РОЗДІЛ 2
ВИБІР ТЕХНОЛОГІЧНИХ ФАКТОРІВ УПРАВЛІННЯ ЯКІСТЮ ПОВЕРХОНЬ
Сучасні технології повинні забезпечувати не тільки високу точність, продуктивність, технологічність, але і необхідну довговічність деталей машин в експлуатації. Широке застосування на практиці знаходять методи поверхневого зміцнення деталей машин із використанням висококонцентрованих джерел енергії. Ці методи характеризуються дією з великими швидкостями високих питомих енергій на відносно малі об'єми металу з наступним їх швидким охолодженням. Структурно-фазові зміни, які проходять у процесі цих обробок суттєво залежать від хімічного складу і вихідної термічної обробки матеріалу. Вони характеризуються формуванням двох якісно різних структурних зон - зони вторинного гартування або так званого слаботравимого білого шару й зони підвищеної травимості або зони термічного впливу зі структурою високошвидкісного відпуску, які суттєво відрізняються по своїх фізико-механічних і електрохімічних властивостях від основного металу.
2.1. Технологічна операція фрикційного зміцнення, як система
Вихід з ладу машин, агрегатів, конструкцій є внаслідок втрати працездатності окремих деталей. Тому одним із найважливіших показників якості їх виготовлення є міцність і довговічність. При цьому необхідно знати, який з показників надійності є визначальним при роботі конкретної деталі. Помилки щодо вибору характеристик міцності та надійності в процесі оптимізації технології виготовлення деталі стають причиною аварійного виходу з ладу деталі та виробу в цілому. Для оптимізації технології виготовлення деталі необхідні детальні відомості щодо умов роботи деталі, вузла та виробу в цілому. У зв'язку з цим виготовлювана деталь повинна розглядатися як складова складної системи.
Складна система представляє собою множину взаємозв'язаних і взаємодіючих між собою елементів і підсистем різної фізичної природи, що складають нероздільне ціле, які забезпечують виконання системою деякої складної функції й описуються достатньо складною математичною моделлю для досягнення певної мети. Поведінка системи може бути як множина послідовних у часі станів системи, яка є її функцією [220].
Структура системи характеризує внутрішню організацію, порядок і побудову системи, тобто сукупність елементів і співвідношення зв'язків між ними. Якщо E = {e1, e2, ..., en} є множина елементів, а R = {r1, r2, ..., rn} множина співвідношень (зв'язків), то структура Str = {E, R} є множина, яка складається з E та R. Один і той же об'єкт може бути визначений кількома системами. Функціонування системи задається її структурою, яка повністю визначає спосіб функціонування. Відносно замкнута система з конкретною структурою функціонує однозначно. З іншого боку, функціонування не визначає структуру однозначно, тому що одна і та ж функція може бути реалізована різними структурами.
Організація складних систем представляє собою процес упорядкованого розташування множин елементів з врахуванням їх логічних зв'язків із метою здійснення певних функцій у складних системах [221]. Переважно до однієї і тієї ж мети можна прийти різними способами, виходячи з різних принципів організації систем. Кожний принцип організації задає певний спосіб побудови множин систем, аналогічних за призначенням, але різних за функціями та структурою. Конкретна система представляє собою лише приклад реалізації деякого способу організації. Тому, організація є поняттям більш високого рангу, аніж функція і структура, це є модель на основі якої будуються конкретні системи.
Кожна система включає в себе ще оточення, вхід та вихід. Оточення системи теоретично включає все, що не входить у дану систему, але ми обмежимося тільки реальним довкіллям, а не повним, до якого входять геосфера, атмосфера, біосфера (включаючи людський фактор), техносфера та астросфера. Вхід представляє собою зовнішнє відношення навколишнього середовища до системи, тобто - сукупність усіх входів, які складають узагальнений вхід, як вектор окремих дій, зв'язків, відносин та параметрів стану. Виходом системи є зовнішнє відношення системи до навколишнього середовища. Сукупність усіх виходів може бути зведена до узагальненого виходу. Входи і виходи системи включають усі види зв'язків з навколишнім середовищем: бажані й небажані, зв'язки матеріального, енергетичного та інформаційного характеру.
При дослідженні складних систем найважливішими є задача синтезу, яка полягає у знаходженні структури й параметрів системи, які визначають її за заданими властивостями, та задача аналізу, при розв'язку якої за відомою структурою і відомими параметрами вивчається її поведінка. Ці задачі взаємообернені і розв'язуються разом [222]. Часто задача синтезу, як більш складна розв'язується з використанням результатів розв'язку задачі аналізу.
Згідно загальної теорії систем [223], синтез представляє собою створення функцій і структур, які є необхідними і достатніми для отримання певних результатів. Визначаючи функції, які реалізуються системою, визначають деяку абстрактну систему, про яку відомо тільки те, що вона зможе роботи. У цей же час аналіз представляє собою процес визначення або дослідження властивостей характерних для даної системи і полягає у наступному: нехай є відомими функції й характеристики елементів, які входять до складу системи, і визначена її структура. Необхідно визначити функції або характеристики, властиві даній системі як сукупність елементів [224].
Розглянемо процес поверхневого фрикційного зміцнення як технологічну систему. Фрикційне зміцнення поверхневих шарів металу здійснюється за рахунок дії висококонцентрованих потоків енергії на відносно малі об'єми металу. Для керування процесами формування зміцненого шару і його якістю необхідно розглянути параметри технологічної системи операції фрикційного зміцнення (рис. 2.1.).
На процес фрикційне зміцнення, у першу чергу, впливають умови зміцнення, характеристики деталі та зміцнюючого інструмента-диска. Висококонцентрований пот