Розробка нормативної бази комплексної оцінки якості жаростійких покриттів

Таким чином, для одержання комплексної оцінки якості нанесеного покриття доцільно систематизувати дані про дефектність одиничних властивостей і оцінити ступінь їх впливу на експлуатаційну надійність жаростійких покриттів, що дасть можливість, у свою чергу, вибрати основні характеристики, які впливають на якість покриття, і удосконалити існуючі методи їх оцінки, значно скоротивши кількість випробувань.

Проведений аналіз науково-технічної літератури і нормативної документації дозволив сформулювати мету і задачі досліджень, вирішення яких зробить можливим проведення комплексної оцінки якості жаростійких покриттів.

У другому розділі наведено результати теоретичних досліджень, спрямованих на розробку принципів побудови нормативної бази комплексної оцінки якості нанесеного покриття й одержання залежностей, що дають можливість оцініти ступінь впливу основних властивостей на експлуатаційну надійність покриттів, які працюють під дією термічних циклічних навантажень.

Теоретичні дослідження ставили за мету одержати залежності для оцінки ступеня впливу на експлуатаційну надійність жаростійких покриттів таких властивостей як пористість, міцність зчеплення покриття з основою, мікротвердість, коефіцієнт термічного розширення. Зокрема, з використанням методів регресійного аналізу було отримано багатофакторну регресійну модель лінійного вигляду:

 , (1)

яка дозволяє описати взаємозв'язок жаростійкості, яка була обрана як залежна змінна Y, і перерахованих вище властивостей покриттів  , які були обрані як незалежні змінні (фактори) із урахуванням коефіцієнтів регресії  ,  ,  ,   та вільного члену  .

Рівні варіювання факторів одержували шляхом збирання й аналізу апріорної інформації про кількісні значення кожної незалежної змінної і відгуку. Коефіцієнти рівняння регресії оцінювалися з використанням методу найменших квадратів.

Аналіз рівняння регресії, яке враховує вплив пористості, міцності зчеплення покриття з основою, мікротвердості, коефіцієнта термічного розширення, наведеного в роботі, показав, що воно має недостатню інформативність, а значення коефіцієнтів при показниках пористості та коефіцієнту термічного розширення мають невеликі значення. Тому, після додаткових досліджень, наведених у роботі, структура математичної моделі, яка описує вплив властивостей жаростійких покриттів на їх експлуатаційну надійність, має вигляд:

Y = 3, 89659+9, 22759x2u3+2, 52993x3, (2)

де: x2 = 0, 0321932 (X2 – 48, 0625) ; Х2 – міцність зчеплення покриття з основою; u3 = 3, 24389 (x33 + + 0, 0146209Чx32 – 0, 702609 (x3 – 0, 00373972) ; x3 = 0, 00342906 (X3 – 608, 375) ; Х3 – мікротвердість.

Як видно з рівняння регресії (2), найбільше на жаростійкість покриття впливає взаємодія міцності зчеплення покриття з основою і мікротвердості, що сприяє їх використанню як основних характеристик при оцінці якості жаростійких покриттів.

Для оцінки впливу основних дефектів на якість нанесеного жаростійкого покриття запропоновано дефектність покриття   визначати як імовірність випадання контрольованої характеристики   за область її нижнього   та верхнього  нормативних значень. З урахуванням апріорної визначеності щодо характеру закону розподілів їх значень залежність для визначення дефектності має вигляд:

 . (3)

Функція Лапласа   визначається за стандартними таблицями, а коефіцієнт імовірнісної якості   обчислюється за формулою:

 , (4)

де   – математичне очікування контрольованої характеристики;   – середнє квадратичне відхилення контрольованої характеристики.

Наведені залежності справедливі для випадків, коли закон розподілу значень контрольованих характеристик підкоряється нормальному. Однак у деяких випадках, як показали теоретичні дослідження, спостерігаються відхилення від нормального закону розподілу. Тому при визначенні якості покриттів розрахунок імовірності випадання контрольованої характеристики за область її нормативних значень необхідно здійснювати з огляду на фактичні закони розподілу. Для цього пропонується використовувати поправочні коефіцієнти на асиметрію   та ексцес  , що визначаються відповідно:

  , (5)

 , (6)

де  - щільність нормального розподілу, визначена за стандартними таблицями.

З урахуванням введених виправлень залежність (3) набирає вигляду:

 . (7)

Для проведення комплексної оцінки якості покриттів необхідно враховувати взаємозв'язок досліджуваних властивостей, які характеризують величину дефектів поверхневого шару. У цьому випадку розрахунок коефіцієнта імовірнісної якості   необхідно проводити з урахуванням виправлення у вигляді коефіцієнта множинної кореляції R між контрольованою та іншими досліджуваними характеристиками:

 . (8)

Тоді дефектність покриття за сукупністю досліджуваних характеристик варто визначати:

 , (9)

де n – число контрольованих характеристик  ;

 - імовірність випадення контрольованої характеристики   за межі її нормативних значень   і  .

У роботі на основі аналітичних залежностей обґрунтовані принципи використання і розроблена розрахункова методика порівняльної оцінки якості нанесеного покриття за комплексом різних властивостей, що дає можливість проводити об'єктивний вибір покриттів, які відповідають усім висунутим вимогам. Отримані залежності можуть бути використані для визначення рівня дефектності з урахуванням взаємозв'язку досліджуваних характеристик, їхнього верхнього і нижнього нормативного значень та фактичного закону розподілу.

Для проведення комплексної оцінки якості жаростійких покриттів в роботі запропоновано структуру нормативного забезпечення, що регламентує методику проведення випробувань, реєстрацію й опрацювання даних, а також оцінку якості нанесення покриття за сукупністю властивостей, яка наведена на рис. 1. Як видно з рисунку, структура нормативного забезпечення, що пропонується, містить