Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Состояние вопроса и задачи исследования 16
1.1 Краткий обзор условий изнашивания сопряжений 16
1.2 Электрофизические способы упрочнения и восстановления деталей 17
1.3 Обзор достижений в области упрочнения деталей ферропорошками в магнитном поле, сущность метода и устройства для его реализации 29
1.4 Область применения метода 34
1.5 Цель и задачи исследований 35
Глава 2- Теоретическое обоснование процессов упрочнения деталей ферропорошками в магнитном поле 36
2.1 Влияние схемы полярности на процесс упрочнения деталей ферропорошками в магнитном поле 36
2.2 Теоретическое обоснование выбора состава смеси ферромагнитного порошка при восстановлении электроимпульсным способом 51
2.3 Основные технологические факторы и их влияние на прочностные характеристики упрочняемых поверхностей при восстановлении электроимпульсным способом 61
Выводы 69
Глава 3. Методика экспериментальных исследований 71
3.1 Методологическая схема и методика проведения исследований 3.2 Экспериментальная установка для реализации способа упрочнения деталей ферропорошками в магнитном поле 72
3.2.1 Электромеханический блок 73
3.2.2 Принципиальная электрическая схема установки 79
3.3 Методика дозирования ферромагнитного порошка 81
3.4 Исследование микроструктуры, микротвердости и зоны термического влияния 81
3.5 Методика исследования износостойкости и усталостной прочности образцов 82
3.6 Исследование прочности сцепления наплавленного металла с основным 85
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований 86
4.1 Задачи исследования и выбор параметров откликов
4.2 Математическое планирование эксперимента. Влияние основных технологических факторов на удельный привес, коэффициент сплошности номинальной поверхности и коэффициент переноса материала ферропорошка 91
4.2.1 Влияние силы тока короткого замыкания и частоты вибрации полюсного наконечника на удельный привес 96
4.22 Влияние силы тока короткого замыкания и частоты вибрации полюсного наконечника на коэффициент сплошности металлопокрытия 98
4.2.3 Влияние силы тока короткого замыкания и частоты вибрации полюсного наконечника на коэффициент переноса ферроматериала 100
4.3 Исследование дозирования ферромагнитного порошка 102
4.4 Влияние состава порошковой смеси на качество металлопокрытия 106
4.5 Исследование микроструктуры, микротвердости и зоны термического влияния 107
4.6 Износостойкость и усталостная прочность металлопокрытия 118
4.7 Прочность сцепления наплавленного металла с основным материалом детали 121 Выводы
Глава 5. Технико-экономическое обоснование эффективности внедрения технологического процесса восстановления 124
5.1 Результаты стендовых и эксплуатационных испытаний, рекомендации по внедрению технологии восстановления деталей электроимпульсным способом в магнитном поле ферропорошками 124
5.2 Выбор объекта восстановления, обоснование и разработка технологического процесса восстановления опорных шеек распределительного вала 126
5.4 Экономическая эффективность 148
Выводы 149
Общие выводы 151
Литература
- Обзор достижений в области упрочнения деталей ферропорошками в магнитном поле, сущность метода и устройства для его реализации
- Теоретическое обоснование выбора состава смеси ферромагнитного порошка при восстановлении электроимпульсным способом
- Принципиальная электрическая схема установки
- Влияние силы тока короткого замыкания и частоты вибрации полюсного наконечника на удельный привес
Введение к работе
Актуальной задачей современного ремонтного производства является осуществление практических мер по повышению надежности и долговечности машин, оборудования и приборов. Надежность и долговечность деталей во многом определяются состоянием их поверхностного слоя. Известно, что в подавляющем большинстве детали выходят из строя не в результате поломок, а в результате износа лишь тонкого поверхностного слоя. Поэтому требования, предъявляемые к основному ма териалу детали и к ее поверхностному слою, должны быть различны.
Обеспечение равнопрочности и износостойкости восстановленных деталей является важнейшей задачей в техническом перевооружении сельскохозяйственного ремонтного производства. Решение ее позволит сократить номенклатуру и объем запасных частей, значительно повысить ресурс машин после капитального ремонта. Особенно актуальна эта проблема для деталей типа «вал» с малыми величинами износа, занимающих особое место в ремонтном производстве. Восстановление их из вестными способами ограничивается:
- термическим разупрочняющим воздействием на материал основы;
- потерями металла и дорогостоящих компонентов, уходящих в стружку;
- необходимостью дополнительной операции - термической обработки.
Одно из направлений в решении этой проблемы является разработка новых технологических процессов нанесения тонкослойных высокопрочных покрытий на основе металлических порошков, порошков - сплавов и тугоплавких соединений. К числу прогрессивных методов создания поверхностного слоя с заданными физико-химическими свойствами относятся электроискровое легирование и упрочнение деталей ферропорошками в магнитном поле. Эти два метода имеют много общего в физической природе происходящих явлений, но имеют и ряд специфических особенностей, отличающих их друг от друга. Они практически не требуют специальной подготовки поверхности перед упрочнением; оборудование для их реализации малогабаритно и просто в обслуживании; созданный поверхностный слой имеет высокую прочность сцепления с основным материалом детали, обладает высокой проч-ностью и износостойкостью.
Процесс упрочнения деталей ферропорошками в магнитном поле легко ме ханизируется и автоматизируется. Изготовление ферромагнитного порошка требуемого химического состава в большинстве случаев более экономично, чем изготовление жесткого электрода для электроискрового легирования. В настоящее время имеется значительный опыт по разработке и практическому использованию этого способа при упрочнении деталей машин. Получаемые покрытия с небольшим припуском на механическую обработку и высокой прочностью сцепления при низко- температурном воздействии на основу определяют его особую перспективность. Однако высокая шероховатость и пористость наносимых слоев ограничивают его применение в восстановительных технологиях. В связи с этим, дальнейшее исследование электроимпульсного способа с целью получения плотных металлопокрытий при восстановлении деталей является актуальной задачей.
Для решения этой задачи необходима оптимизация основных параметров формирования качественного слоя: согласованность во времени количества подводимой электрической энергии с подачей материала в рабочую зону; применение метода рационального легирования; создание условий, наиболее благоприятных для протекания процесса формирования слоя. Данная работа направлена на реализацию указанных принципов при разработке и исследовании технологии восстановления деталей сельскохозяйственных машин. Это дает возможность предложить некоторые материалы для научного подхода к выбору и обоснованию основных параметров получения качественных высокоизносостойких металлопокрытий электроимпульсным способом.
В результате исследований предложен способ дозирования ферромагнитных порошковых материалов с использованием в качестве дозатора — бункерного дозирующего устройства вибрационного типа. Настоящая работа посвящена разработке более совершенного по стабильности и производительности способа упрочнения деталей ферропорошками в магнитном поле, технологии и устройства для его реализации, исследованию технологического процесса, разработке научно обоснованных рекомендаций по промышленному использованию процесса и его внедрению в производство.
В работе защищается:
1. Способ получения износостойкого покрытия, путем нанесения ферромагнитного порошка в пульсирующем магнитном поле.
2. Закономерности протекания электрофизических процессов в зоне нанесения порошка.
3.Результаты исследований основных режимов нанесения ферромагнитного порошка в пульсирующем магнитном поле, структура, механические свойства нанесенного слоя и технико-экономические показатели процесса.
4.Технологический процесс восстановления опорных шеек распределительных валов двигателей внутреннего сгорания.
Обзор достижений в области упрочнения деталей ферропорошками в магнитном поле, сущность метода и устройства для его реализации
Метод упрочнения деталей ферропорошками в магнитном поле известен с 1967 года и развивался под руководством академика Коновалова Е.Г. республика Беларусь. Сущность данного метода состоит в следующем: упрочняемая деталь 1 (рисунок 1.1) устанавливается с некоторым зазором между полюсным наконечником 4 и сердечником 5. Электромагнитная катушка 6 питается постоянным или выпрямленным пульсирующим током. Магнитный поток пронизывает деталь в радиальном направлении. Сердечник подключается к одному, а деталь через скользящий контакт 7 - к другому полюсу источника технологического тока. При вращении детали в зазор между упрочняемой поверхностью и полюсным наконечником сердечника электромагнита непрерывно подается из бункерного дозирующего устройства 3 ферромагнитный порошок 2. Ориентируясь в зазорах вдоль магнитных силовых линий, зерна ферропорошка образуют множество токопроводящих цепочек, замыкающих электрическую цепь между сердечником и деталью. Под действием электрической эрозии в результате происходящих разрядов материал ферропорошка переносится на упрочняемую поверхность.
В существующих установках частота вибрации полюсного наконечника является величиной постоянной и составляет 50 Гц. Нами предложено включить в электрическую цепь устройства для восстановления ЭИС в МП генератор, который из 31 менением своих электрических характеристик позволит плавно изменять частоту вибрации полюсного наконечника. Мы предполагаем, что чем чаще будут происходить электрические импульсы в единицу времени, тем более равномерно будет распределяться ФМП по восстанавливаемой поверхности, увеличивая тем самым сплошность и повышая качество формируемого покрытия. Предварительно проведенные нами опыты дали обнадеживающие результаты. Поэтому исследование влияния частоты вибрации полюсного наконечника на качественные показатели металлопокрытия является актуальной задачей.
В существующих установках для реализации метода в качестве источников технологического тока применяют малораспространенные узкоспециальные машинные генераторы импульсов типов МГИ и ШГИ, что является одним из сдерживающих факторов широкого внедрения процесса в промышленность. Возможно применение и других источников тока /49/, однако технологический процесс при этом малоэффективен. Процесс в большинстве случаев имеет очень низкую стабильность, обусловленную тем, что в рабочем зазоре часто происходит спекание массы ферропорошка и источник технологического тока переходит в режим короткого замыкания. В результате спекания перенос материала ферропорошка на упрочняемую поверхность уменьшается и может полностью прекратиться. Иногда это имеет место и при использовании машинных генераторов импульсов. Поэтому применение широкораспространенного источника технологического тока будет способствовать более широкому использованию электроимпульсного способа. При применении однополюсных установок реализуется одна из четырех схем полярности процесса. Поэтому рассмотрение полярности в процессе упрочнения деталей ФП в МП наиболее полно отвечает сущности процесса.
Для повышения стабильности процесса его проводят в потоке охлаждающей жидкости, но при этом следует учитывать некоторое уменьшение переноса материала ферропорошка на поверхность детали и ухудшение физико-химических свойств упрочненного слоя /50/. Известен факт реализации процесса упрочнения деталей ферропорошками в магнитном поле в среде азота /51/. При этом установлено, что замена воздушной среды азотом практически не изменяет характеристик упрочненного слоя. В некоторых случаях для упрочнения деталей класса валов может применяться устройство /52/, позволяющее с достаточной эффективностью использовать неферромагнитные порошковые материалы. Процесс при этом имеет высокую стабильность, но перенос материала порошка на поверхность детали и производительность процесса значительно ниже, чем в случае упрочнения на одно- и двухполюсных установках с применением ферромагнитного порошка.
Для улучшения качества упрочненного слоя предложены устройства /53/, обеспечивающие совмещение процесса упрочнения деталей ферропорошками в магнитном поле с поверхностным пластическим деформированием. Известен также способ упрочнения, при котором для интенсификации процесса и улучшения качества поверхностного слоя процесс ведут в среде электролита, уровень которого поддерживают постоянным в условиях неполного погружения в него частиц ферропорошка, и через электролит пропускают ток. Из-за сложности реализации данный способ, разработанный Марченко И.Ф., не нашел пока применения в промышленности.
Одной из попыток совершенствования процесса было создание установки для упрочнения деталей класса валов в пульсирующем магнитном поле /54/. В промышленной установке УРМ-3 в качестве источника технологического тока использован специально разработанный тиристорный генератор импульсов. Установка сложна конструктивно и требует высокой квалификации электриков для технического обслуживания. Конструкция электромагнитной системы установки обеспечивает совпадение моментов времени существования максимального магнитного потока в рабочих зазорах и предельного сближения полюсных наконечников с упрочняемой поверхностью. Благодаря наличию вибрации сердечников процесс остается высокостабильным в широком диапазоне варьирования технологических факторов.
Теоретическое обоснование выбора состава смеси ферромагнитного порошка при восстановлении электроимпульсным способом
Со времени открытия способа электроискровой обработки в значительной мере исследованы различные материалы электродов. Однако выполненные исследования недостаточны для построения общей теории влияния природы материалов на процесс формирования плотных металлопокрытий при восстановлении деталей. Трудность построения такой теории обусловлена многочисленностью и сложностью процессов, протекающих в локальной поверхности в весьма короткий промежуток времени. В плазме присутствуют частицы с самыми различными свойствами и законами взаимодействия (молекулы, атомы, ионы, электроны). В ней происходят разнообразные процессы переноса (теплопроводность, электропроводность, излучение, диссоциирование, взаимодействие с окружающей средой, изменение химического и фазового состава) /65/. Введение комплексного материала (металлического сплава, композиционного материала, химического соединения) с элементами, претерпе ф вающими различные многократные полиморфные превращения, является дополнительным возмущающим фактором, который присоединяется к многообразной картине взаимодействия различных процессов в электрической искре или электрическом импульсе.
При помощи теоретических исследований Г.В.Самсонова /30/ становится возможным производить предварительный выбор оптимальных материалов и режимов обработки. В связи с различными потребностями вопросы выбора материалов, нуж-.u] даются в специальных исследованиях. В настоящей работе исследуется использование активирующего влияния химических элементов порошковых смесей на процесс формирования плотных металлопокрытий. Это достигается электроимпульсным способом в условиях согласованности во времени количества подводимой электрической энергии с подачей ферромагнитного порошка в рабочую зону и оптимальных режимов формирования слоя.
Качественного отличия между искровым (на «жестких» режимах), электроим-ф пульсным и дуговым разрядами нет, есть только количественное, кинетическое и температурное. Г.П.Иванов /27/ приравнивает механизмы ионного переноса вещества с электрода на электрод в искровом разряде к аналогичным процессам дугового разряда при наплавке. Эти выводы согласуются с последующими исследованиями Ю.П.Александрова. Наличие ряда физических явлений электроимпульсного способа, присущих наплавке и электроконтактному напеканию, предполагает возможность некоторых аналогичных условий его активирования. Целью является получение плотных металлопокрытий.
Активирующие добавки при наплавке и напекании порошковых смесей влияют на процесс припекания частиц основного компонента друг к другу и к основе за счет легирования контактных участков. Введение в порошковую смесь добавок приводит к диффузионным потокам, обусловленным градиентами концентраций и градиентом температуры (термодиффузия) /4/. В случае прогрева порошковой системы с большей скоростью нагрева всей массы частиц порошка, высокая степень неоднородности электропроводности и теплопроводности системы контактов приводит к неоднородному полю температур. Поэтому добавление элементов - активаторов с резко отличными параметрами электро- и теплопроводности, а также их специфические свойства в конкретных условиях активируют процесс получения требуемых свойств металлопокрытий. Такими активаторами являются кремний, бор, алюминий, которые рассмотрены в работах Ю.П.Александрова и В.П.Ананьева.
Кремний и особенно бор обладают высокой раскислительной способностью. Частицы активаторов в порошковой смеси становятся центрами резко повышенной диффузионной активности /4/. Введение в шихту активированных добавок бора и кремния приводит /66/: к раскислению и отслоению окисных пленок (аналогично пайке и диффузионной сварке); к появлению активных атомов металла и неравновесной искаженной кристаллической решетки в приповерхностном слое частиц; к образованию твердых растворов и легкоплавких эвтектик (например, боридной с температурой плавления 117С); к снижению коэффициента поверхностного натяжения; к созданию химической неоднородности в целом. Бор, кремний и кислород образуют стеклообразные соединения /67/, которые предохраняют материал слоя и основы от дальнейшего окисления при высоких температурах. При этом создается эффект «ограниченного пространства», в котором действует механизм очистки поверхности в малых объемах. Соединения типа боро-силикатных стекол обладают высокой способностью сохраняться, не обнаруживая признаков кристаллизации при длительном воздействии высоких температур. Положительным дополнительным фактором применения бора и кремния является их высокая легирующая способность.
Активирование системы возможно за счет использования химических элементов в качестве подслоя, что обеспечивает прочное сцепление получаемых металлопокрытий с основным металлом. Путем использования никель-фосфорного подслоя (около 88% Ni и 9-10% Р) можно снизить температуру получения слоя из шихты с более высокой температурой припекания /68/. Жидкая фаза с применением никель-фосфорного подслоя при получении никель-хромового слоя (Ni-70%, Сг-20%) обра-ІІГ зуется, начиная с температуры около 900С (шликерный способ получения покрытий). Повышение активности порошковой системы можно добиться также химической обработкой порошка.
Первые попытки получить плотные восстанавливающие покрытия, способные работать в парах трения, были предприняты с помощью использования защитно-восстановительных сред, а также снижением температуры плавления порошка за счет самофлюсующихся порошковых смесей с использованием вышеуказанных ак-Щ тивирующих добавок. Для активизации электроимпульсного способа при действии импульсных термических ударов требуются иные условия, чем при сварочных процессах и электроконтактном напекании. Применяемые в порошковых смесях бор и кремний, при больших скоростях нагрева становятся центрами резкоповышенной диффузионной активности /4/. Это нежелательно при электроимпульсном способе, имеющем основное отличие от вышеуказанных - высокую диффузию элементов ферромагнитного порошка в основу восстанавливаемой детали при низкой активному сти в поверхностном наращенном слое.
Принципиальная электрическая схема установки
Принципиальная электрическая схема установки работает следующим образом (рисунок 3.6). При включении тумблера В і получает питание катушка магнитного пускателя Р, при срабатывании которого замыкаются контакты KL Напряжение через трансформатор Тр и диод Д подаётся в цепь питания электромагнитной катушки Эм 2. Регулирование расхода ферропорошка происходит за счет изменения величины тока, при включении с помощью галетного переключателя В4 набора добавочных сопротивлений R1...R9. При включении тумблера Вг замыкаются контакты К2. При этом через тепловое реле Рт включается в работу источник тока. Пониженное им напряжение через вентиль Вп подаётся на рабочий промежуток Рп. Параметры технологического тока контролируются амперметром А, подключенным параллельно шунту Шн и вольтметром V. При включении тумблера Вз получает питание генератор Г, выход которого нагружен обмоткой электромагнитной катушки Эм 1. Генератор позволяет плавно регулировать частоту подачи электрического импульса в единицу времени, а также изменять значение сдвига фаз между виброперемещением полюсного наконечника и напряжением в цепи технологического тока. Принципиально процесс упрочнения деталей в пульсирующем магнитном поле при вибрации полюсного наконечника возможен при различных значениях сдвигов фаз не равных нулю.
С целью проверки соответствия конструкции бункерно-дозирующего устройства условиям реализации процесса упрочнения и с целью определения зависимости величины расхода ферролорошка от величины добавочного сопротивления в цепи питания электромагнитной катушки нами проведено исследование процесса дозирования ферропорошка предложенным вибрационным БДУ. Исследование проведено при планировании эксперимента по ротатабельному математическому плану второ-І) го порядка /28/. Варьируемыми факторами приняты: величина добавочного сопротивления и масса ферропорошка в накопителе. Параметр отклика — величина минутного расхода ферропорошка. Опыты проводились при трехкратном дублировании.
В качестве материала применяется ферропорошок ФМИ-2 с размерами наибольшей оси зерна 0,2 0,4мм. Величина добавочного сопротивления устанавливалась потенциометром и контролировалась прибором Ц 4315. В условиях каждого опыта БДУ работало в течение шести минут. Первоначально после каждой минуты - порция порошка возвращалась в накопитель, чем обеспечивался установившийся режим работы БДУ. Для регистрации величины минутного расхода ферропорошка отбиралась его порция, поданная в течение шестой минуты. Время отсчитывалось по секундомеру. Порции порошка взвешивались на аналитических весах ВЛА-200г-М.
Качество металлопокрытия, полученного электроимпульсным способом, опре-деляется его структурой и твердостью. Анализ микроструктуры проводили с учетом работ /30/ на шлифах из образцов нормализованной и закаленной стали 45 диаметром 30 и шириной 10 мм, наплавленных на изучаемых режимах. Травление шлифов выполнялось в реактивах следующего состава: 4% раствора азотной кислоты в спирте; пикриновая кислота (0,9г), едкий натр (25г), дистиллированная вода (75 мл), 5...8% раствор едкого натра (при электролитическом травлении). и. Микротвердость наплавленного металла определялась на приборе ПМТ-3 по ГОСТ 9450-76. Измерения проводились через 0,2 мм по длине образца на расстоя ний 10 мм и через 0,25 мм по глубине образца до зоны основного металла, неподверженного термическому влиянию. Микроструктура изучалась и фотографировалась на металлографическом микроскопе МИМ-8М при 500-кратном увеличении. Динамика изменения температуры по сечениям образцов - зона термического влияния - определялась металлографическим методом путем анализа микротвердости и микроструктуры наплавленных образцов и сравнения полученных показаний с эталонными.
Методика исследования износостойкости и усталостной прочности образцов
Долговечность восстановленных деталей машин определяется их износостойкостью, поэтому для оценки эффективности влияния легирующих элементов в составе порошковых смесей были проведены сравнительные износные испытания. Факторами, которые в основном определяют процесс изнашивания деталей машин, являются скорость перемещения трущихся поверхностей, удельное давление, условия их смазки, количество и качество смазки и, наконец, среда, в которой происходит трение скольжения: вода, газы и др. /5,6/. Наиболее полно этим требованиям отвечает машина трения МИ-1М, позволяющая осуществлять различные виды трения, изменять удельное давление и дает возможность осуществлять износ в условиях смазки в присутствии абразива. Машина имеет устройство для измерения: величины момента трения, пути и работы трения.
Для определения относительной износостойкости испытывались образцы-диски, изготовленные из стали 45 диаметром 30 мм и шириной 10 мм. В начале испытывались образцы из стали 45, закаленные ТВЧ, а затем образцы с нанесенными покрытиями из различных порошковых смесей с толщиной наращенного слоя 0,2 мм (после шлифования). Шероховатость поверхности всех испытываемых образцов после шлифования на круглошлифовальном станке была не менее 8 класса. Материалом для изготовления сопряженных образцов-накладок служила бронза БР ОСЦ-5-5-5 следующего химического состава: Zn - 8%, Sn - 5%, Hb -5%, Sb - 0,5%, Fe - 0,04%, Al - 0,05%.
Влияние силы тока короткого замыкания и частоты вибрации полюсного наконечника на удельный привес
Математическая модель: v6=b0+bl X3+b2 v5+b3 X3 v5+b4 v5 v5+b5 X3 X3 /4.10/ Число параметров, которые будут оценены (Ь): 6 Функция потери (квадрат разности наблюдаемого и предсказанного значения): v6=(OBS-PRED)
Зависимая переменная (параметр оптимизации): (Уі) Независимые переменные (факторы): Ток короткого замыкания, А (Х3), Частота ., вибрации полюсного наконечника, Гц (Xs). Т Число действительных случаев: 32
Заключительное оцененное значение потери: 362,73725670 Доля распределения зависимой переменной, объясняемая математической моделью: 0,997349985 R = 0,630357030 Полученные коэффициенты математической модели: Ь0 = 129,722; Ы = - 0,894; Ь2 =- 1,145; Ь3= 0,001; Ь4 = 0,012; Ь5 = 0,002.
Графики зависимостей удельного привеса от тока короткого замыкания и час-тоты вибрации полюсного наконечника изображены на рисунке 4.3 Математическая модель: v7=b0+bl X3+b2 v5+b3 v5+b4 v5 v5+b5 X3 X3 /4.11/ Число параметров, которые будут оценены (Ь): 6
Функция потери (квадрат разности наблюдаемого и предсказанного значения): v7=(OBS-PRED)2 Зависимая переменная (параметр оптимизации): (У2) Независимые переменные (факторы): Ток короткого замыкания, А (Х3), Частота вибрации полюсного наконечника, Гц (Х$). Число действительных случаев: 32 Заключительное оцененное значение потери: 318,90900820 Доля распределения зависимой переменной, объясняемая математической моделью: 0,989010950 R = 0,767470488 Полученные коэффициенты математической модели: Ь0 = -10,929; Ы = 0,790; Ь2 = -0,566; Ь3= -0,011; Ь4 - 0,037; Ь5 = -0,001. Графики зависимостей коэффициента сплошности металлопокрытия от тока короткого замыкания и частоты вибрации полюсного наконечника изображены на рисунке 4.4.
Математическая модель: v8=b0+bl X3+b2 v5+b3 X3 v5+b4 v5 v5+b5 X3 X3 /4.12/ Число параметров, которые будут оценены (Ь): 6 Функция потери (квадрат разности наблюдаемого и предсказанного значения): v8=(OBS-PRED)2 Зависимая переменная (параметр оптимизации): (У3)
Независимые переменные (факторы): Ток короткого замыкания, А (Х3), Частота вибрации полюсного наконечника, Гц (Х5). Число действительных случаев: 32 Заключительное оцененное значение потери: 78,159546502 Доля распределения зависимой переменной, объясняемая математической моделью: 0,945737031 R = 0, 803577645 Полученные коэффициенты математической модели: Ь0 = 119,060; Ы = -0,716; Ь2 = -1,398; Ь3= 0,001; Ь4 = 0,013; Ь5 = 0,002.
Графики зависимостей коэффициента переноса металлопокрытия от тока короткого замыкания и частоты вибрации полюсного наконечника изображены на рисунке 4.5.
Оптимальные режимы процесса. В настоящее время априорная информация об износостойкости поверхностей деталей машин, упрочненных ферропорошками, а магнитном поле, работающих в различных парах трения, невелика. В каждом кон кретном случае нельзя с определенной достоверностью судить о том, какая из поверхностей будет работать лучше; имеющая более износостойкий слой и невысокий коэффициент сплошности или же, наоборот, - имеющая менее износостойкий слей и более высокий коэффициент сплошности номинальной поверхности. В связи с этим нами не ставилась задача оптимизации в явном виде. Некоторые значения режимов, оптимальные в конкретных условиях применения процесса, полученные на основе анализа двухмерных сечений поверхностей откликов, приведены в таблице 4.4.
В результате математической обработки экспериментальных данных получено полиноминальное уравнение, выражающее зависимость величины минутного расхо 103 да ферропорошка от величины добавочного сопротивления и его массы в накопителе: у = Ъо + Е МІ + Е Ъц ХІ X! + Ьц х2 /4.13/
Коэффициенты уравнения и доверительные интервалы приведены в таблице При ротатабельном планировании считается некорректным оценивать значимость каждого в отдельности коэффициента уравнения регрессии, так как они являются взаимосвязанными. Но поскольку коэффициенты при хг, Х]Х2 и Хг2 намного меньше соответствующих доверительных интервалов, представляет интерес оценить адекватность модели, исключив из уравнения эти члены. Проверка гипотезы адекватности проведена по критерию Фишера. Расчетное значение критерия Фишера Fp= 2,12 меньше табличного при 5%-ном уровне значимости (FTo,05 6,2), следовательно, уравнение: у = 8,6796 - 5,8791х! + 0,5296х,2 /4.14/
Уравнение адекватно описывает процесс, и с 95%-ной доверительной вероятностью можно утверждать, что величина минутного расхода ферропорошка не зави-сит от его массы в накопителе. В натуральных значениях уравнение принимает вид: q= 158,158 -0,26772/?+ 1,08-10"V, /4.15/ где q — величина расхода ферропорошка, г/мин; R — величина добавочного сопротивления, Ом.
Графически эта зависимость представлена на рисунке 4.6. По полученному уравнению могут быть рассчитаны величины добавочных сопротивлений, обеспечивающих требуемые значения расхода ферропорошка
