Повышение механических и специальных свойств сварных швов алюминиевых сплавов методом микроплазменного оксидирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.10, кандидат наук Пономарев Илья Сергеевич

• Пономарев Илья Сергеевич
• кандидат наук
• 2016

Оглавление диссертации кандидат наук Пономарев Илья Сергеевич

Введение

Глава 1. Литературный обзор по тематикам сварки алюминия и его сплавов, микроплазменного оксидирования алюминиевых сплавов. Исследования физики процесса

1.1 Особенности сварки алюминиевых сплавов

1.2 Влияние технологических факторов различных способов сварки на структуру и свойства металла соединений алюминиевых сплавов

1.3 История процесса микроплазменного оксидирования. Основные положения

1.4. Физическая сущность микроплазменного оксидирования, модельные представления процесса

1.5 Стадии развития разрядов при микроплазменном оксидировании

1.6. Механизм формирования переходного слоя МПО-покрытия

1.7 Влияние состава электролита и электрического режима на процесс формирования покрытия

1.8. Типы оборудования для микроплазменного оксидирования

1.9. Источники питания для микроплазменного

оксидирования

1.10. Основные типы покрытий, получаемые микроплазменным оксидированием. Их структура, состав и свойства

1.10.1. Механические свойства и химический состав покрытия

1.10.2. Испытания покрытия на износостойкость

1.11. Современные модельные представления о процессе формирования

покрытия при микроплазменном оксидировании

Глава 2. Методика эксперимента

2.1. Объект исследования

2.2. Оборудование для проведения экспериментальных работ

2.3. Высокоскоростная фотовидеосъемка процесса микроплазменного оксидирования

2.4. Методика заливки образцов

2.5. Методика качественного металлографического анализа

2.6. Методика измерения толщины МПО-покрытия

2.7. Методика измерения микротвердости МПО-покрытия

2.8. Методика измерения пористости полученного МПО-покрытия

2.9. Рентгенографический анализ

2.10. Исследование износостойкости МПО-покрытия

2.11. Методика измерения коррозионной стойкости МПО покрытия

Глава 3. Изучение влияния различных параметров электрического тока на структуру и свойства покрытия, полученного микроплазменным оксидированием

3.1. Исследование процесса микроплазменного оксидирования с использованием конденсаторного источника питания

3.2. Разработка установки с высокочастотным источником питания для микроплазменного оксидирования алюминиевых сплавов

3.3. Исследование процесса высокочастотного микроплазменного оксидирования с использованием транзисторного источника питания

3.3.1 Исследование высокочастотного микроплазменного оксидирования на структуру и свойства оксидного покрытия алюминиевого сплава при обработке в диапазоне частот 50 - 16000 Гц

3.3.2 Исследование высокочастотного микроплазменного оксидирования на структуру и свойства оксидного покрытия алюминиевого сплава при обработке в

диапазоне частот 50 - 4500 Гц

3.3.3 Исследование высокочастотного микроплазменного оксидирования на структуру и свойства оксидного покрытия алюминиевого сплава при обработке в

диапазоне частот 50 - 1000 Гц

3.4 Определение химического состава оксидного покрытия, полученного при микроплазменном оксидировании алюминиевого сплава АМг5

3.5 Определение износостойкости оксидного покрытия, полученного микроплазменным оксидированием

3.6 Определение коррозионной стойкости образцов с МПО покрытием

Глава 4. Технологические рекомендации

Глава 5. Выводы и общие рекомендации

Заключение

Список литературы

Приложение 1. Листинг получения математической зависимости параметров

оксидирования в системе МаШСАО

Введение

Актуальность темы исследования. Развитие современных отраслей промышленности и машиностроения во многом определяет научно-технический прогресс. Создание новых машин и механизмов, повышение их эффективности и снижение стоимости производства является одними из главных и важнейших задач. Одним из основных путей решения данной задачи является использование легких материалов при изготовлении конструкций и механизмов.

Алюминиевые сплавы получили достаточно большое преимущество в авиастроении, энергетическом машиностроении, атомной технике и радиоэлектронной промышленности. Не смотря на более высокую стоимость алюминиевых сплавов по сравнении с конструкционными сталями, объем алюминиевых сплавов при производстве сварных конструкций непрерывно повышается. Это объясняется эксплуатационными свойствами алюминия и его сплавов, такими как высокая коррозионная стойкость в ряде агрессивных жидких и газовых сред, немагнитность, а также высокие электро- и теплопроводность.

Чистый алюминий, в виду низкой прочности, для изготовления конструкций используют в отдельных случаях в химической, пищевой и электротехнической промышленности. Алюминий высокой чистоты применяют в отраслях новой техники, в том числе при производстве полупроводников. В качестве конструкционных материалов в основном используют полуфабрикаты из алюминиевых сплавов. По показателям отношения прочности и текучести к плотности высокопрочные алюминиевые сплавы значительно превосходят чугун, низкоуглеродистые и низколегированные стали, чистый титан и уступают лишь высоколегированным сталям повышенной прочности и сплавам титана [1].

Основным недостатком данного материала является высокая чувствительность структуры металла к температурному циклу сварки, а также различным типам дефектов и включений в металле сварных швов, значительно снижающих его механические свойства. В большей степени структурные изменения (неравномерное распределение легирующих элементов, возникновение различных фаз химических соединений) влияют на коррозионные свойства и износостойкость поверхности сварных швов, приводят к их значительному снижению.

Причинами уменьшения коррозионной стойкости алюминиевых сплавов в сварных

швах являются: возникновение гальванических пар при работе в кислых или щелочных

средах вследствие неравномерного распределения легирующих элементов при сварке;

образование на границах зерен металла различных фаз (P-AlзMg2 для сплавов АМг, с

4

содержанием магния более 5-6%), что увеличивает вероятность возникновения межкристаллитной коррозии; неметаллические включения и соединения, разрыхляющие естественную оксидную пленку.

Для предотвращения возникновения коррозии применяются различные термические способы обработки, например искусственное старение, изменение режимов сварки и состава легирующих элементов. Сопутствующий и последующий подогрев уменьшают скорость кристаллизации, способствует равномерному распределению элементов шва, однако не всегда может быть применим к сварным конструкциям. Кроме того, в настоящее время разрабатываются и активно применяются различные способы обработки и модифицирования поверхностного слоя, такие как различные типы анодирования и оксидирования.

Для повышения поверхностных механических и коррозионных свойств алюминиевых сплавов в настоящее время разрабатываются и активно применяются различные способы поверхностной обработки и модификации поверхностного слоя.

Процесс микроплазменного оксидирования является наиболее перспективным способом поверхностной обработки и модификации поверхностного слоя алюминиевых сплавов. Первые работы по микроплазменному оксидированию берут начало еще в 50-70х годах в США и в Институте неорганической химии Сибирского отделения Академии наук СССР. Изначально данный процесс имел определение искрового анодирования, так как был выявлен при анодировании алюминия на высоком напряжении.

На сегодняшний день процесс микроплазменного оксидирования нашел достаточно широкое применение в различных отраслях промышленности, как относительно недорогой способ получения керамикоподобного покрытия большой толщины, с высокими механическими характеристиками износостойкости, твердости и прочности. Главным преимуществом данного вида обработки является его простота и низкие требования к точности режимов. Применение микроплазменного оксидирования для обработки сварных швов алюминиевых сплавов Д16 и АМг5, а также создания защитного покрытия значительно упрощает обработку данного материала, может применяться как ко всей свариваемой конструкции, так и локально, непосредственно в зоне термического влияния сварных швов.

Однако, в виду неточного представления физических моделей процессов, происходящих на поверхности обрабатываемых деталей, на сегодняшний день проводится большое количество исследований по оптимизации параметров процесса и получения необходимых свойств покрытия. Кроме того, наибольшая часть исследований направлена на исследование и получение различных моделей данного процесса и поиска полного представления физических процессов микроплазменного оксидирования.

Степень разработанности темы исследования

На данный момент существует большое количество исследований в области увеличения стойкости сварных швов из алюминиевых сплавов в агрессивных средах. Большинство применяемых способов увеличения коррозионной стойкости сварных швов из алюминиевых сплавов и повышения поверхностной износостойкости основаны на температурной или химической обработке. Одним из способов поверхностной обработки алюминиевых сплавов на сегодняшний день является процесс микроплазменного оксидирования.

Впервые процесс микроплазменного оксидирования был выявлен в 50-х годах прошлого века. В различных работах отечественных и зарубежных ученых исследовано влияние химических составов и дополнительных химических добавок, электрических параметров, таких как плотность электрического тока, напряжение, соотношение катодного и анодного токов, на структуру и свойства получаемых защитных оксидных покрытий. Наибольшее количество исследований направлены на повышение толщины, микротвердости и стойкости в агрессивных средах получаемых микроплазменным оксидированием защитных оксидных покрытий.

На данный момент достаточно полно исследованы процессы получения защитных оксидных покрытий на поверхности алюминиевых сплавов и сварных швов, предложены физические модели процесса образования оксидного покрытия, а также технологические рекомендации для увеличения механических и коррозионных свойств оксидных покрытий. Известно, что защитные свойства оксидных покрытий на поверхности алюминиевых сплавов в 10-20 раз выше, чем при аналогичных способах поверхностной обработки. Однако работы по изучению влияния высокочастотных электрических разрядов на процесс образования покрытия до настоящего времени не проводились, не существует также физической модели воздействия указанных разрядов на механические свойства покрытий на поверхности сварных швов из алюминиевых сплавов. Существенным отличием способа поверхностной обработки высокочастотным микроплазменным оксидированием от существующих является возможность изменения поведения микроразрядов на обрабатываемой поверхности для получения заданных свойств защитных оксидных покрытий.

Цель настоящего исследования: повышение коррозионных свойств поверхности сварных швов и деталей из алюминиевых сплавов методом микроплазменного оксидирования, на основе выявления механизма процесса формирования микроплазменного разряда и исследования влияния электрического тока специальной формы и частоты, длительности процесса на свойства защитных покрытий.

Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие задачи:

1) На основе анализа литературных источников по микроплазменному оксидированию выявить закономерности формирования покрытия на поверхности алюминиевых сплавов, установить механизм образования покрытия;

2) Выявить закономерности влияния электрических режимов (частота, форма, скважность и сила электрического тока) на структуру и механические свойства (коррозионную стойкость, толщину, пористость, износостойкость, микротвердость) получаемых оксидных покрытий на поверхности сварных швов из алюминиевых сплавов; получить физическую модель образования покрытия на основе экспериментальных данных;

3) Получить математическую модель, описывающую зависимость механических свойств (толщины и микротвердости) защитных оксидных покрытий на поверхности сварных швов из алюминиевых сплавов от электрических режимов процесса;

4) Разработать технологические рекомендации для процесса микроплазменного оксидирования, повышения коррозионной стойкости и износостойкости поверхности сварных швов из алюминиевых сплавов.

Научная новизна:

1) Разработана и предложена физическая и математическая модель процесса микроплазменного оксидирования, описывающая характер воздействия микроплазменных разрядов на обрабатываемые поверхности и зависимость механических свойств защитных оксидных покрытий, таких как толщина и микротвердость, от электрических параметров процесса.

2) Впервые предложен процесс микроплазменного оксидирования на пульсирующем электрическом токе высокой частоты для повышения коррозионной стойкости сварных швов алюминиевых сплавов.

3) Выявлено влияние формы электрического тока (синусоида, прямоугольник) на геометрические параметры, структуру, механические свойства оксидного покрытия при микроплазменном оксидировании поверхности алюминиевых сплавов Д16 и АМг5. Определены области применения поверхностной обработки микроплазменным оксидированием деталей из алюминиевых сплавов.

4) Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность увеличения производительности процесса микроплазменного оксидирования алюминиевых сварных швов и получения оксидного покрытия толщиной более 100 мкм с микротвердостью до 30000 Н/мм2 за короткий промежуток времени за счет применения наиболее оптимальных электрических параметров.

Теоретическая и практическая значимость работы:

1) Установлено, что искусственное создание защитного оксидного покрытия на поверхности деталей и сварных швов алюминиевых сплавов значительно повышает их коррозионную стойкость в агрессивных средах. Использование защитных покрытий для повышения твердости и коррозионной стойкости поверхности сварных швов расширяет области применения сварных конструкций.

2) Разработан высокочастотный источник питания с возможностью регулировки формы и частоты электрического тока, обеспечивающий увеличение производительности и снижения энергетических и временных затрат на проведение процесса микроплазменного оксидирования более чем на 40%.

3) Даны рекомендации по увеличению производительности процесса и механических свойств оксидного покрытия с помощью микроплазменного оксидирования для обработки сварных швов и ЗТВ алюминиевых сплавов, защиты поверхности сварных швов от различных типов коррозии. Описаны возможные способы дальнейшего совершенствования процесса микроплазменного оксидирования для защиты поверхностей сварных швов деталей из алюминиевых сплавов.

Методология и методы научного исследования

Для достижения поставленной цели было использовано сочетание теоретических, экспериментальных и вычислительных методов исследований.

Для проведения исследования была разработана и скомпонована установка с источником питания для проведения процесса высокочастотного микроплазменного оксидирования (с возможностью получения электрического тока заданной формы и частоты), были выполнены опыты по высокочастотному микроплазменному оксидированию на образцах из алюминиевых сплавов Д16 и АМг5.

Для исследования структуры и свойств изучаемых материалов использовались следующие методы: методы металлографии с обработкой результатов в программном комплексе «ВидеоТест-Металл 1.0»; измерение микротвердости оксидного покрытия по Виккерсу; измерение износостойкости оксидного покрытия методом поверхностного трения; измерение коррозионной стойкости по методу измерения весового показателя коррозии. Исследование химического состава покрытия проводилось с помощью энергодисперсионного рентгенофлюоресцентного анализа на спектрометре EDX-800HS, Shimadzu.

Положения, выносимые на защиту:

1) Закономерности влияния процесса микроплазменного оксидирования на высоких частотах электрического тока на поверхностные свойства сварных швов алюминиевых сплавов Д16 и АМг5.

2) Зависимость толщины, твердости и износостойкости получаемого покрытия от параметров высокочастотных электрических процессов на поверхности обрабатываемых деталей.

3) Физическая модель формирования микроплазменных разрядов, позволяющая обьяснить увеличение скорости образования покрытия и его микротвердости в несколько раз.

Достоверность полученных данных определяется с помощью сопоставления последних с результатами и данными предыдущих исследований в области микроплазменного оксидирования и получения оксидных покрытий на алюминии и его различных сплавах.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение механических и специальных свойств сварных швов алюминиевых сплавов методом микроплазменного оксидирования»

Апробация работы

Основные результаты работы доложены и обсуждены на международной конференции «Инновационные процессы в исследовательской и образовательной деятельности» (г. Пермь, 2014), 2-й международной научно-практической конференция ИТММ-2014 (г. Пермь, 2014), XI международной научно-практической конференции: «Современные концепции научных исследований» (г. Москва, 2014), «Сварка и диагностика» в рамках XIV Международной специализированной выставки «Сварка. Контроль и диагностика» (Екатеринбург, 2014 г.), «Актуальные проблемы современной науки и техники» (Пермь, 2015 г.), «Материаловедение. Машиностроение. Энергетика» в рамках международного молодежного научно-промышленного форума «Прорыв» в рамках промышленной выставки «Иннопром-2015» (Екатеринбург, 2015 г.), 15-ая международная научно-техническая конференция "Сварка и родственные технологии" (Екатеринбург, 2015 г.)

Работа выполнена в рамках проектной части Государственного задания Министерства образования и науки РФ в сфере научной деятельности № 11.1196.2014/К от 17.07.2014.

Глава 1. Литературный обзор по тематикам сварки алюминия и его сплавов,

микроплазменного оксидирования алюминиевых сплавов. Исследования физики

процесса

1.1. Особенности сварки алюминиевых сплавов

Увеличение надежности и работоспособности сварных конструкций является одной из важнейших задач современного машиностроения и производства конструкций, выполненных с помощью сварки. В связи с повышающимися требованиями к эксплуатационным свойствам сварных конструкций в настоящее время достаточно быстро увеличивается необходимость применения сварки алюминиевых, титановых и подобных тугоплавких металлов и их сплавов.

Алюминиевые сплавы получили достаточно широкое применение в авиационном строении, радиоэлектронной промышленности, атомной технике и других видах современного машиностроения. Использование алюминиевых сплавов при изготовлении сварных конструкций, машин и механизмов, не смотря на достаточно высокую стоимость по сравнении с различными сталями, на сегодняшний день непрерывно повышается. Это связано с более высокими механическими свойствами алюминиевых сплавов, такими как высокая коррозионная стойкость в ряде агрессивных жидких и газовых сред, немагнитность, а также высокие электро- и теплопроводность.

Чистый алюминий, в виду низкой прочности, для изготовления конструкций используют в отдельных случаях в химической, пищевой и электротехнической промышленности. Алюминий высокой чистоты применяют в отраслях новой техники, в том числе при производстве полупроводников. В качестве конструкционных материалов в основном используют полуфабрикаты из алюминиевых сплавов. По показателям отношения прочности и текучести к плотности высокопрочные алюминиевые сплавы значительно превосходят чугун, низкоуглеродистые и низколегированные стали, чистый титан и уступают лишь высоколегированным сталям повышенной прочности и сплавам титана [ 1].

Алюминиевые сплавы разделяют на литейные и деформируемые по пределу

растворимости элементов в твердом растворе. В сварных конструкциях в основном

используют полуфабрикаты (листы, профили, трубы и др.) из деформируемых сплавов.

Концентрация легирующих элементов деформируемых сплавов меньше предела

10

растворимости, и при нагреве эти сплавы могут быть переведены в однофазное состояние, при котором обеспечивается их высокая деформационная способность.

Большинство элементов, входящих в состав алюминиевых сплавов, обладает ограниченной растворимостью, изменяющейся с температурой. Это сообщает сплавам способность упрочняться термической обработкой. В связи с этим деформируемые сплавы разделяют на сплавы, не упрочняемые термической обработкой (с концентрацией легирующих элементов ниже предела растворимости при 20° С), и сплавы, упрочняемые термической обработкой (имеющие концентрацию легирующих элементов свыше этого предела).

К деформируемым сплавам, не упрочняемым термической обработкой, относятся технический алюминий АД1, АД, алюминиево-марганцевый сплав АМц (Al + 1,3% Mn) и группа сплавов системы Al-Mg: АМг1, АМг2, АМг3 и АМг6. В сварных швах эти сплавы способны сохранять до 95% прочности основного металла при высокой пластичности и высокой коррозионной стойкости.

Термически упрочняемые деформируемые алюминиевые сплавы могут быть разделены на несколько групп.

1) Дуралюмины - сплавы на основе системы Al-Cu-Mg: Д1, Д16, Д19, ВАД1, ВД17, М40, Д18.

2) Авиали - сплавы на основе системы Al—Mg—Si и Al-Cu—Mg—Si: AB, АД31, АД33, АД35, AK6, AK6-1, AK8.

3) Сплавы на основе системы Al-Cu- Mg-Fe-Ni: AK2, AK4, AK4-1.

4) Сплавы на основе системы Al-Cu-Mn: Д20, Д21 и ВАД-23 (А1- Cu-Mn-Li-Cd).

5) Сплавы на основе системы Al-Zn-Mg-Cu: В93, В95, В96, В94.

6) Сплавы на основе системы Al-Mg-Zn: В92, В92Ц, АЦМ.

Из перечисленных сплавов к свариваемым относятся: АД, АД1, АМц, АМг, АМг3, АМг5В, АМг6, АВ, АД31, АДЗЗ, АД35, М40, Д20, ВАД1, В92Ц [2].

Малая плотность термически упрочняемых алюминиевых сплавов при их высоких прочностных свойствах обуславливают их более высокую удельную прочность по сравнению с конструкционными сталями, что в значительной степени позволяет снижать металлоемкость сварных конструкций, аналогичных стальным.

Недостатками алюминиевых сплавов по сравнению с конструкционными низкоуглеродистыми и низколегированными сталями является необходимость применения достаточно сложных технологических приемов непосредственно перед проведением сварных работ, во время процесса сварки, а также после выполнения сварки. Таким образом, учитывая относительно высокую стоимость алюминиевых сплавов и их более низкую

11

технологическую свариваемость, эффективность применения алюминиевых сплавов в качестве основного металла должна определяться главным образом с учетом условий эксплуатации данной сварной конструкции.

Для изготовления сварных конструкций с высокой степенью ответственности наиболее часто применяются термически неупрочняемые алюминиево-магниевые сплавы АМг5В и АМг5, а также термически упрочняемый сплав 1915.

Технологическая свариваемость алюминиевых сплавов определяется физико-химическими свойствами алюминия, являющегося основой сплава (как правило до 90-95%), а также физико-химическими свойствами основных легирующих элементов, модификаторов и примесей - железа, кремния, водорода и др.

Эксплуатационные свойства конструкций их алюминиевых сплавов средней и высокой прочности определяется развитием структурной и механической неоднородности в металле различных участков сварного швах в результате воздействия термодеформационного сварочного цикла.

Основной особенностью алюминия и его сплавов является оксидная пленка, мгновенно образующаяся на поверхности металла, и затрудняющая сварку алюминия и его сплавов. Так, например, при сварке технического алюминия на поверхности деталей после химической обработки моментально образуется оксидная пленка AhOз толщиной 10-3 мм, имеющая предел прочности до 20 МПа, и плотность 4103 кг/м3.

Тугоплавкая окись алюминия достаточно прочно удерживается на поверхности металла вплоть до температур, превышающих температуру плавления алюминия. Температура плавления окисной пленки может составлять ^л = 2323 К.

Состав окисной пленки может изменяться в зависимости от состава алюминиевых сплавов в том случае, если легирующие элементы имеют сродство с кислородом больше, чем основной материал, например магний, цирконий, титан и бериллий. При содержании магния в сплаве выше 1,5% окисная пленка состоит практически из чистого магнезита, обладает большей плотностью и адсорбционной способностью, чем окись алюминия.

Для проведения сварки алюминия, независимо от состава сплава, необходима предварительная обработка поверхностей детали и присадочного материала. Обработка щелочными растворами позволяет уменьшить толщину вновь образованной оксидной пленки до 210-4 мм. После поверхностной обработки сварку необходимо проводить как можно быстрее, время между обработкой и сваркой не должно превышать более суток.

В процессе сварки алюминиевых сплавов достаточно значительное влияние на формирование и свойства металла шва оказывают внешняя защита расплавленного металла, а также разрушение и удаление окисных пленок с зеркала ванны. Данная задача решается

12

путем реализации электротермического эффекта в виде катодного распыления оксидной пленки при электродуговой и плазменной сварке в среде инертных газов на постоянном токе обратной полярности, либо переменном токе, а также за счет концентрации ввода термической энергии при гелиево-дуговой сварке на постоянном токе прямой полярности, либо при электронно-лучевой сварке в вакууме. Кроме того, существуют различные способы разрушения оксидных пленок за счет активных флюсов, имеющих в составе хлористые и фтористые швы щелочных и щелочно-земельных металлов, с реализацией катодного распыления, например при автоматической сварке по слою флюса или при электрошлаковой сварке.

Технологическая прочность металла сварного шва алюминиевых сплавов определяется также, как и при сварке других конструкционных материалов: уровнем деформационной способности в соответствии с темпами нарастания растягивающих деформаций в период эффективной кристаллизации. Однако, за счет существенной разницы теплофизических свойств алюминиевых сплавов от других конструкционных материалов, определение технологической прочности металла шва алюминиевых сплавов значительно отличается, поэтому применение методики определения стойкости шва и околошовной зоны высоколегированных и упрочняемых алюминиевых сплавов против образования трещин считается недостаточным [3].

В зависимости от типоразмеров сварных швов, форм и размеров сварных швов, разделки кромок деталей (ГОСТ 14806-69), при дуговой сварке в среде инертных газов, изменяется доля участия добавочного металла в шве и химический состав металла сварочной ванны. В связи с этим, на прочность металла шва и его эксплуатационные свойства может оказывать влияние состав присадочных материалов. Выбор присадочного материала выполняется по допустимым концентрациям легирующих элементов и примесей, чаще всего кремния и железа, при достижении оптимальных значений которых, гарантируется удовлетворительная технологическая прочность и эксплуатационные свойства металла шва.

Одной из главных причин образования кристаллизационных трещин в сварных швах алюминиевых сплавов с низким содержанием магния может быть аюминиево-кремниевая эвтектика с температурой плавления около 850 К, образующаяся при малых количествах свободного кремния.

Положительное влияние на технологическую прочность металла шва при сварке деформируемых алюминиевых сплавов оказывают влияние цирконий и титан.

Несмотря на невысокую температуру плавления алюминия и его сплавов, для получения качественных сварных швов необходимы достаточно мощные источники тепла и дополнительные технологические приемы. При толщине свариваемого металла более 12 мм

13

необходим дополнительный подогрев до 100-150°С. С повышением температуры нагрева свариваемых деталей, происходит резкое снижение прочностных свойств металла, что требует дополнительных приспособлений, исключающих разрушения в наиболее ослабленных участках конструкций.

1.2. Влияние технологических факторов различных способов сварки на структуру и свойства металла сварных швов алюминиевых сплавов

Наиболее существенное влияние на формирование сварного шва, его механические свойства и химический состав, эксплуатационные характеристики и надежность сварных швов оказывают: тепловложение в основной металл, определяемый режимом и условиями сварки; состав присадочных материалов; термическая или термомеханическая обработка; технологическая оснастка, обеспечивающая точность конструкции; технические характеристики сварочного оборудования; стабильность процесса сварки.

На площадь провара, её форму и глубину значительное влияние оказывает воздействие источника нагрева. При сварке с дуговыми источниками энергии воздействие оказывает давление дуги, при плазменной - силовое воздействие плазмообразующего газа, при электронно-лучевой - давление паровой фазы.

Выбор оптимального способа сварки алюминиевых сплавов производится из ряда требований к сварным конструкция. Наиболее часто в настоящее время применяется сварка неплавящимся электродом в среде аргона. Данный способ сварки достаточно универсален, позволяет выполнять сварные швы в различных пространственных положениях, а также в сложных условиях. При этом достигается наилучшее формирование сварного шва. Наименьшую деформацию обеспечивает однопроходная сварка плавящимся электродом и сварка неплавящимся электродом постоянным током в среде гелия.

Механические свойства и пористость металла шва зависят от способа, режима и техники сварки, погонной энергии, степени защиты жидкой ванны от воздуха, влаги и загрязнений на поверхности свариваемых деталей. Наименьшая насыщенность газами сварочной ванны достигается при аргонодуговой сварке неплавящимся электродом. При сварке плавящимся электродом пористость значительно выше, так как зарождение пор в металле шва происходит как в сварочной ванне, так и в каплях расплавленного присадочного материала.

Способ сварки оказывает наибольшее влияние на механические свойства швов высоколегированных алюминиево-магниевых и термообрабатываемых сплавов. Как правило,

прочность металла сварного шва имеет несколько сниженные механические свойства и завышенную пластичность, как показано на рисунке 1.

Рисунок 1 - Распределение твердости в сварных соединениях, выполненных неплавящимся электродом в среде аргона; а - сплав алюминий-магний-кремний, б - сплав алюминий-медь-марганец, в - сплав алюминий-цинк-магний: 1 - естественное старение 48

часов, 2 - естественное старение 3 месяца.

Достаточно высокой пластичностью зоны сварного шва обладает технический алюминий и сплав алюминия АМц. Снижение пластичности зоны шва достигается повышением содержания магния.

При сварке термически упрочняемых сплавов алюминия получение механических свойств зоны шва, равных свойствам основы достаточно затруднено. Это связано с проведением термообработки (закалки, отжига, возврата) зоны оплавления в процессе сварки. При этом значительно увеличивается пластичность зоны сварки, уменьшается прочность металла. В зависимости от температуры и продолжительности её воздействия, степень разупрочнения различна. Показатели прочности сварных швов сплавов системы Al-Mg-Si составляют 60-80%, а системы Al-Cu-Mn - 50-70%. Существенное восстановление прочности швов (90-95% уровня основного металла) для сплавов указанных систем легирования, можно достичь только повторной закалкой всего шва и искусственным старением. Однако подобная термообработка всего сварного узла или конструкции возможна далеко не всегда, так как такую операцию трудно выполнить на крупногабаритной конструкции, а также на любой конструкции, имеющей жесткие заданные размеры.

Самозакаливающиеся сплавы систем Al-Zn-Mg после проведения сварочных работ достигают нормальной прочности в зонах, прилегающих к сварному шву, а также

непосредственно в зонах сварных швов примерно через три месяца естественного старения. После сварки такие сплавы можно также старить искусственно.

Уменьшение степени разупрочнения околошовной зоны алюминиевых сплавов можно добиться, корректируя технологический процесс сварки, путем изменения концентрации вводимого тепла, а также скорости охлаждения. Так, при однопроходной сварке швов сплава 1201 толщиной 6 мм ширина зоны термического влияния составляет 28-30 мм для автоматической сварки вольфрамовым электродом постоянным током прямой полярности в гелии и 45 мм для автоматической сварки вольфрамовым электродом переменным током в аргоне. При сварке сплава толщиной 14 мм ширина зоны соответственно составляет 40-50 и 65-70 мм. Улучшения свойств исходного материала - прочности, вязкости, пластичности, свариваемости - можно достичь ограничением содержания сопутствующих примесей, в частности железа и кремния, введением циркония в качестве модификатора. За счет снижения содержания примесей создается запас пластичности, что дает возможность более высокой степени нагартовки.

Достаточно высокая коррозионная стойкость алюминия и его различных мало- и среднелегированных сплавов определяется достаточной высокой скоростью пассивации. На воздухе при нормальной температуре на поверхности алюминиевой детали образуется устойчивая оксидная пленка, защищающая металл от дальнейшего взаимодействия с кислородом воздуха и разрушения металла. Конечная толщина оксидной пленки составляет 5-20 нм. На алюминиевых сплавах в зависимости от окружающей среды, структуры металла и химического состава могут образовываться следующие виды коррозии: общая, межкристаллитная, коррозионное растрескивание, расслаивающаяся коррозия, контактная и др.

Металл сварного шва на алюминии и его сплавах подвержен тем же видам коррозии, что и основной, однако вероятность возникновения коррозии на литом металле значительно выше, а скорость разрушения в агрессивных продуктах больше, чем у основного деформированного металла. Коррозионная стойкость сварных швов в присутствии электролита (пленки, влаги и др.) определяется как общий результат деятельности макро- и микрогальванических пар. Макрогальванический элемент состоит, по крайней мере, из трех частей: основного металла, околошовной зоны и шва. Эти элементы могут отличаться химическим составом, распределением и соотношением анодных и катодных участков, а также распределением напряжений. Шов менее плотный, а окисная пленка на нем более рыхлая, чем на основном металле. В шве могут иметь место дефекты сварки: поры, неметаллические включения.

На каждом макрогальваническом элементе сварного шва протекают коррозионные процессы за счет работы многоэлектродной микрогальванической системы.

Определенное влияние на коррозионную стойкость сварного шва оказывает и способ сварки. Из условий эксплуатации для емкостной аппаратуры наиболее предпочтительны стыковые соединения. Применение нахлесточных и отбортованных швов в корпусе емкости крайне не рекомендуется во избежание накопления агрессивного продукта в зазорах или перед бортом. Считается допускаемым приварка опор и других элементов с наружной стороны емкости. Таким же образом угловые швы внутри оборудования не должны иметь зазоров, т. е. не следует применять швы прерывистые, незащищенные со стороны корня.

Наружная сторона сварного шва обычно располагают со стороны воздействия агрессивной жидкости. Если узлы или изделие в целом сваривают односторонними швами на съемной подкладке и корень шва находится со стороны продукта, то окись и загрязнения в корне шва следует удалять механическим путем.

Технический алюминий различных марок, сплавы АМц и Д12 относятся к группе сравнительно стойких сплавов. Однако при использовании технического алюминия АД00, АД0 в оборудовании для получения азотной кислоты швы разрушаются из-за межкристаллитной и язвенной коррозии. Отжиг (гомогенизация) соединений при 550°С в течение 2-4 ч подавляет межкристаллитную и язвенную коррозии. Применение для указанного оборудования алюминия высокой чистоты (А95-А995) значительно повышает срок его службы, причем термообработка сварных швов не требуется. Оборудование для хранения и перевозки холодной концентрированной азотной кислоты, изготовленное из алюминия АД0, АД1, также не требует термообработки.

Сварные швы сплавов с содержанием до 3,5% Mg (ЛМг1, АМг2, АМг3) не проявляют чувствительности к межкристаллитной, расслаивающей коррозии и коррозионному растрескиванию. Сплавы с содержанием боле 3,5% Mg (АМг4) и особенно более 5% Mg (АМг5, АМг6) в определенном структурном состоянии, когда по границам зерен в швах (или основном металле) выделяется сплошная пленка вторичной фазы ЛlзMg2 (Р-фаза), при определенных условиях внешней среды могут быть чувствительны к указанным видам коррозии.

Сопутствующий и предварительный подогрев при сварке приводит к уменьшению скорости кристаллизации металла шва и способствует выделению вторичных фаз по границам зерен. Термообработка после сварки приводит к нарушению непрерывности выделений фаз, снижает напряжения. В этой связи подогрев при сварке сплавов с магнием не должен превышать 100°С, особенно это касается сплавов АМг5 и АМг6.

Как правило, после сварки стойкость к коррозионному растрескиванию мало зависит от технологии изготовления полуфабрикатов. Температура отжига 250^ после сварки (при медленном нагреве) значительно повышает сопротивление коррозионному растрескиванию сплавов АМг5 и АМг6. Для сварных швов большого сечения высокотемпературный отжиг при температуре 450-470°С также повышает сопротивление соединений растрескиванию.

Сплавы системы Al-Mg-Si (АД31, АД33, АД35, АВ) обладают достаточно хорошим сопротивлением общей коррозии и практически не чувствительны к коррозионному растрескиванию. Наилучшую коррозионную стойкость имеют сплавы АД31 и АД35. Коррозионная стойкость естественно состаренных сплавов этой группы такая же, как у сплавов АМг3, АМг4. У искусственно состаренных полуфабрикатов скорость коррозии выше, появляется склонность к межкристаллитной коррозии. Коррозионная стойкость сварных швов максимальна у сплавов, прошедших закалку и искусственное старение до сварки и такую же термообработку после сварки.

Внешний вид сварных швов сплавов системы Al-Mg-Si, выполненных с помощью присадочной проволоки СвАК5, после цветного анодирования ухудшается. Сварной шов имеет темный оттенок. Поэтому для декоративных целей следует применять проволоку Св1557.

Свариваемые сплавы системы Al-Zn-Mg (1915, 1911) при определенных условиях склонны к коррозионному растрескиванию и расслаивающей коррозии. Сплав 1935 нечувствителен к коррозионному растрескиванию, однако обладает пониженным сопротивлением расслаивающей коррозии. Оптимальная коррозионная стойкость сварных швов рассматриваемых сплавов достигается при условии применения присадочной проволоки Св1557 и ступенчатых режимов искусственного старения после сварки: 100 °С, 10-20 ч., +175 °С, 4-6 ч.

Предпочтительно свариваемые полуфабрикаты использовать также в искусственно состаренном состоянии. Сплавы системы Al-Cu-Mn (1201) имеют пониженную общую коррозионную стойкость. В сварных образцах сплава 1201 растрескивание наблюдается, как правило, в зоне сплавления. Искусственное старение (160 °С) сварных швов в 2-3 раза повышает коррозионную стойкость образцов по сравнению с коррозионной стойкостью образцов в состоянии после сварки. Последующие нагревы при 70-100^ также увеличивают время до разрушения образцов.

Несмотря на достаточно высокую коррозионную устойчивость алюминиевых сплавов, учитывая условия их эксплуатации, они, как правило, нуждаются в специальной защите от коррозии. Методы защиты включают в себя: металлургические, деформации, термические

обработки, а также гальвано-химические и лакокрасочные, охватывающие вопросы анодного и химического оксидирования, эмалирование и эматолирование.

Выбор способа защиты алюминиевых сплавов от коррозии определяется достаточно большим количеством факторов: рабочие среды, климатические условия работы, размещение деталей и узлов в конструкции, конструктивными особенностями, длительностью эксплуатации, видом соединения и т.д. Основными применяемыми способами защиты алюминиевых сплавов и, в частности, сварных швов являются легирование, термообработка и старение. Оптимальное соотношение легирующих элементов является основой высокой коррозионной стойкости алюминиевых сплавов, однако с повышением количества легирующих элементов, увеличивается также стоимость конструкции, а технология производства и изготовления конструкций и деталей из легированных алюминиевых сплавов требует дополнительные технологические приемы обработки.

Достаточно существенное влияние на коррозионную стойкость алюминиевых сплавов оказывает термическая обработка, закалка и старение, влияющие на фазовый состав и величину внутренних напряжений.

Высокопрочные сплавы систем Al-Zn-Mg-Cu требуют применения закалки и искусственного старения. Режимы старения выбираются с учетом условий эксплуатации и габаритов изделия. Для изделий с длительным ресурсом работы в жестких условиях (морская вода, влажная среда, высокие температуры) рекомендуют применять специальные режимы старения.

Для исключения возникновения фреттинг-коррозии алюминиевых сплавов при контакте с другими металлами чаще всего применяется изолирующая прокладка, слои лакокрасочных покрытий или грунт. Применяемые неметаллические материалы для этого не должны быть агрессивными, гигроскопичными и не выделять активных веществ. Кроме того, для защиты поверхности применяются также кадмий или цинк.

Анодное и химическое оксидирование с образованием анодно-оксидных пленок толщиной до 20 мкм являются одним из наиболее эффективных методов защиты от атмосферной коррозии. Химические пленки обладают меньшими защитными свойствами и применяются для защитных деталей, работающих в герметичных объемах, в условиях с регламентированной атмосферой и влажностью, при погружении в масло. Около 90% алюминиевых сплавов подвергаются анодному оксидированию.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Пономарев Илья Сергеевич, 2016 год

Список литературы

1 Николаев Г.А. Сварка в машиностроении. // Справочник, том 2. М.: Машиностроение, 1978. - 462 с.;

1. Рабкин Д.М., Игнатьев В.Г., Добвищенко И.В. Дуговая сварка алюминия и его сплавов. // Справочник. М.: Машиностроение, 1982. - 94 с.;

2. Щипков М.Д. Сварка сплавов на основе алюминия и тугоплавких высокоактивных металлов. Учебное пособие. // ЛПИ. - 1963. - 80 с.;

4. Слугинов М.П. Разряд гальванического тока через тонкий слой электролита. // Журнал рус. физ-хим. об-ва. - 1878 - т.10, вып.8 - физ. ч. 2. - С. 241-243.;

5. Слугинов Н.П. // Журнал физико-химического общества. 1880. - Т. 12. - Вып.1, 2. Физ. часть. С. - 1933.;

6. Слугинов Н.П. Электролитическое свечение. С.-Пб.: Типография Демакова, 1884. -

66 с.;

7. Gunterschulze A., Betz H. Electrolytic Rectifying Action // Z. Pfys.-1932. - V. 78, -P.196-210.;

8. Гюнтершульце А. Электролитические выпрямители и вентили. М.: Госэнергоиздат, 1932. - 200с.;

9. Гюнтершульце А, Бетц Г. Электролитические конденсаторы. М.: Оборонгиз, 1938. -

272с.;

10. Тареев Б.М., Лернер М.М. Оксидная изоляция. М.: Энергия, 1975;

11. Одынец Л.Л., Орлов В.М. Анодные оксидные пленки. Л.: Наука. 1990. - 200 с;

12. Mc Neil W, Wick R. Effect of various polyvalent metal anion addition to an alkaline magnesium anodizing bath // J. Electrochem Soc. 1957. - V. 104, - № 6. - P. 356-359;

13. Mc Neil W. The preparation of cadmium niobate by an anodic spark reaction // J. Electrochem Soc. -1958. - V. 105, - № 9. - P. 544-547;

14. Gruss L.L., Mc Neil W. Anodic Spark Reaction Products in Aluminate, Tungstate and Silicate Solutions // Electrochem. Technol. -1963. - V.1. - № 9-10. - P. 283-287;

15. Mc Neil W., Gruss L.L. Anodic film growth by anion deposition in aluminate, tungstate and phosphate solutions // J. Electrochem. Soc. -1963. - V. 110, - № 8. - P. 853-855;

16. Mc Neil W, Gruss L.L., Husted D.G. The anodic synthesis of CdS films. // J. Electrochem. Soc. 1965. - V. 112 - № 7. - P. 713-715;

17. US Patent № 2,778,789 (22.01.57.). Mc Neil W. Cr-22 process;

18. Патент ЧССР № 104927 от 15.09.1962. Р. Храдковски и Белохрадски. С25D 11/06;

19. Баковец В.В., Поляков О.В., Долговесова И.П. Плазменно-электролитическая анодная обработка металлов. Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние 1990. - 168с.;

20. АС. 526961 СССР, (Н0Ю 9/24). Способ формовки анодов электрических конденсаторов / Г.А. Марков , Г.В. Маркова- Опубл. в БИ, 1976. - №32;

21. Николаев А.В., Марков Г.А., Пещевицкий Б.И. Новое явление в электролизе // Изв. . СО АН СССР, Сер. хим. наук. 1977. - Вып. 5, №12. - С. 32-33;

22. АС 582894 СССР. Способ изготовления металлической литейной формы. / Ю.А. Караник, Г.А. Марков, В.Ф. Минин и др. Опубл. в БИ, 1977. - № 45. (В22D 15/00);

23. АС 657908 СССР . Способ изготовления литейных форм и стержней // Ю.А. Караник, Г.А. Марков, В.Ф. Минин и др. Опубл. в БИ, 1979. - №15.(В22D 15/00, В22С 9/00);

24. Марков Г.А., Терлеева О.П., Шулепко Е.К. Электрохимическое окисление алюминия при катодной поляризации // Изв. СО АН СССР. Сер. хим. наук. 1983. - № 7, вып. 3. - С. 31-34;

25. Малышев В.Н., Марков Г.А., Федоров В.А., Петросянц А.А., Терлеева О.П. Особенности строения и свойства покрытий, наносимых методом микродугового оксидирования // Химическое и нефтяное машиностроение. 1984. - №1. - С. 26-27.

26. Марков Г.А., Белеванцев В.И., Слонова А.И., Терлеева О.П. Стадийность в анодно-катодных микроплазменных процессах // Электрохимия. 1989. - Т. 25, - вып. 11. - С. 1473-1479;

27. Марков Г.А., Терлеева О.П., Шулепко Е.К. Микродуговые и дуговые методы нанесения защитных покрытий // избирательного переноса и создания износостойких покрытий. М.,1985. - Вып. 185. - С. 54-64;

28. Миронова М.К. О формировании пленки при анодном микродуговом оксидировании // Защита металлов. 1990.-Т. 26,-№2.- С. 320-323;

29. Жуков М.Ф. , Дандарон Г.Н., Замбалаев Б.И., Федотов В.А. Исследование поверхностных разрядов в электролите // Изв. СО АН СССР. Сер. техн. наук. 1984.- № 4-вып.1- С. 100-104;

30. Баковец В.В. Оксидные покрытия, полученные микродуговой обработкой титанового сплава в кислых электролитах // Изв. АН СССР. Неорг. Материалы. 1987.- Т. 23 -№7 - С. 1226-1228;

31 . Электрохимические микроплазменные процессы в производстве защитных покрытий // Сб. ИНХ СО АН СССР. Новосибирск. 1990. - 32 с;

32. Черненко В.И., Снежко Л.А, Папанова И.И. Получение покрытий анодно-искровым электролизом. Л.: Химия, 1991. - 128 с.;

33. Снежко Л.А., Бескровный Ю.М., Невкрытый В.И., Черненко В.И. Импульсный режим для получения силикатных покрытий в искровом разряде // Защита металлов. 1980. -Т. 16 - №3. - С. 365-367;

34. Снежко Л.А. Получение анодных покрытий в условиях искрового разряда и механизм их образования: Автореф. ... канд. хим. наук. Днепропетровск, 1982. - 16 с;

35. Черненко В. И., Литовченко К.П , Папанова И.И. Прогрессивные импульсные и переменно-токовые режимы электролиза. Киев: Наукова думка, 1986. - 176 с.;

36. Снежко Л.А., Папанова И.И., Тихая Л.С., Черненко В.И. Рост оксида алюминия в растворах силиката натрия в области предпробойных напряжений // Защита металлов. 1990. - Т. 26 - № 6 - С. 998-1002.

37 . Снежко Л.А., Тихая Л.С. , Удовенко Ю.З., Черненко В.И. Анодно-искровое осаждение силикатов на переменном токе // Защита металлов. 1991. - Т. 27 - №3 - С. 425430.;

38. Гордиенко П.С., Яровая Т.П. Определение параметров процесса микродугового оксидирования по вольт-амперным характеристикам // Электронная обработка материалов. 1990. - № 6. - С. 44-48.;

39. Гордиенко П.С., Гнеденков С.В., Синебрюхов С.Л., Завидная А.Г. О механизме роста МДО покрытий на титане // Электронная обработка материалов. 1991. - № 2. - С. 4246;

40. Руднев В.С., Гордиенко П.С., Курносова А.Г., Овсянникова А.А. Влияние электролита на результат микродугового оксидирования алюминиевых сплавов // Защита металлов. 1991. - Т. 27 - № 1 - С. 106-110;

41 . Гордиенко П.С. Образование покрытий на аноднополяризованных электродах в водных электролитах при потенциалах пробоя и искрения. Владивосток: Дальнаука, 1996. -216 с.;

42. Гордиенко П.С., Гнеденков С.В. Микродуговое оксидирование титана и его сплавов. Владивосток: Дальнаука, 1997. - 186 с.;

43. Федоров В.А., Великосельская Н.Д. Физико-механические характеристики упрочненного поверхностного слоя на сплавах алюминия, получаемого при микродуговом оксидировании // Физика и химия обработки материалов. 1990. - № 4. - с. 57-62;

44. Федоров В.А., Белозеров В.В., Великосельская Н.Д. Формирование упрочненных поверхностных слоев методом микродугового оксидирования в различных электролитах и при изменении токовых режимов // Физика и химия обработки материалов. 1991. - № 1. - С. 87-93;

45. А. С. 1339818 СССР. Устройство для преобразования переменного напряжения в асимметрическое переменное / Марков Г.А., Шулепко Е.К., Терлеева О.П., Кириллов В.И., Федоров В.А., Кан А.Г., Максутов Р.А., Глазунов В.П. -Опубл. в БИ, 1987, - №35;

46. Саакиян Л.С., Ефремов А.П., Эпельфельд А.В. Повышение долговечности деталей газоперерабатывающего и газопромыслового оборудования защитными покрытиями // Физико-химическая механика материалов. 1986. - Т. 22 - №6 - с. 92-94;

47. Саакиян Л.С., Ефремов А.П., Эпельфельд А.В., Корытный Е.Ф., Попов В.А. Коррозионно- и износостойкое покрытие на основе алюминия для защиты деталей стального оборудования от сульфидного растрескивания // Физико-химическая механика материалов. 1987. - Т.23 - №6 - с. 88-90;

48. Саакиян Л.С. , Ефремов А.П., Ропяк Л.Я., Эпельфельд А.В. Применение поверхностного упрочнения алюминиевых сплавов и покрытий для повышения коррозионно-механической стойкости деталей нефтепромыслового оборудования. Москва: ВНИИОЭНГ, 1986. - 60с.;

49. Саакиян Л.С., Ефремов А.П., Эпельфельд А.В. Установка для исследования коррозионно-эрозионного и электрохимического поведения материалов в потоке электролита с абразивом // Заводская лаборатория. 1988. - № 7 - С. 85-88;

50. А. С. СССР 1485670. Способ защиты от сульфидного растрескивания и износа. / Ефремов А.П. , Марков Г.А., Ропяк Л.Я., Саакиян Л.С. , Эпельфельд А.В. Зарег. 8.02.89. (С23С 28/00).

51. А.С. 1767044 СССР. Электролит для микродугового оксидирования алюминия и его сплавов / Ефремов А.П., Саакиян Л.С., Колесников И.М., Католикова Н.М., Ропяк, Л.Я., Эпельфельд А.В., Капустник А.И. Опубл. в БИ,-1992, - № 37;

52. Ефремов А.П. Коррозионно-механическая прочность алюминиевых сплавов и покрытий в минерализованных сероводородсодержащих средах: Дисс. ... докт. техн. наук. Москва: НПО «ВИАМ»., 1992. - 333 с.

53. Jamada M., Mita J. Formation of Eta-Alumnia by Anodic Oxidation of Auminum // Chem. Lett. 1982. - № 5 - P. 759-762;

54. Dittrich K.H., Krysmann W., Kurze P., Schneider H.G. Structure and Properties of ANOF Layers // Crystal Res. And Technol. 1984. - V.19 - № 1 - P. 93-99;

55. Krysmann W., Kurze P., Dittrich K.-H., Schneider H.G. Process Characteristics and Parameters of Anodic Oxidation by Spark Discharge (ANOF) // Crystal Res. and Technol. 1984. -Vol.19 - № 7 - P. 973-979;

56. EP 0.280.886 A1.(01.02.88) C 25 D 11/02. Krysmann W., Kurze P., Berger M., Rabending K., Schreckenbach J., Schwarz T., Hartmann K.-M. Verfahren zur Herstellung dekorativer .uberzuge auf Metallen;

57. Pat 3,812,021 USA. Inorganic Coatings for Aluminous Meals / H.L. Graig, H.J. Coates. -1974 (21.05) (C23B 9/02);

58. Pat. 3,812,022 USA / C M. Rogers et al;

59. Pat. 3,812,023 USA. Anodic Production of Pigmented Siliceous Coatings for Aluminous Metals / D.J. Schardein, C M. Rogers , H.L. Graig. -1974 (21.05) (C23B 9/02);

60. Pat. 3,832,293 USA. Process for Forming a Coating Comprising a Silicate on Valve Group Metals (R.J. Hradcovsky, S.H. Bales. -1974 (27.08) (C23B 9/02, 11/02);

61. Pat. 3.834.999 USA Electrolytic Production of Glassy Layers on Metals / R.J. Hradcovsky, O R. Kozak. -1974 (10.09) (C23B 4/02, 11/02);

62. Pat. 4,082,626 USA. Process for Forming a Silicate Coatings / R.J. Hradcovsky. -1978 (4.04) (C25D 11/02, 11/06, 11/34);

63. Pat. 4,659,440 USA. Method of Coating Articles of Aluminum and Electrolytic Bath Therefor. / R.J. Hradcovsky. -1987 (21.04) (C25D 11/08);

64. Pat. 4,620,904 USA. Method of Coating Articles of Magnesium and an Electrolytic Bath Therefor / O. Kozak. -1986 (4.11.) (C25D 11/00);

65. Эпельфельд А.В. Композиционные покрытия для защиты от коррозионно-механического разрушения стального оборудования: Дисс. ... канд. техн. наук. Москва: МАТИ, 1987. - 177 с.;

66. А. С. СССР 1624060. Устройство для микродугового оксидирования вентильных металлов и их сплавов / Ефремов А.П., Залялетдинов И.К, Капустник А.И, Куракин И.Б., Пазухин Ю.Б., Ропяк Л.Я., Харитонов Б.В., Эпельфельд А.В. Опубл. в БИ, 1991. - № 4 (С25Д 11/02);

67. Патент РФ № 1759041. Устройство для микродугового оксидирования вентильных металлов и сплавов / Залялетдинов И.К, Людин В.Б., Пазухин Ю.Б., Харитонов Б.В., Шичков, Л.П., Эпельфельд А.В. Зарег. 1.05.92 (С25Д 11/02);

68. Залялетдинов И.К., Пазухин Ю.Б.. Эпельфельд А.В. Модификация поверхности потоками ионов в электролитной плазме // «Поверхностный слой , точность, эксплуатационные свойства и надежность деталей машин и приборов». М:, 1989. - С.82-85;

69. А. С. 1715890 СССР. Способ получения теплостойких покрытий на алюминиевых сплавах / Залялетдинов И.К., Куракин И.Б., Лигачев А.Е., Пазухин Ю.Б, Эпельфельд А.В. -Опубл. в БИ, 1992. - № 8;

70. Эпельфельд А.В. Микродуговое оксидирование // Ресурсо-, энергосберегающие и наукоемкие технологии в машино- и приборостроении. Нальчик, 1991.- С.47-48;

71. Тимошенко А.В., Опара Б.К., Ковалев А.Ф. Микродуговое оксидирование сплава Д16Т на переменном токе в щелочном электролите // Защита металлов. 1991. - Т. 27 - №3 -с. 417-424;

72. Кусков В.Н., Кусков Ю.Н., Ковенский И.М., Матвеев Н.И. Особенности роста покрытия при микродуговом оксидировании алюминиевого сплава // Физика и химия обработки материалов. 1990. - № 6. - с. 101-103;

73. Ерохин А.Л. Физико-химические процессы при плазменно-электролитической обработке сплавов алюминия в силикатных электролитах: Автореф. ... канд. техн. наук. Тула. ТТГУ, 1995. - 19с.;

74. Харитонов Д.Ю. Оксидирование алюминия в концентрированной серной кислоте импульсным электроискровым методом: Автореф. ... канд. хим. наук. Минск, 1995. - 24 с.;

75. А.с. 526961 СССР, М. Кл2 Н 01 G 9 / 24. Способ оксидирования анодов электролитических конденсаторов / Г.А. Марков, Г.В. Маркова (СССР).- № 1751524/26-21; Заявлено 24.02.72; Опубл. 30.08.76 // БИ. - 1976. - № 32. - с. 163;

76. А.с. 827614 СССР, М.Кл3 С 25 D 11/02. Электролит для анодирования вентильных металлов и их сплавов/В.И. Черненко (СССР), Н.Г. Крапивный (СССР), Л.А. Снежко (СССР).- №2675000/22-02; Заявлено 11.10.78; Опубл. 07.05.81;

77. А.с. 2023762 кл.С25D11/02 Способ нанесения покрытий на алюминиевые сплавы / В.И. Самсонов (СССР), В.С. Ан (СССР), А.П.Арефьев (СССР). - №4950060/26; Заявлено 27.06.1991; Опубл. 30.11.1994;

78. Богута, Д.Л. Влияние формы тока на состав и характеристики получаемых анодно-искровых покрытий / Д.Л. Богута, В.С. Руднев, П.С. Гордиенко // Защита металлов. - 2004. - Т.40 - №3 - с.299-303;

79. Дунькин, О.Н. Влияние параметров микродугового оксидирования на свойства покрытий, формируемых на алюминиевых сплавах / О.Н. Дунькин, А.П. Ефремов, Б.Л. Крит и др. // Физика и химия обработки материалов. - 2000. - №2 - с.49-53;

80. Защитные износостойкие покрытия жаростойкие микроплазменные покрытия на алюминии / С.В. Гнеденков, О.А. Хрисанфова, А.Г. Завидная и др. // Защита металлов. -1999. - Т.35 - №5. - с.527-530;

81 . Б. Крит, В. Людин, И. Суминов, А. Эпельфильд, Р. Желтухин. МДО - синтез нанокерамических слоев на деталях из металлов и сплавов. // Наноиндустрия. Промышленные нанотехнологии. - 2010. - №2. - с. 12-13;

82. А.В. Коломейченко, Н.С. Чернышов. Определение коррозионной стойкости МДО-покрытия. // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. - 2010. - №1. - с.81-83;

83. Г.Г. Нечаев. Модель микроразрядов в процессе микродугового оксидирования. // Вестник СГТУ. Машиностроение и машиноведение. - 2013. - Т.69. - №1. - с.107-112;

84. А. Е. Михеев, А. В. Гирн, Д. В. Орлова, Е. В. Вахтеев, Т. В. Трушкина. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ ПОКРЫТИЙ НА АЮМИНИЕВЫХ И ТИТАНОВЫХ СПЛАВАХ. // Вестник Сибирского государственного аэрокосмического университета имени академика М. Ф. Решетнева. Технологические процессы и материалы. - 2012. - №4. - с. 168-171;

85. А.В. Желтухин, Р.В. Желтухин, А.В. Виноградов, А.В. Эпельфельд. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК МДО-ПОКРЫТИЙ НА АЛЮМИНИЕВОМ СПЛАВЕ В95, СФОРМИРОВАННЫХ В СИЛИКАТНО -ЩЕЛОЧНОМ ЭЛЕКТРОЛИТЕ С ПРИСАДКОЙ НАНОЧАСТИЦ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Математика. Физика. 2011. - Т.22. -№5;

86. А. В. Большенко, И. В. Васюков, А. В. Павленко. РАЗРАБОТКА ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ ДЛЯ УСТАНОВКИ МИКРОДУГОВОГО ОКСИДИРОВАНИЯ. // Ползуновский альманах. - 2010. - №2. - с.249-250;

87. Е.В. Парфенов, А.Р. Фаткуллин, А.Л. Ерохин, М.В. Горбатков. ИДЕНТИФИКАЦИЯ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ПЛАЗМЕННО-ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО ОКСИДИРОВАНИЯ КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ. // Труды X Международной конференции «Идентификация систем и задачи управления». - 2015. - с.427-438;

88. Большенко А. В. Импульсные регуляторы тока для микроплазменного оксидирования: Дисс. канд. техн. наук. Новочеркасск: ФГОУ ВПО Южно-Российский государственный технический университет., 2013. - 229 с.;

89. А.В. Ферябков. Композиционные покрытия микродугового оксидирования. // Вестник ОрелГАУ. Инновации в эксплуатации сельскохозяйственных машин. - 2010. - Т.22. - №1. - с.20-21;

90. А. Е. Михеев, А. В. Гирн, Е. В. Вахтеев, Е. Г. Алексеева, И. В. Башков. ПРОЦЕСС ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРЫ И СОСТАВА МДО-ПОКРЫТИЙ НА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВАХ. // Вестник СибГАУ. Технологические процессы и материалы. - 2013. - Т.48. -№2. - С.206-212.

91. Баковец В.В. Плазменно-электролитическая анодная обработка металлов. / В.В. Баковец, О.В. Поляков, И.П. Долговесова. - Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1990. - 168 с.;

92. Гюнтершульце, А. Электролитические конденсаторы / А. Гюнтершульце, Г. Бетц. - М.: Оборонгиз, 1938. - 200 с.;

93. Николаев, А. В. Новое явление в электролизе / А. В. Николаев, Г. А. Марков, Б. И. Пещевицкий // Известия СО АН СССР. Сер. хим. наук. - 1979. - Т.12. - № 5. - с.32-33;

94. Харитонов, Д. Ю. О механизме импульсного электролитно-искрового оксидирования А1 в концентрированной H2SO4 / Д. Ю. Харитонов, Е. И. Гуцевич - М., 1988. - 17 с. (Препринт / Атоминформ: № 4705/13);

95. Механизм и кинетические особенности микродугового оксидирования магниевого сплава МЛ5пч в электролитах, содержащих NH4F/ А.Г. Ракоч, В.А. Баутин, И.В. Бардин, В.Л. Ковалев // Коррозия: материалы, защита. - 2007. - №9. - с.7-13;

96. Экзотермическое окисление дна каналов разрядов при микродуговом оксидировании алюминиевых сплавов / А.Г. Ракоч, Ю.В. Магуров, И.В. Бардин и др. // Коррозия: материалы, защита. - 2007. - №12. - с.36-39;

97. Характер разряда в системе металл-оксид-электролит при микродуговом оксидировании на переменном токе / А.В. Эпельфельд, В.Б. Людин, О.Н. Дунькин, О.С. Невская // Известия академии наук. Серия физическая. - 2000. - Т.64. - №4. - с.759-762;

98. Малышев, В.Н. Моделирование пробоя диэлектрического слоя при микродуговом оксидировании / В.Н. Малышев // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2008. - №5. - с.26-29;

99. Нечаев, Г.Г. Модель микроразрядов в процессе микродугового оксидирования // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2013. - № 1 (69) -с.107-112;

100. Нечаев, Г.Г. Модельные представления о характере разряда в процессе микроплазмохимического электролитического синтеза // Материалы Международной объединенной конференции (V конференции «Современные методы в теоретической и экспериментальной электрохимии», IV конференции «Электрохимические и электролитно-плазменные методы модификации металлических поверхностей» (16-20 сентября 2013 г.) / Институт химии растворов им. Г.А. Крестова РАН. - Иваново, 2013. -36 с.;

101. Модельные представления о механизме микродугового оксидирования металлических материалов и управление этим процессом / А. Г. Ракоч, В. В. Хохлов, В. А. Баутин и др. // Защита металлов. - 2006. - Т. 42. - № 2. - с.173-184;

102. Н.Ю. Дударева. Влияние режимов микродугового оксидирования на свойства формируемой поверхности. // Вестник УГАТУ. Машиностроение. - 2013. - Т.7 - №3(56). -с.217-222;

103. Борисов А.М. Эволюция динамических ВАХ разряда металл-оксид-электролит. / А.М. Борисов, А.П. Ефремов, Е.А. Кулешов, Б.Л. Крит и др. // Известия АН. Серия Физическая. - 2002. - Т.56. - №8. - С.1187-1191;

104. Ефремов, А.П. Особенности характера изменения динамических ВАХ системы металл-оксид-электролит при микродуговом оксидировании сплавов на основе алюминия, магния и титана / АЛ. Ефремов, В.Б. Людин, А.В. Эпельфельд и др. // Научные труды и НИ РХТУ им. Д.И. Менделеева. Серия «Инженерная механика, материаловедение и надежность оборудования». Новомосковск: НИ РХТУ. - 2002. - №7. - с. 7-13;

105. Дунькин, О.Н. Система цифрового управления и мониторинга установок плазменно-электролитической обработки (окончание) // О.Н. Дунькин, В.Б. Людин, RB. Суминов. и др. Приборы. - 2003. - № 6. - с. 35-45;

106. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. / Ю.П. Райзер. - М.: Наука. - 1987. - 592с.;

107. Эпельфильд А.В. Характер разряда в системе металл-оксид-электролит при микродуговом оксидировании на переменном токе. // Известия АН. Серия Физическая. -2000. - Т.64. - №4. - С.759-762;

108. Людин В.Б. Электролитические характеристики системы металл-оксид-электролит в анодном и анодно-катодном режимах микродугового оксидирования. // Научные труды МАТИ им. К.Э. Циолковского. - 2001. - №4. - С.442-447;

109. И.В. Суминов, А.В. Эпельфельд, В.Б. Людин, А.М. Борисов, Б.Л. Крит. Микродуговое оксидирование (теория, технология, оборудование) / И.В. Суминов и др. - М: ЭКОМЕТ, - 2005. - 368с.;

110. Романовский Е.А. Применение методов обратного рассеяния для исследования покрытий, получаемых микродуговым оксидированием. // Поверхность. - 1999. - №5-6. -с.106-109.;

111 . Суминов И.В. Синтез керамикоподобных покрытий при плазменно-электролитической обработке вентильных металлов // Известия АН. Серия Физическая. -2000. - Т.64. - №4. - С.763-766.;

112. Борисов А.М. О механизме формирования переходного слоя покрытий, получаемых микродуговым оксидированием. // Сборник научных трудов. Инженерная механика, материаловедение и надежность оборудования. - 2000. - С.73-77.;

113. Pat. 3,293,158 US (CI. 204-56). Anodic Spark Reaction Processes and Articles / Mc Neil W., Cruss L.L.; 1966;

114. Саакиян Л.С. Применение поверхностного упрочнения алюминиевых сплавов и покрытий для повышения коррозионно-механической стойкости деталей нефтегазопромыслового оборудования. // ВНИИОЭНГ. - 1986. - 60с.;

148

115. Пат. 1759041 РФ (C25D 11/02). Устройство для микродугового оксидирования вентильных металлов и сплавов. / И.К. Залялетдинов, В.Б. Людин, Ю.Б. Пазухин, Б.В. Харитонов, Л.П. Щичков, А.В. Эпельфильд (РФ); зарег. 1.05.92;

116. Эпельфельд, А.В. Методика измерения сквозной пористости диэлектрических покрытий, получаемых микродуговым оксидированием / А.В. Эпельфельд; труда 3-й Международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве». М.: ГНУ ВИЭСХ. - 2003. - Ч.2. - с. 325-329;

117. Залялетдинов И.К. Модификация поверхности потоками ионов в электролитной плазме. // Поверхностный слой, точность, эксплуатационные свойства и надежность деталей, машин и приборов. - 1989. - с.82-85;

118. Беспалова О.В. Исследование наполненных МДО-покрытий с использованием спектрометрии ядерного обратного рассеяния протонов. // Физика и химия обработки материалов. - 2002. - №2. - С.63-66;

119. Эпельфельд, А.В. Разработка технологических режимов для получения тонких МДО-покрытий повышенной твердости. // Сборник научных трудов. Инженерная механика, материаловедение и надежность оборудования. - Новомосковск. - 1998. - С. 66-71;

120. Дунькин О.И. Влияние параметров режимов микродугового оксидирования на свойства формируемых на алюминиевых сплавах покрытий. // Физика и химия обработки материалов. 2000. - № 2. - С.49-53;

121. Одынец, АЛ. Анодные оксидные пленки // Л.Л. Одынец, В.М. Орлов. - Л.: Наука. 1990. - 200 с.;

122. А.с. СССР 1624060 (C25D 11/02). Устройство для микродугового оксидирования вентильных металлов и их сплавов. / А.П. Ефремов, И.К. Залялетдинов, А.И. Капустник, И.Б. Куракин, Ю.Б. Пазухин, Л.Я. Ропяк, Б.В. Харитонов, А.В. Эпельфильд, опубл. в Бюл. №4. 1991;

123. Me, х. Deposition of layered bioceramic hydroxyapatite TiO, coatings on titanium alloys using a hybnd technique of micro-arc oxidation and electrophoresis / X. Nie, A. Leyland, A Matthews // Elsevier Science. Surface and Coalings Technology. 2000. - Vol.125 - pp. 407-414;

124. Суминов А.В. Микродуговое оксидирование (окончание). // Приборы. - 2001. -№10. - с.26-36;

125. А.С. 1179164 СССР (G01N17/00). Устройство для испытания материалов при сложнонапряженном состоянии в агрессивной среде. / Л.С. Саакиян, А.П. Ефремов, Ю.И. Бабей, И М. Стоцкий, Л.Я. Ропяк, А.П. Сидорук (СССР); опубл. в Бюл. №34. - 1985;

126. Yerokhin, A.L., Voevodin, AJL, Lyubimov, V.V., Zabinski. J, Donley, M, Plasma electrolytic fabrication of oxide ceramic surface layers for tribotechnical purposes on aluminium alloys Surface and Coatings Technology. 1998. Vol. - 110. - № 3. - pp.140-146;

127. Салтыков А.В. Стереометрическая металлография / В.А. Салтыков. М.: Металлургия. - 1970. - 394с.;

128. Федоров В.А. Исследование физико-механических характеристик и оценка износостойкости покрытий, нанесенных методом МДО // Научные труды МИНХиГП им. И.М. Губкина. - 1985. - Вып. 185. - с.22-39.;

129. Erokhin, AJL Plasma electrolysis for surface engineering /AJL Erokhin, X Nie. A Leyland, A. Matthews, S.J. Dowey // Elsevier Science. Surface and Coatings Technology. 1999. V. 122.R73-93;

130. Нечаев, Г.Г. Микроплазмохимический синтез оксидных покрытий (микродуговое оксидирование) как синергетическое явление. Моделирование процесса методом эквивалентных сопротивлений / Г.Г. Нечаев, С.С. Попова // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2007. - №1. - вып.2. -с.48-52;

131. Нечаев, Г.Г. Микродуговое оксидирование: модель эквивалентных сопротивлений / Г.Г. Нечаев, С.С. Попова // Коррозия: материалы, защита. - 2008. - №2. -с.31-34;

132. Технологические возможности микродугового оксидирования алюминиевых сплавов / А.Е. Михеев, Н.А. Терехин, В.В. Стацура и др.// Вестник машиностроения. - 2003. - №2. - с.56-63;

133 . Нечаев, Г.Г. Модель микроразрядов в процессе микродугового оксидирования / Г.Г. Нечаев // Вестник Саратовского государственного технического университета. -2013. - № 1 (69). - с.107-112.

134. Е.А. Кривоносова, А.И. Горчаков, О.А. Рудакова, Н.М. Бородин. Фрактальный анализ структурообразования покрытий при микродуговом оксидировании. // Сварка и диагностика. - 2010. - №1. - с. 37-41;

135. Кусков В.Н., Кусков Ю.Н., Ковенский И.М., Матвеев Н.И. Особенности роста покрытия при микродуговом оксидировании алюминиевого сплава // Физика и химия обработки материалов. 1990. - № 6. - с. 101-103;

136. Атрощенко Э. С., Розен А.Е., Голованова Н.В., Казанцев И.А., Чуфистов О.Е. Исследование свойств материалов на основе алюминия, обработанных микродуговым оксидированием // Известия выс. уч. заведений. Черная металлургия. 1999. - №9. - с.52-54;

137. Эпельфельд А.В., Людин В.Б., Дунькин О.Н., Семенов С.В. Влияние параметров анодно-катодного микродугового оксидирования на свойства получаемых покрытий // Научные труды МАТИ им. К.Э. Циолковского. Выпуск 1 (73). М.: "ЛАТМЭС". - 1998. - С. 121-126;

138. И.В. Антонцев, Н.В. Еремин. Математическая обработка результатов эксперимента: методические указания для студентов специальности 120100. - Ульяновск: УлГТУ, - 2004. - 21с.;

Приложение 1

Листинг получения математической зависимости параметров оксидирования в системе МаШСАО

Матрица планирования:

-1 -1 -1 1 1 1 -1

1 -1 -1 -1 -1 1 1

-1 1 -1 -1 1 -1 1

1 1 -1 1 -1 -1 -1

-1 -1 1 1 -1 -1 1

1 -1 1 -1 1 -1 -1

-1 1 1 -1 -1 1 -1

1 1 1 1 1 1 1

Задание фактических параметров хСЛ и_1::=(30 20 525)

хт_1:1 := 45

кт_13 := 1000

хт12 := 30

Задается матрица результатов испытаний

Вычисляется вектор средних откликов по г=3 опытам с номером V

5.0

1=0 г—1

.0

7>1 Ъ

1=0 г—1

6.0

7>1 V*

1=0 г—1

3.0

1=0 г—1

7,0

1=0

Вектор ув_у равен

=

27 ^ 64 55^33 36 16 39.667 69.667 26.333

Вычисление вектора независимых оценок Ь, соответствующих коэффициенту бета

1 ЧЧо'^-Чо)+ (Х1,0**- 1,о)+ (^.о^-^.о) - (Х3,0**-53 ао) -- (Х4,0^-543О) + (Х5,0 + Ко^м) - Ко-^-Чо)

ь0.0 =: -

ь1.о:=:-

ь:.о:=:-

ьз.о:=:-

Ь4.0 :=

(V ^-Чо) + (Х1Л У-513о) - (Я2,Г^-821о) " (ХЗЛ^"-53 = о) -

+ (Х41^_&40) + (Хм-уу_55_0) + (Хб_1-уу_5б>0) + (Х7]1-уу_&7а0)

(Х0=2-^"-50=О) - (Х1 = 2^-51,о) - К^-^.о) + (Х3=2^-53,о) "

+ (Х4,2^-541О) + (Х5:2^-55,О) + (Хб,2**-8м) + (Х7:2^-373о)

(хо_з - (хи^-51,о) - Кз^-^.о) - (хз5У-5з,о) -

- (Х4,3^-54,О) + (Х5=3^-35,о) + + (^У-^.о)

1Х0=4">Л"-50=0) - (Х114-У-51,о) - (Х2.4+ (Х3,4 ^-53,о) -+ (Х4=4^-54,О) + (Х:=4-^-5:=о) + (Хб,4 ^-Чо) + (Х7,4^-57,о)

Вектор Ь равен

Модель эксперимента в виде уравнения

у_к(ш11.ят2.лиЗ) := Ь^. ,, + Ь. „кт! + Ъ-, „ кт^ + Ь-. „ ипЗ + Ь . ^-нп1-зсш2

+ Ь- п-лш1-лшЗ + Ь, _-лт2-яшЗ + ЬТ ,, кт1ят2 ятЗ о.и ).и

Дисперсия вектора бу2

Вектор бу равен

Дисперсия параметра оптимизации

Проверка однородности Критерий Кохрена

тах(ау2)

5\"_у-п 01 = 0.763

Вычисление дисперсии коэффициента регрессии э2_Ь1

а Ы = 0.4-55

Значение вектора 1-кретерия К

и

0.0

0.0

5 Ы

ут_к := Ь^ £ + Ь^ л нп1^ + Ь, ^хтЗ + Ь . л-ип1-ят2 + Ь- лхт1-ктЗ + Ь^ ...

Находим вектора значений уравнения в преобразованных параметрах:

ут000_к := Ь|, г. + Ъ. .-.Ш11_р + Ъ-, + ,,ш13_т+Ъ. хт1_рш12_т ...

+ Ь- г. кт1_р нпЗ_т + Ъ - г.1кт2_т ктЗ_т + Ь- ^ хт1_р лл2_т хтЗ_т

ут(Ю1_к := Ь|, „ + Ъ. ,, кт2_р + Ь , „-ипЗ_т+Ь. ^ хт1_рлл2_р ...

+ Ь- г. хт1_р-хтЗ_т + Ъ , и-яш2_р-ппЗ_я + Ь-, „■ип1_р-ят2_р-ятЗ_т

ут(Ю2_к := Ь|, г. + Ъ. + ,, ктЗ_р + Ь . ^ хт1_р лл2_т ...

+ Ь- ^-хт1_р-лшЗ_р + Ь. 0-лп2_в-лшЗ_р + Ь-, ^-лш1_р-лш2_ш-лшЗ_р

ут003_к := Ь^ л + Ь. (уяш1_р + Ъ-, ^ ят2_р + Ь, + Ь . г. хт1_р-ят2_р ...

+ Ъ- г.-лш1_р-нпЗ_р + Ь, ^хт2_р-хтЗ_р + Ь- г.хт1_рхт2_рхтЗ_р

утОН_к := Ь^. л + Ь. г.-нт1_р + Ъ-, + г.хтЗ_т+Ь. л хт1_р хт2_т ...

+ Ь- г.хт1_рхтЗ_т + Ъ - г.1-хт2_т ктЗ_т + Ь- г. ып1_р лл2_т хтЗ_т

ут(Юз_к := Ь^. л + Ь. г.-нт1_р + Ъ-, ^ ят2_р + Ь, + ^ кт1_рхт2_р ...

+ Ь- г. кт1_р нпЗ_т + Ь , ^-яш2_р-ш13_* + Ь- г. нт1_р ят2_р нпЗ_т

ут00б_к := Ь^. г. + Ь. ,-. хт1_р + Ь-, + ,,хтЗ_р + Ь . .-. кт1_р ли2_т ...

+ Ь- г. хт1_тхтЗ_р + Ь , г., кт2_т нтЗ_р + Ь- г.нт1_рят2_тятЗ_р

ут007_к у= Ъ^ л + Ь. г.хт1_р + Ъ-, ^ ят2_р + Ь, ,-.хтЗ_р + Ь . г. хт1_р-ят2_р ...

+ Ь- г. кт1_р нпЗ_р + Ь, ^Ш12_р-нп3_р + Ь- г. хт1_р ип2_рктЗ_р

Т_к, 0 := ут«Ю_к

число членов Т_к- ,, := уш007_к

количество точек опыта

Средние значения результатов эксперимента

ТО

:= 1.ХТ.Х)

- 1

-ХТ-У1

*(хтзО 1

св

ЙЬТОгТк := ТТ

¿ЬГ(кТ := Ь ЗЬТОгТ

Определяются значимые коэффициенты УУ1:.

Определение дисперсии адекватности уЕг := Х-ТЛЛ

N - количество опытов Определяется дисперсия адекватности

- количество факторов в эксперименте -число степеней свободы

<п

Определяется теоретическое значение Б-кретерия Фишера по встроенной функции Определяется расчетное значение Б-кретерия Фишера

ПТ = 4.6М

Модель адекватна.

Построение графиков зависимостей

Зависимость толщины от частоты импульсов электрического тока процесса микроплазменного оксидирования при плотности тока 0,3 А/дм2 и длительности процесса 45 минут

хт_133 := 1000

Построение графика зависимости толщины оксидного покрытия от длительности оксидирования при плотности тока, равной 0,2 А/дм2, частоты импульсов тока 1000 Гц ш11_1 := 15,30-45

Построение графика зависимости толщины оксидного покрытия от плотности электрического тока, при длительности процесса микроплазменного оксидирования, равной 45 минут, частоте импульсов электрического тока 1000 Гц. 1000 - 525

хтЗЗ :=

4-75

Поиск оптимальных параметров плотности тока и длительности процесса микроплазменного

оксидирования

Шаг первый

ипЗЗЗ := О

12.831 -9.691 -6.551 -3.411 -0.271 2.869 6.009 9.149 12.289 15.429 18.569 21.709 24.949 27.989 31.129

о 10 20 30

хт22 хт11

То есть, из графика видно, что оптимальными являются параметры времени: 30 минут, при плотности тока близкой к 7 А/дм2

Используем следующие параметры: время оксидирования 25 минут Второй шаг

хш 111 := 25

хт222- := 1-1

хт2

Таким образом, при указанной длительности процесса t = 25 минут, наиболее оптимальная частота импульсов электрического тока процесса составляет от 250 до 1000 Гц, и плотности тока от 26 до 30 А/дм2. Наиболее оптимальные параметры частота f = 1000 Гц и плотность тока j = 26 А/дм2.