Труды КНЦ. Технические науки. – 2026. - № 2

Для оценки устойчивости модели были проведены численные эксперименты с варьированием ключевых параметров обработки: напряжения, давления, температуры обрабатываемой поверхности, скорости вращения заготовки, а также расстояния А между анодом и заготовкой. На каждом шаге регистрировалось изменение средней толщины слоя, амплитуды градиентов, а также метрик равномерности (SLR). В результате анализа установлено следующее: 1. Увеличение напряжения U приводит к росту толщины модифицированного слоя практически линейно до насыщения в результате проявления близкодействующего эффекта, при этом сохраняется исходная форма распределения. 2. Давление P оказывает сложное влияние: при низких значениях наблюдается ухудшение равномерности вследствие фокусировки потока, при высоких — снижение энергии ионного воздействия. 3. Температура заготовки влияет на коэффициент адгезии ионов; при превышении 250 °C, в нашем случае среднеинтегральная температура заготовок не более 60-80 °C, отмечено снижение осаждения в области периферии. 4. Увеличение скорости вращения n сглаживает локальные перепады, повышая равномерность, но снижает максимальную толщину. 5. Расстояние А критично влияет на пространственную фокусировку потока и должно быть оптимизировано под геометрию анода. Р еком ендации по техноло гическим реж им ам На основании проведенного моделирования и анализа рекомендуется: - напряжение — в диапазоне 300-500 В при давлении в пределах 80-100 Па (аргон); - среднеинтегральная температура заготовки — около 60 -80 °C; - скорость вращения заготовки — 4 -6 мин-1. Режимы обеспечивают достижение равномерного распределения слоя с величиной локальных перепадов не более ±7 %, что соответствует требованиям к функциональным поверхностям изделий. Обсуждение Представленные результаты численного моделирования, выполненного с использованием возможностей информационных технологий, и их сопоставление с экспериментальными данными демонстрируют высокую степень соответствия между расчетными и измеренными значениями пространственного распределения толщины модифицированного слоя на поверхностях деталей сложной формы в результате проявления близко- и дальнодействующего эффектов. Полученные значения ключевых метрик, таких как средняя абсолютная ошибка (MAE), относительная ошибка (MRE) и коэффициент детерминации (R2), подтверждают воспроизводимость модели в инженерно значимом диапазоне и ее пригодность для использования при прогнозировании характеристик слоя. Однако для перехода от математической точности к инженерной применимости требуется интерпретация полученных результатов в контексте эксплуатационных требований, предъявляемых к поверхностным слоям в различных функциональных зонах изделий. В частности, существенную роль играют не только средние значения толщины, но и показатели равномерности, градиенты распределения и наличие локальных аномалий, в результате проявления близкодействующего эффекта способных оказывать критическое влияние на износостойкость, герметичность, точность сопряжений и другие эксплуатационные свойства. Важным этапом анализа является обоснование допустимых диапазонов интегральных и локальных критериев равномерности модифицированного слоя, основанных как на данных моделирования, так и на обобщении результатов экспериментальных и прикладных исследований. На основании анализа публикаций [12-17], международных стандартов (например, IS 0 25178), а также опыта эксплуатации деталей со сложной поверхностью в машиностроении и медико-технических изделиях сформулированы рекомендуемые критерии оценки равномерности для различных классов поверхностей. Приводимые граничные значения обоснованы как с точки зрения технологической достижимости, так и с позиций обеспечения работопригодности: