Моделирование ограничений при оптимизации эффективности хромирования деталей машин

Введение. Исследования высокопроизводимых хромовых покрытий для восстановления деталей автомобилей требуют много затрат времени и энергии. Для сокращения количества проводимых опытов необходимо провести математическое моделирование эксперимента для сокращения количества проводимых опытов и сведения к определённому алгоритму для получения достоверных и точных данных, которые позволят получить хорошие результаты в исследованиях при получении хромовых покрытий с максимальной производительностью – высоким выходом по току.

Материалы и методы. Для проведения исследований использовалось необходимое оборудование для получения гальванических покрытий, разработан новый состав электролита для получения качественных высокопроизводительных хромовых осадков, а также программа Statistica 13.0, которая позволила сократить время на проведение расчётов и построение необходимых графиков и уравнений регрессии.

Результаты. Проведённый анализ методов и способов математического анализа полученных результатов с целью их обработки и построения модели показал, что с доверительным коэффициентом регрессии 0,95 наиболее предпочтительнее проводить исследования влияния состава электролита хромирования на выход по току в промежутке значений плотности тока от 125…250 А/дм2 , количества плавиковой кислоты 0,6…1,2 г/л и рабочей температуры электролита 16…27 о С.

Обсуждение и заключение. В результате полученной математической модели можно утверждать, что исследования влияния состава электролита на плотность тока позволят получить достоверные данные с наименьшим количество проводимых опытов. При этом возможно получить ещё больший выход по току, если провести дополнительно исследования с изменением факторов в большую или меньшую сторону. Однако неизвестно, как будет меняться качество покрытия и сцепляемость с основой детали, которые являются важным фактором получения износостойких гальванических покрытий.

1. Котомчин А.Н., Синельников А.Ф., Корнейчук Н.И. К вопросу выбора способа восстановления деталей машин // Вестник СибАДИ. 2020.№ 17(1). С. 84-97.

2. Фомичев В.Т., Садовникова В.В., Москвичева Е.В. Легирование электролитического хрома молибденом в электролите, содержащем органические добавки // Гальванотехника и обработка поверхности. 1992. Т. 1. №3. С. 44-46.

3. Ткаченко И.Д. [и др]. Усовершенствование технологии хромирования с применением неорганических и органических композиций // Разработка и применение твердых металлических покрытий. Днепропетровск. 1981. С. 223-224.

4. Котомчин А.Н., Синельников А.Ф., Корнейчук Н.И. Сравнительная характеристика электролитов хромирования для восстановления и упрочнения деталей машин. ВИНИТИ, «Транспорт: наука, техника», Научно-информационный сборник, управление». 2020. № 7. С. 50-55.

5. Newby Kenneth, R. Functional chromium plating // Metal Finish. 2004. Vol. 102. №4A. Pp. 188-198.

6. Котомчин А.Н., Синельников А.Ф. Усовершенствование холодного саморегулирующегося электролита хромирования при упрочнении и восстановлении деталей машин // Мир транспорта и технологических машин. 2019. №4 (67). С. 17-24.

7. Котомчин А.Н., Синельников А.Ф., Корнейчук Н.И. Интенсификация процесса электролитического хромирования при восстановлении и упрочнении деталей машин // Мир транспорта и технологических машин. 2020. №3 (70). С. 22-32.

8. Елинек Т.В. Успехи гальванотехники. Обзор мировой специальной литературы за 2017–2018 годы // Гальванотехника и обработка поверхности. 2019. Т. 27. №3. С. 4-14.

9. Едигарян А.А., Полукаров Ю.М. Электроосаждение хрома и его сплавов из сульфатных растворов Сг (III) // Гальванотехника и обработка поверхности. 2001. Т. 9. №3. С. 17-18.

10. Максименко С.А., Балакина О.А. Электроосаждение хромовых покрытий из электролитов на основе хрома (3) и муравьиной кислоты // Гальванотехника и обработка поверхности. 1992. Т. 1. №3–4. С. 47-50.

11. Петров Ю.Н., Корнейчук Н.И. [и др.] Прогрессивные способы восстановления деталей машин и повышения их прочности // Межвузовский сборник научных трудов. Кишинёв: Кишиневский сельскохозяйственный институт им. М.В. Фрунзе, 1979. С. 48-51.

12. Кудрявцев В.Н., Винокуров Е.Г., Кузнецов В.В. Толстослойное хромирование из электролитов на основе сернокислого хрома // Гальванотехника и обработка поверхности. 1998. Т. 6. №1. С. 24-30.

13. Солодкова Л.Н., Ващенко С.В., Кудрявцев В.Н. Высокопроизводительный электролит износостойкого хромирования // Гальванотехника и обработка поверхности. 2003. Т. 11. № 3. С. 31-33.

14. Baraldi P., Soragni E. On the kinetics of chromium electrodeposition on copper electrodes // J. Alloys and Compounds. 2001. №317-318. Pp. 612- 618.

15. Зорин, В.А., Штефан Ю.В., Тимченко М.И. Планирование экспериментов при создании деталей из композиционных материалов // Механизация строительства. 2018. Т. 79. № 4. С. 5-13.

16. Котомчин А.Н., Синельников А.Ф. Установка для поддержания рабочей температуры электролитов при восстановлении деталей машин гальваническими покрытиями. Вестник СибАДИ. 2020;17(4). С. 500-511.

17. Петроченкова И.В., Помогаев В.М., Волкович А.В. Особенности влияния температуры на рассеивающую способность электролитов // Успехи в химии и химической технологии. Новомосковск, НИ РХТУ. 2004. С. 44-51.

18. Chromabscheidung aus wassrigen Losungen. Aufbau des Kathodenfilms Galvanotechnik. 2006. №12. T. 11. Pp. 2888-2896.

19. Bolch T., Linde R. U.A. Innovative Oberflachenstrukturen durch elektrochemische Beschichtungsverfahren // Galvanotechnik. 2005. №103. Pp. 2095-2100.

20. Chromabscheidung aus wassrigen Losungen. Chromsaurelosungen Galvanotechnik. 2005. №9. T. 1. pp. 2063-2071.

21. Корнейчук Н.И., Ковбасюк А.В. [и др. ]. Влияние концентрации трехвалентных соединений хрома на некоторые параметры холодного хромирования // Труды Кишиневского СХИ. 1975. №144. С. 17-23.

22. Аджиев, Б.У., Ващенко С.В., Соловьева З.А. Влияние структуры и физико-механических свойств хрома на износостойкость хромовых покрытий // Гальванотехника и обработка поверхности. 1992. Т. 1. №1. С. 28-31.

23. Солодкова Л.Н., Соловьева З.А. Исследование пленки на катоде при электровосстановлении хромовой кислоты // Электрохимия. 1994. Т. 30. №10. С. 1254-1256.

24. Шлугер М.А., Ток Л.Д. Новые электролиты для покрытий хромом и его сплавами // Журнал Всесоюзного химического общества им. Д.И. Менделеева. 1988. Т. 32. №3. С. 297-305.

25. Галдина В.Д., Черногородова М.С. Подбор составов активированных минеральных порошков с использованием метода планирования эксперимента // Вестник СибАДИ. 2017. 2(54). С. 90-98.

26. Витязь П.А., Жилинский О.В., Лактюшина Т.В. Компьютерная методология выбора технически оптимального варианта в многокритериальных задачах проектирования материалов // Физическая мезомеханика. Томск. 2004. Т. 7. Ч. 1. С. 3-11.

27. Горбунов И.П., Горбунов Д.И. Математическое моделирование процесса диффузионного хромирования стали. Теория и практика производства листового проката // Сборник научных трудов. Ч. 2. Липецк, ЛГТУ, 2008. С. 68-72.