9. Bố cục luận án
4.1.3.1. Sự ảnh hưởng của các thông số phun đến độ bền bám trượt
Tương tự tiến hành phân tích phương sai (ANOVA) đối với hàm mục tiêu (τBtr) được thống kê trong (bảng 4.1), kết quả phân tích phương sai được thống kê và trình bày trong (bảng 4.4).
Bảng 4.4. Kết quả phân tích phương sai đối với hàm mục tiêu (τBtr)
Yếu tố Bậc tự do (DF) Tổng bình phương độ lệch (Seq SS) Mức độ đóng góp tới mô hình Trung bình bình phương (Adj MS) Giá trị thống kê (F-Value) Giá trị xác suất (P-Value) Mô hình 9 317,923 93,85% 35,325 16,96 0,000 Bậc 1 3 71,803 21,20% 23,934 11,49 0,001 Ip 1 32,740 9,66% 32,740 15,72 0,003 mp 1 18,553 5,48% 18,553 8,91 0,014 Lp 1 20,510 6,05% 20,510 9.85 0,011 Bậc 2 3 224,874 66,38% 74,958 35,99 0,000 Ip*Ip 1 57,832 17,07% 85,699 41,14 0,000 mp*mp 1 57,519 16,98% 73,723 35,39 0,000 Lp*Lp 1 109,523 32,33% 109,523 52,58 0,000 Tác động chéo 3 21,245 6,27% 7,082 3,40 0,062 Ip*mp 1 6,480 1,91% 6,480 3,11 0,108 Ip*Lp 1 0,720 0,21% 0,720 0,35 0,570 mp*Lp 1 14,045 4,15% 14,045 6,74 0,027 Sai số 10 20,829 6,15% 2,083 Sự thiếu phù hợp 5 12,076 3,56% 2,415 1,38 0,366 Hệ số xác định R2: 93,85%
Từ số liệu trong (bảng 4.4) cho thấy rằng:
Đối với mô hình bậc nhất, (Ip) là thông số ảnh hưởng lớn nhất đến độ bền bám trượt của lớp phủ (mức độ ảnh hưởng chiếm 9,66%/21,20%), tiếp theo là (Lp) có mức độ ảnh hưởng lớn thứ hai (chiếm 6,05%/21,20%) và thông số có ảnh hưởng nhỏ nhất đến hàm mục tiêu là lưu lượng cấp bột phun (chiếm
5,48%/21,20%). Mặt khác ta cũng nhận thấy giá trị xác suất (P) của các yếu tố này đều có giá trị rất nhỏ, nhỏ hơn nhiều so với ý nghĩa α (α = 0,05), điều đó cho thấy các thông số phun (Ip, mp và Lp) của mô hình đều có ảnh hưởng đáng kể đến độ bền bám trượt của lớp phủ với thép nền (τBtr).
Để thấy rõ hơn mức độ ảnh hưởng và quy luật ảnh hưởng của các thông số đến hàm mục tiêu, cũng có thể quan sát các đồ thị trong biểu đồ (hình 4.5) cho thấy rằng: Khi tăng (Ip) trong khoảng từ (381,82 ÷ 550)A, tăng (mp) trong khoảng từ (13,18 ÷ 30)g/ph và tăng (Lp) trong khoảng từ (92,73 ÷ 160)mm thì độ bền bám trượt của lớp phủ với thép nền tăng lên. Tuy nhiên, nếu tiếp tục tăng các thông số (Ip) trong khoảng từ (550 ÷ 718,18)A, tăng (mp) trong khoảng từ (30 ÷ 46,82)g/ph và tăng (Lp) trong khoảng từ (160 ÷ 227,27)mm thì nhận thấy độ bền bám trượt của lớp phủ với thép nền giảm dần. Nguyên nhân của những sự ảnh hưởng này, sẽ được làm rõ khi phân tích sự ảnh hưởng tương tác giữa các thông số đến hàm mục tiêu đầu ra ở nội phía dưới.
Hình 4.5. Biểu đồ ảnh hưởng của các thông số phun đến hàm mục tiêu (τBtr)
Xét đến sự ảnh hưởng của các yếu tố mô hình bậc 2 trong (bảng 4.4), cho thấy mô hình bậc 2 có mức độ đóng góp rất lớn tới hàm mục tiêu (τBtr) mức độ đóng góp (chiếm 66,38%/100%), đồng thời giá trị xác suất (P-value) của các thành tố trong mô này cũng đều có giá trị tương ứng là rất nhỏ (~0,0001), nhỏ hơn nhiều so với mức ý nghĩa ( = 0,05). Điều đó cho thấy sự xuất hiện của
các thành tố là rất có ý nghĩa đối với hàm mục tiêu (τBtr). Tuy giá trị xác suất ở mục kiểm định sự thiếu phù hợp (Lack-of-Fit) của mô hình lớn hơn so với mức ý nghĩa , thế nhưng xét một cách tổng thể thì dạng phương trình hàm hồi quy vẫn có thể chấp nhận vì hệ số hồi quy (R2) tính được có tới (93,85%) số liệu thực nghiệm tương thích với số liệu dự đoán theo phương trình cho thấy cũng là rất đáng kể. Như vậy việc chọn vùng khảo sát của các thông số đầu vào cũng cho là phù hợp vào đảm bảo được chất lượng của hàm mục tiêu đầu ra (τBtr).
Để thấy rõ hơn nữa sự ảnh hưởng của các thông phun (Ip, mp và Lp) đến hàm mục tiêu, ta có thể xét đến sự tương tác giữa các yếu tố thông qua ma trận biểu đồ tương tác trong (hình 4.6).
Hình 4.6. Biểu đồ sự tương tác giữa các thông số phun đến hàm mục tiêu (τBtr)
Quan sát biểu đồ (hình 4.6) ta cũng nhận thấy quy luật ảnh hưởng của các thông số phun đến hàm mục tiêu đầu ra là khá phức tap. Để làm rõ hơn nhận định này, ta tiến hành phân tích từng cặp tương tác có trong biểu đồ như sau:
- Xét ảnh hưởng giữa (Ip) và (mp) cho thấy: Khi Ip = 550A, nếu tăng (mp) trong khoảng từ (13,18 ÷ 30)g/ph làm cho độ bền bám trượt của lớp phủ tăng. Tuy nhiên khi (mp) tiếp tục tăng trong khoảng từ (30 ÷ 46,82)g/ph, thì lại làm cho độ bền bám trượt của lớp phủ giảm. Trong cả hai trường hợp khi (Ip = 450A và Ip = 650A) nếu tăng (mp) trong khoảng từ (20 ÷ 40)g/ph đều làm cho độ bền bám trượt của lớp phủ tăng, tuy nhiên khi Ip = 450A thì mức độ ảnh hưởng của
(mp) đến độ bám trượt lớn hơn khi Ip = 650A. Điều này có thể được giải thích, khi (Ip) tăng có nghĩa làm tăng công suất của hồ quang, khi đó các hạt phun có trạng thái nhiệt để nóng chảy tốt hơn làm cho sự lắng đọng lớp phủ cao hơn. Mặt khác khi (mp) cấp vào vùng phun càng lớn làm cho nhiệt độ nóng chảy hạt giảm do bị phân tán nhiệt bởi số lượng hạt phun, điều này cũng có thể làm giảm lực va đập của hạt phun với thép nền dẫn đến độ bền bám trượt giảm. Trong trường hợp muốn cải thiện năng suất phun bằng cách tăng lưu lượng cấp bột, khi đó ta cần tiếp tục tăng cường độ dòng điện phun để có được nhiệt độ nóng chảy hạt tốt hơn, tuy nhiên sự cải thiện này có lẽ mang lại hiệu quả dự đoán sẽ không cao. - Ảnh hưởng giữa (Ip) và (Lp) cũng cho ta thấy: Khi Ip = 550A, độ bền bám trượt của lớp phủ với thép nền tăng nếu tăng (Lp) trong khoảng từ (92,73 ÷ 160)mm và ngược lại nếu tiếp tục tăng (Lp) thì lại làm cho độ bền bám trượt giảm. Độ bền bám trượt sẽ tăng trong cả hai trường hợp (gồm Ip = 450A và Ip = 650A) khi (Lp) tăng trong khoảng từ (120 ÷ 200)mm, tuy nhiên mức độ ảnh hưởng của (Lp) đến độ bám trượt khi Ip = 450A lớn hơn khi Ip = 650A. Điều này có thể giải thích là khi tăng khoảng cách phun làm một phần các hạt phun bị tái rắn trở lại do bị nguội (hạt càng nhỏ thời gian tái rắn càng nhanh), đồng thời các hạt bị ôxy hóa cũng nhiều hơn làm cho lớp phủ có độ bền bám trượt giảm. Ngược lại khi khoảng cách phun quá gần làm hiệu suất phun giảm do lực va đập mạnh khiến cho các hạt bị văng ra ngoài làm thất thoát vật liệu phủ.
- Xét đến cặp tương tác giữa (mp) và (Lp) cho thấy: Khi mp = 30g/ph, nếu (Lp) tăng trong khoảng từ (92,73 ÷ 160)mm thì độ bám trượt tăng, mặt khác nếu tiếp tục tăng (Lp) trong khoảng từ (160 ÷ 227,27)mm lại làm cho độ bám trượt giảm. Khoảng cách phun tăng trong khoảng từ (120 ÷ 200)mm, sẽ làm cho độ bám trượt tăng khi mp = 20g/ph, ngược lại cũng trong khoảng cách phun này độ bền bám trượt lại có xu hướng giảm khi mp = 40g/ph. Điều này có thể được giải thích là khi tăng (Lp) thì (mp) vào phải nhỏ có thể sẽ làm độ bền bám bám trượt tăng, bởi nhiệt tăng do mật độ hạt giảm nhưng khoảng cách tăng làm hiệu suất nhiệt tại thời điểm va chạm thuận lợi cho độ bám trượt tốt nhất. Ngược lại (mp) tăng quá cao làm cho nhiệt độ hồ quang trong buồng đốt giảm xuống, vận tốc
hạt cũng giảm theo và điều đó làm cho chất lượng lớp phủ nói chung, độ bền bám trượt của lớp phủ nói riêng giảm theo. Khi (mp) cấp vào lớn thì cần giảm khoảng cách phun để cải thiện chất lượng lớp phủ.