5. Специальные испытания. Испытания на износостойкость: методы, область применения.

Предназначены для определения влияния наиболее существенных факторов на выходные параметры станка. Условия испытаний максимально приближены к эксплуатационным.

Испытания на износостойкость.

Испытаниям подвергаются образцы материалов деталей или кинематические пары. Проводят при этом однофакторный или многофакторный эксперимент.

Методы измерения износа:

1-Метод микрометрирования. При этом деталь измеряется до и после работы с помощью микрометров индикаторами ли прецизионными уровнями. Для повышения точности результатов в качестве базы измерения применяют неизношенные участки детали.

2-Метод искусственных баз. На поверхности трения делают углубления правильной формы. При износе размеры фигуры углубления на трущейся поверхности уменьшаются, что дает возможность вычислить износ. Базой измерения служит сама трущаяся поверхность. Для определения износа направляющих станков часто применяют метод вырезанных лунок. Лунка вырезается алмазным резцом. Для построения эпюры износа лунки вырезают в разных местах. Этот метод рекомендуется применять для определения износа до 0,1 при шероховатости Ra 0,02-0,6 мм. При этом не требуется разборки узла. Погрешность измерения износа составляет 1-2 мкм.

3- Весовой метод. Износ определяется взвешиванием хорошо очищенных образцов до и после испытаний. Точность зависит от массы исследуемых объектов и от точности весов. Применяется для деталей имеющих массу до 0,2 кг.

4-Метод профилографирования. Износ оценивается по записям микропрофиля (шероховатости) и макропрофиля (волнистости). Если изнашиваются только выступы микронеровностей, то износ определяется с помощью наложенных профилограмм, записанных на одном и том же участке поверхности.

5-Метод поверхностей активизации. Изучаемый участок поверхности трения облучается в циклотроне потоком заряженных частиц. Толщина слоя приблизительно равна ожидаемому износу(0,02…0,04мм). По мере изменения поверхностного слоя и удаления продуктов износа активизированный слой становится больше и интенсивность излучения уменьшается. Линейный износ определяется по тарировочной кривой, которой строят по результатам стирания образца из того же материала. Данным методом изучают изменение чугунных направляющих станка. Вдоль плоских направляющих помещены 4 вставки диаметром 8 мм. Радиактивное излучение принимается датчиками на столе станка. Высокая чувствительность аппаратуры позволяет измерять износ в пределах от 0,0005 до 0,002 мм. Погрешность измерения 3 – 10%. Это даёт изучать износ прецизионных станков. Данный метод позволяет проводить исследования которые не могут быть выполнены другими методами. Важное условие – чтобы отделившиеся частицы металла не оставались в зоне датчиков. Недостаток – метод дорогой.

6.Испытания с использованием планирования многофакторных экспериментов.

Испытания проводятся при различных сочетаниях основных факторов в диапазоне тех условий, которые характерны для работы материала при эксплуатации изделия. Объем испытаний должен быть таким, чтобы была выявлена закономерность процесса, его зависимость от основных изменяемых параметров. Такие результаты, полученные при исследовательских испытаниях, хотя и весьма трудоемких, являются исковой для последующего прогнозирования надежности изделия. Трудоемкость испытаний может быть снижена, если раскрыта физическая картина процессов и если применяются методы планирования многофакторных экспериментов.

Планирование и статистический анализ результатов многофакторных экспериментов (под которыми понимаются случаи, когда число исследуемых факторов более одного) отличаются от рассмотренных для однофакторного эксперимента. В случае многофакторных экспериментов наряду с исследованием существенности влияния основных эффектов (влияния факторов) устанавливается существенность влияния эффектов взаимодействия факторов. Несмотря на значительное возрастание объема наблюдений в связи с увеличением числа изучаемых эффектов такие эксперименты обладают рядом преимуществ по сравнению с однофакторными: эксперимент осуществляется в условиях более близких к реальным, когда изменение исследуемого признака происходит в результате одновременного воздействия нескольких факторов и их взаимодействий; при одной и той же точности осуществления эксперимента суммарный объем наблюдений в случае многофакторных экспериментов значительно меньше по сравнению с однофакторными экспериментами. Эти и некоторые другие обстоятельства обусловили широкое распространение в практике исследований многофакторных экспериментов.

Планирование эксперимента позволяет по заранее сформулированным правилам (алгоритмам) изменять одновременно несколько факторов, что дает возможность получить информацию об исследуемом процессе при минимальном количестве опытов. При этом теория планирования эксперимента позволяет выработать, общую стратегию исследования, построить математическую модиль изучаемого явления, составить план эксперимента (установить уровни нагружения и необходимый объем нагружений), выполнить статистический анализ результатов и проверить адекватность полученных уравнений регрессии исходной математической (расчетной) модели. Наибольшие преимущества планируемого эксперимента проявляются в случае многофакторного эксперимента.

В наше время электронно-вычислительные машины позволяют автоматизировать обработку экспериментальных данных, планировать и управлять сложными процессами, практически любого, многофакторного эксперимента.