ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 28 № 2 2026 320 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ на подложки из закаленной инструментальной стали с использованием промышленной катодно-дуговой PVD-системы. Параметры осаждения были оптимизированы для каждого типа покрытия: AlTiN осаждался при давлении азота 3,5 Па, токе мишени 150 А, температуре подложки 450 °C и времени осаждения 90 мин; CrN – при давлении азота 3,0 Па, токе мишени 120 А, температуре подложки 400 °C и времени осаждения 80 мин; TiC – при давлении ацетилена/ аргона 2,5 Па, токе мишени 130 А, температуре подложки 420 °C и времени осаждения 85 мин. Эти параметры были выбраны для обеспечения равномерного качества покрытия и адгезии. Толщину покрытия контролировали и проверяли как методом шарикового истирания (ballcratering), так и с помощью растровой электронной микроскопии (РЭМ) поперечных сечений, что дало номинальные толщины 2, 3 и 4 мкм. Для определения трибологических характеристик в условиях сухого скольжения использовался трибометр типа «палец – диск». Контртелом служил шар из твердого сплава (диаметром 6 мм). При контролируемых температурах окружающей среды 40, 45 и 50 °C прикладывались нормальные нагрузки 5, 10 и 15 Н, что обеспечивало воспроизводимые условия испытаний. Объем изношенного материала рассчитывали с помощью интерферометрической профилометрии на основе белого света по дорожке износа, а удельную интенсивность изнашивания (Ws) вычисляли по формуле ( ) s V W = − F L , (1) где V – объем изношенного материала (мм3); F – нормальная нагрузка, Н; L – путь трения, м. Условия эксперимента повторяли трижды с целью обеспечения статистической надежности, и для дальнейшего анализа использовалась средняя интенсивность изнашивания. После проверки качества данных и удаления резко выделяющихся значений экспериментальных величин и противоречивых результатов измерений для моделирования было отобрано 28 экспериментальных результатов. Подобные экспериментальные процедуры широко используются в трибологических исследованиях покрытых систем [18, 19]. План эксперимента охватывает четыре фактора: тип покрытия, температура (40, 45, 50 °C), контактная нагрузка (5, 10, 15 Н) и толщина покрытия (2, 3, 4 мкм). В табл. 1 представлены различные факторы и их диапазоны. Предлагаемое исследование основано на трехуровневой гибридной аналитической модели, которая объединяет традиционные методы планирования эксперимента (design of experiment, DoE) и управляемые данными модели машинного обучения (machine learning, ML) для обеспечения надежного и интерпретируемого прогнозирования износа. Структура разработана последовательно, причем каждый уровень предоставляет дополнительную информацию и обеспечивает перекрестную проверку (CV – crossvalidation). Уровень 1 (анализ Taguchi) позволяет проводить быструю сортировку (скрининг) влиятельных параметров в сценариях, устойчивых к шумам; уровень 2 (response surface methodology, RSM) строит непрерывную эмпирическую модель и проверяет ее статистическую значимость; уровень 3 (регрессия на основе машинного обучения) улавливает нелинейные взаимодействия и обеспечивает обобщение и интерпретацию важности признаков [20–25]. На сегодняшний Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Управляющие факторы и их уровни Control factors and levels Фактор Уровень 1 Уровень 2 Уровень 3 Тип покрытия AlTiN, CrN, TiC AlTiN, CrN, TiC AlTiN, CrN, TiC Температура, T, °C 40 45 50 Нагрузка, L, Н 5 10 15 Толщина, K, мкм 2 3 4
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1