on the properties of the coatings and to identify the effects of the interaction. It is concluded that in order to improve the physical and mechanical properties of the resulting coatings is advisable to use all three complex technological parameters of the process. Keywords: diskrete coating, electrocontact sintering, optimization, durability, porosity, technological parameters References 1. Ljashenko B.A. Uprochnjajushhie pokrytija diskretnoj struktury /B.A. Ljashenko, A.Ja. Movshovich, A.I. Dolmatov // Tehnologicheskie sistemy – 2001.– No 4. - P. 17-25. 2. Ljashenko B.A. Vosstanovlenie detalej mashin differencial'nymi pokrytijami diskretnoj struktury / B.A. Ljashenko, O.A. Rozenberg, V.V. Ermolaev i dr. // Tjazheloe mashinostroenie – 2001. - №2. – P. 21-23. 3. Lopata L.A. Poluchenie iznosostojkih diskretnyh pokrytij jelektrokontaktnym pripekaniem / L.A. Lopata, B.A. Ljashenko, V.I. Kalinichenko, Ju.V. Volkov, T.V. Vorona // Problemy trenija i iznashivanija: nauch. - tehn. sb. – Kiev: NAU, 2009. – № 51. – P. 139–148. 4. Ljashenko B.A. Povyshenie iznosostojkosti detalej sudovyh mashin i mehanizmov pokrytijami diskretnoj struktury. Tehnologicheskoe obespechenie pokrytij diskretnoj struktury jelektrokontaktnym pripekaniem / B.A. Ljashenko, Ju.V. Volkov, E.K. Solovyh, L.A. Lopata // Problemy trenija i iznashivanija. – 2015. – No 2(67). – P. 110–126. 5. Ljashenko B.A.Optimizacija diskretnyh struktur jelektroiskrovyh pokrytij / B.A. Ljashenko [i dr.] // Artillerijskoe i strelkovoe vooruzhenie: mezhdunar. nauch.-tehn. sb. – Kiev, 2004. – T. 4(13). – P. 30–34. 6. Viner N. Kibernetika ili upravlenie i svjaz' v zhivotnom i mashine. – M.: Sovetskoe radio, 1958. – 214 p. 7. Radchenko P.G. Matematichne modeljuvannja ta optimіzacіja tehnologіchnih sistem / P.G. Radchenko // Navchal'nij posіbnik. – K.: ІVC “Polіtehnіka”, 2001. – 88 p. 8. .Matematichne modeljuvannja ta optimіzacіja tehnologіchnih sistem: Metodichnі. vkazіvki do laboratorno-komp’jutornogo praktikumu dlja studentіv specіal'nostі «Tehnologіja mashinobuduvannja» usіh form navchannja / Uklad.: P.M.Lapach, P.G.Radchenko, R.V. Galajda. – K.: NTUU „KPІ”, 2007. – 116 p.