ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 3 2022 40 ТЕХНОЛОГИЯ Моделирование характеристик износа при скольжении композиционного материала на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), армированного углеродным волокном, в паре трения с SS304 (12Х18Н10Т) Сатиш Чинчаникар * Институт информационных технологий Вишвакармы, Кондва (Бадрек), Пуне - 411039, Махараштра, Индия https://orcid.org/0000-0002-4175-3098, satish.chinchanikar@viit.ac.in Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2022 Том 24 № 3 с. 40–52 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.3-40-52 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Трибологическое поведение скользящих контактных поверхностей оказывает заметное влияние на потери мощности, тепловыделение и общую производительность системы. ИсслеИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.9:531.3 История статьи: Поступила: 14 июля 2022 Рецензирование: 26 июля 2022 Принята к печати: 27 июля 2021 Доступно онлайн: 15 сентября 2021 Ключевые слова: ПТФЭ Износ Искусственная нейронная сеть Стержень-диск SS304 АННОТАЦИЯ Введение. В последнее десятилетие композиционные материалы на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) все чаще используются в качестве альтернативных материалов в автомобилестроении. ПТФЭ характеризуется низким коэффициентом трения, более высокой твердостью и коррозионной стойкостью. Однако этот материал имеет высокую скорость износа. Группа исследователей попыталась повысить износостойкость ПТФЭ, армировав его различными наполнителями. Цель работы. В данной работе экспериментально исследованы характеристики износа при сухом скольжении композиционного материала на основе ПТФЭ, армированного углеродным волокном (35 мас.%), в паре трения с нержавеющей сталью SS304. Кроме того, с помощью искусственных нейронных сетей (ИНС) разработаны экспериментальные математические модели и модели для прогнозирования удельной скорости изнашивания с учетом влияния давления, скорости скольжения и температуры поверхности. Методы исследования. Эксперименты по сухому скольжению проводились на машине для испытания на износ типа «стержень-диск» с изменением нормальной нагрузки на штифт, скорости вращения диска и температуры поверхности. Эксперименты по исследованию влияния входных параметров на удельную скорость изнашивания в широком диапазоне проектных пространств планировались системно. Всего было проведено пятнадцать экспериментов на 5-километровой дистанции без повторения эксперимента с центральным бегом. Скорости скольжения получали подбором диаметра дорожки на диске и соответствующей скорости вращения диска. Для ИНС-модели был использован алгоритм машинного обучения с обратным распространением с прямой связью. Результаты и обсуждение. Это исследование показало лучшую точность прогнозирования благодаря архитектуре ИНС, имеющей два скрытых слоя со 150 нейронами на каждом. Исследование выявило увеличение удельной скорости изнашивания при нормальной нагрузке, скорости скольжения и температуре поверхности. Однако это увеличение более заметно при более высоких параметрах процесса. Нормальная нагрузка и скорость скольжения наиболее существенно влияют на удельную скорость изнашивания. Значения удельной скорости изнашивания, полученные в результате расчета по разработанным моделям, хорошо согласуются с экспериментальными значениями со средней погрешностью, близкой к 10 %. Это показывает, что модель может быть использована для получения скорости износа композита на основе ПТФЭ, армированного углеродным волокном (35 мас.%), в паре трения с нержавеющей сталью SS304. Проведенное исследование имеет задел для дальнейших исследований, рассматривающих влияние различных архитектур ИНС, различного количества нейронов и скрытых слоев на точность прогнозирования скорости износа. Для цитирования: Чинчаникар С. Моделирование характеристик износа при скольжении композиционного материала на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ), армированного углеродным волокном, в паре трения с SS304 (12Х18Н10Т) // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2022. – Т. 24, № 3. – С. 40–52. – DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.3-40-52. ______ *Адрес для переписки Чинчаникар Сатиш, Ph.D. (Engineering), Professor Институт информационных технологий Вишвакармы, Кондва (Бадрек), Пуне - 411039, Махараштра, Индия Тел.: 91-2026950441, e-mail: satish.chinchanikar@viit.ac.in дователи предприняли несколько попыток заменить обычный материал композитным, более легким и экономичным, подходящим для конкретного применения. В последнее десятилетие композиционные материалы на основе политетрафторэтилена (ПТФЭ) все чаще используются в качестве альтернативных материалов в автомобилестроении. ПТФЭ, более известный как Тефлон, наиболее предпочтителен в качестве альтернативного
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1