Теоретичне обґрунтування експлуатаційних властивостей деталей автомобілів, зміцнених композиційними покриттями, методом кластерних компонентів
Loading...
Date
2020
Authors
Аулін, В. В.
Василенко, І. Ф.
Красота, М. В.
Aulin, V.
Vasylenko, I.
Krasota, M.
Аулин, В. В.
Василенко, И. Ф.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
ЦНТУ
Abstract
У статті теоретично обґрунтовано експлуатаційні властивості деталей автомобілів, зміцнених
композиційними покриттями, з використанням методу кластерних компонентів. Вибираючи різні набори
параметрів, а також варіюючи систему обмежень на них, можна здійснити формування комплексу
експлуатаційних властивостей деталей. Для спрощення моделі впакування композиційних покриттів і
матеріалів прийнято вважати наповнювачі різного складу, ізометричної форми та однакового розміру
Запропоновані їх регулярні структури, що відповідають упаковці куль однакового розміру. Показано, що
такі упаковки утворюють решітки аналогічні атомним кристалічним структурам. Виявлено залежності
функції властивостей композиційних покриттів від вмісту кожного з видів кластерних компонентів.
Метод кластерних компонентів, описуючи зміни властивостей композиційних покриттів від
співвідношення компонентів, дає можливість управляти комплексом експлуатаційних властивостей й
отримати якісні покриття для підвищення довговічності деталей, систем і агрегатів автомобілів. A number of parts of car systems and units in the process of operation are subject to intensive wear and
fatigue processes, and therefore do not withstand the planned service life. An important reserve for increasing
the reliability and efficiency of such equipment is the strengthening of the working surfaces of its parts with
composite materials and coatings. This method of strengthening makes it possible, controlling the structure of
composite materials and coatings, to form the necessary set of performance properties of parts to ensure the
appropriate level of reliability and increase durability. However, this requires theoretical justification to establish
a correspondence between the structure, composition, distribution of chemical elements applied to the parts of
the composite coating and their performance properties, such as wear resistance, fatigue strength, etc.
The purpose of this work is a theoretical justification for the use of the method of cluster components to
determine and form a set of necessary performance properties that ensure reliable and efficient operation of parts of systems and units of cars.
The article theoretically substantiates the operational properties of automobile parts hardened with
composite coatings using the method of cluster components. By choosing certain sets of parameters, as well as varying the system of restrictions on them, it is possible to form a complex of operational properties of parts. To simplify the packing model for composite materials and coatings, it is assumed that fillers of different
compositions have an isometric shape and the same size. A regular structure is proposed, corresponding to the
packing of spheres of the same size. It is shown that such packings form lattices similar to atomic crystal
structures. The dependences of the function of the properties of composite coatings on the content of each of the types of cluster components are revealed. The method of cluster components, describing changes in the properties of composite coatings from the ratio of components, makes it possible to control a set of operational
properties and obtain high-quality coatings to increase the durability of parts of systems and vehicle units.
As a result of the conducted researches it is offered to consider composite coverings and composite
materials as the systems characterized by a certain complex of operational properties depending on filler content and regularity of structure. According to the theory of cluster components, the content of the component determines the parameters and properties of composite coatings and materials. The method of cluster components makes it possible to present a set of operational properties as an additive model of its components.
The packaging of components in composite coatings and materials is represented by atomic crystal structures:
simple cubic, volume-centered cubic, face-centered cubic and hexagonal densely packed.
The implementation of the method of cluster components on the example of a binary system of
components A and B is considered. The basic configuration in accordance with the approximations of the
statistical ordering theory is chosen. The visual interpretation and physical content of a mixture of powders,
components of composite coatings and materials, particles A and B are given. The configurational entropy and
formation of cluster components of the intermediate composition AB along with the basic AA and BB are
considered. Based on the π-theorem, a complete set of quasi-chemical reactions is outlined. For binary composite coatings and materials АСВ1-С the matrices of size and relative content of components are constructed, the quasi-chemical formalism of the method of cluster components and the law of active masses for volume-centered cubic lattice are used. This is taken into account when building functional models of operational properties. Their specification on the criterion of correctness is carried out. В статье теоретически обоснованы эксплуатационные свойства деталей автомобилей, упрочненных композиционными покрытиями с использованием метода кластерных компонентов. Выбирая те или иные наборы параметров, а также варьируя систему ограничений на них, можно осуществить формирование комплекса эксплуатационных свойств деталей. Для упрощения модели упаковки композиционных материалов и покрытий принято считать, что наполнители разного состава
имеют изометрическую форму и одинаковый размер. Предложена регулярная структура,
соответствующая упаковке сфер одинакового размера. Показано, что такие упаковки образуют решетки
аналогичные атомным кристаллическим структурам. Выявлены зависимости функции свойств
композиционных покрытий от содержания каждого из видов кластерных компонентов. Метод
кластерных компонентов, описывая изменения свойств композиционных покрытий от соотношения
компонентов, даёт возможность управлять комплексом эксплуатационных свойств и получить
качественные покрытия для повышения долговечности деталей систем и агрегатов автомобилей.
Description
Keywords
композиційне покриття, кластерний компонент, упаковка, експлуатаційні властивості, composite coating, cluster component, packing, performance properties, композиционное покрытие, кластерный компонент, эксплуатационные свойства
Citation
Аулін, В. В. Теоретичне обґрунтування експлуатаційних властивостей деталей автомобілів, зміцнених композиційними покриттями, методом кластерних компонентів / В. В. Аулін, І. Ф. Василенко, М. В. Красота // Центральноукраїнський науковий вісник. Технічні науки : зб. наук. пр. - Кропивницький : ЦНТУ, 2020. - Вип. 3 (34). - С. 54-65.