РАЗДЕЛ 2. ВЫБОР ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КАЧЕСТВА И РАЗРАБОТКА РАСЧЕТНОЙ МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА ЖАРОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ
В разделе проведены теоретические исследования, направленные на разработку методики комплексной оценки качества жаростойких покрытий.
Обоснован выбор основных характеристик качества жаростойких покрытий с использованием современных методов корреляционного анализа, в частности, построена математическая модель, позволяющая оценить степень влияния основных свойств покрытий, полученных методами газотермического напыления и вакуумного осаждения, на качество нанесенного покрытия.
Получены расчетные зависимости, позволяющие оценить качество нанесения покрытия по комплексу контролируемых свойств. Предложенные зависимости могут быть использованы для определения дефектности покрытия с учетом взаимосвязи исследуемых характеристик, их верхнего и нижнего нормативных значений и фактического закона распределения.
Для проведения комплексной оценки качества жаростойких покрытий в работе предложена структура нормативного обеспечения, регламентирующая методику проведения испытаний, регистрацию и обработку данных, а также оценку качества нанесенного покрытия по совокупности свойств. Использование предлагаемого нормативного обеспечения комплексной оценки качества жаростойких покрытий позволит повысить качество нанесения покрытия, попадающих на сборочный участок, а также проводить объективный выбор покрытий, отвечающих всем предъявляемым требованиям.
2.1. Разработка методологии оценки качества жаростойких покрытий по совокупности контролируемых характеристик
Анализ технологии нанесения жаростойких покрытий показывает, что на качество упрочненных слоев воздействуют многочисленные факторы [2, 89, 92]. Механические и технологические свойства нанесенного покрытия зависят от свойств основного материала, предварительной подготовки основы детали к нанесению покрытия, совместимости материала покрытия и подложки, непосредственно технологии нанесения и последующей обработки. При этом важно учитывать взаимодействие отдельных факторов, влияющих на качество нанесенного покрытия, внутри групп и особенно между собой (зависимость режимов обработки материала основы от его химического состава, термообработки, структуры и т.д.). Режим эксплуатации также оказывает существенное влияние на комплекс свойств материала.
Поэтому проведенный анализ различных аспектов формирования покрытия позволяет утверждать [47, 72], что покрытие необходимо рассматривать как сложную систему стохастического класса, а задачу оценки качества нанесенного покрытия необходимо решать методами комплексного подхода к вопросам анализа и оптимизации функциональных свойств покрытия [67, 70].
Для решения задачи оценки качества жаростойких покрытий был разработан алгоритм, блок-схема которого представлена на рис. 2.1. Как видно из рисунка, на первом этапе необходимо сформулировать проблему в технологических терминах. Для этого следует поставить технологические задачи и разработать рабочие гипотезы, выбрать цель и критерий эффективности ее достижения, определить возможности, выявить накладываемые ограничения и оценить область возможных решений.
Рис. 2.1. Блок-схема решения задачи оценки качества жаростойких покрытий
На втором этапе необходимо провести сбор и анализ априорной информации, при систематизации и отборе которой особое внимание следует уделить установлению закона распределения изучаемой величины [91].
На данном этапе следует провести причинно-следственный анализ, что, позволит выявить основные дефекты, возникающие в поверхностном слое, и установить причины их возникновения. При этом следует отметить, что эксплуатационные дефекты являются самостоятельной проблемой, требующей более глубокого изучения, и в рамках данной диссертационной работы они не рассматриваются. Установление основных видов дефектов позволит также усовершенствовать существующие методы испытаний покрытий, целью которых является определение количественной и качественной величины таких дефектов, и, возможно, позволит сократить количество испытаний.
На третьем этапе следует сформулировать математическую постановку задачи [8]. Как показал проведенный анализ, необходимость получения достоверной информации относительно качества нанесенного покрытия обусловлена высокими требованиями, предъявляемыми к эксплуатационной надежности деталей с покрытиями. Поэтому несомненный интерес представляют исследования, направленные на оценку степени влияния различных свойств покрытий на их эксплуатационную надежность с использованием методом регрессионного и корреляционного анализа, что, возможно, позволит выбрать основные характеристики, которые следует контролировать в первую очередь при проведении комплексной оценки качества жаростойких покрытий.
Следует также отметить, что для разработки единой методологии выбора выходных параметров, характеризующих качество поверхностного слоя, представляется целесообразным рассматривать отдельные характеристики поверхностного слоя как функцию некоторого специально установленного аргумента. В этом случае числовые характеристики этой функции будут являться выходными параметрами. Такой подход позволяет численно оценить свойства поверхностного слоя, унифицировать структуру расчетов, учесть вероятностную природу показателей, оценить влияние режимов работы на долговечность изделия и, в конечном счете, прогнозировать возможное изменение характеристик качества [45].
На следующем этапе следует получить расчетные зависимости, позволяющие учитывать взаимодействие выбранных свойств покрытий, оказывающих наиболее сильное влияние на их эксплуатационную надежность, а также их верхние и нижние нормативные значения. Полученные зависимости могут быть использованы при проведении сравнительной оценки качества нанесенного покрытия по целому комплексу исследуемых свойств, а также выбору наиболее оптимального вида покрытия применительно к заданным условиям эксплуатации [