Исследование и оптимизация процесса прессования заготовок в равноканальной угловой матрице с роликами




Скачать 29,32 Kb.
НазваниеИсследование и оптимизация процесса прессования заготовок в равноканальной угловой матрице с роликами
страница1/12
Дата03.02.2016
Размер29,32 Kb.
ТипИсследование
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12






Раздел 3



Металлургия. Машиностроение





УДК 621.771




А.Б. НАЙЗАБЕКОВ
С.Н. ЛЕЖНЕВ

Исследование и оптимизация процесса прессования заготовок в равноканальной угловой матрице с роликами





Одной из важнейших задач, стоящих в настоящее время перед машиностроением и металлургией, является совершенствование и широкое внедрение прогрессивных способов производства, направленных на улучшение качества металлопродукции. Поэтому особое значение приобретает необходимость использования энергосберегающих технологий с реальной инвестиционной перспективой. Применительно к процессам обработки металлов давлением это в первую очередь связано с разработкой и проектированием новых эффективных технологических процессов и инструментов, позволяющих реализовывать во всем объеме деформируемой заготовки интенсивное пластическое деформирование без существенного изменения размеров исходной заготовки и с минимальными энергозатратами, так как именно интенсивное пластическое деформирование является одним из эффективных способов формирования субмикро- и нанокристаллической структуры в металлах.

Реализовать локализованное течение металла во всем объеме возможно равноканальным угловым прессованием. На кафедре ОМД Карагандинского государственного индустриального университета была разработана новая конструкция матрицы для прессования — равноканальная угловая матрица с роликами (рисунок). Ролики, имеющиеся во втором канале данного инструмента, уменьшают силы трения в выходном канале за счет скольжения металла по ним.



Схема деформирования заготовок в равноканальной
угловой матрице с роликами


Деформирование заготовок в данной матрице осуществляется следующим образом: заготовку 3, предварительно нагретую до температуры начала деформирования, подают в входной канал матрицы для прессования 2 и продавливают пуансоном 1 в выходной канал, имеющий ролики 4.

Определяющим фактором, влияющим на формирование в заготовке заданного типа кристаллической структуры и, соответственно, механических свойств, является правильный выбор технологических режимов деформирования. Поэтому были проведены планируемые эксперименты, целью которых было определение оптимальных режимов деформирования заготовок в равноканальной угловой матрице с роликами.

Для определения оптимальных параметров прессования заготовок в равноканальной угловой матрице с роликами, позволяющих получать оптимальные механические свойства металла, был проведен эксперимент с использованием методики математического планирования эксперимента. В качестве функции отклика У при планировании эксперимента был выбран параметр (k0 — комплексный показатель качества), характеризующий квалиметрическую оценку уровня механических свойств металла в каждом опыте.

При постановке данного планируемого эксперимента параметрами варьирования были следующие факторы:

Х1 — угол наклона второго канала относительно первого;

Х2 — количество циклов деформирования;

Х3 — наличие или отсутствие кантовки.

Эксперимент проводили с использованием заготовок из стали Ст 3 размерами = 12 x 20 x 100 мм, которые перед началом деформирования нагревали в камерной печи сопротивления Nabertherm до температуры 1100 °С.

Деформирование заготовок осуществляли по вышеприведенной технологии, при этом процесс течения металла регулировали посредством изменения 3-х факторов Хi (табл. 1).

После деформирования из всех заготовок, продеформированных по предлагаемой технологии, были изготовлены стандартные образцы на растяжение, форма и размеры которых соответствовали ГОСТ 1497-84, и проведены испытания на растяжение. Значения механических свойств образцов из стали Ст 3 представлены в табл. 2.

Так как в нашем случае все свойства, использованные в качестве единичных показателей качества, находятся на одном иерархическом уровне (уровне механических свойств), следовательно, можно принять все свойства равновесными. Тогда комплексный показатель качества K0 рассчитываем по формуле:

(1)

где — сумма всех единичных критериев качества Ki;
n — количество единичных критериев качества Ki.

При этом единичный дифференциальный критерий качества Ki определяем по формуле [1]:

(2)

где — параметр, рассчитываемый по следующим соотношениям:

(3)

Константы определяем по эмпирическим соотношениям:

(4)

где — среднее арифметическое значение натурального показателя механических свойств Гi, полученное по выборке из N экспериментальных значений;
S — среднее квадратичное отклонение;
α1, α2 — коэффициенты, определяемые из соотношений (5);
σN — параметр, определяемый из соотношения (6).

(5)

Таблица 1

Условия проведения эксперимента

Факторы

Основной уровень

Интервал варьирования

Нижний уровень

Верхний уровень

Единица измерения

Х1

37,5

7,5

30

45

градус

Х2

3

1

2

4

штук

Х3

0

1

–1

+1



Таблица 2

Матрица планирования и результаты испытаний на растяжение стандартных образцов из стали Ст3



Х1

Х2

Х3

σТ, МПа

σВ, МПа

δ, %

ψ, %

1

+

+

+

342

338

337

483

480

482

21,1

20,6

21,0

64,3

64,0

64,8

2



+

+

330

332

328

456

450

450

19,6

20,0

20,1

62,3

63,0

62,8

3

+



+

301

298

298

439

440

442

17,6

17,2

17,7

58,4

57,9

58,0

4





+

285

283

286

418

418

415

15,2

14,8

14,9

54,8

54,2

55,0

5

+

+



336

335

338

478

475

477

20,6

20,0

20,1

63,3

63,0

63,2

6



+



327

325

326

448

449

448

19,1

19,4

19,5

61,8

62,2

62,1

7

+





298

294

295

434

431

432

17,0

17,1

17,2

57,0

56,9

57,3

8







280

277

275

410

411

408

14,1

14,1

14,4

53,6

54,0

53,8




где параметры YN и σN могут быть определены по зависимостям:

(6)

где а, b, c, d — эмпирические коэффициенты [1].

Расчет комплексного показателя качества по вышеприведенной методике произвели с помощью программы «Расчет комплексных показателей качества» [1]. Результаты расчета приведены в табл. 3.

Математическая обработка экспериментальных данных позволила получить следующее уравнение регрессии:

У = 0,723 + 0,015Х1 + 0,036Х2 + 0,0047Х3. (7)

Оценка статистической значимости коэффициентов регрессии, производимая с помощью доверительного интервала [2], показала, что все коэффициенты статистически значимые.

Проверка статистической гипотезы об адекватности модели, проведенная с помощью критерия Фишера, показала, что полученная модель адекватна. Адекватность модели говорит о возможности полученной модели предсказывать возможность получения заготовок с высокими механическими свойствами при прессовании их в равноканальной угловой матрице с роликами при различных значениях факторов Х1, Х2 и Х3 в некоторой области с определенной точностью.

Из уравнения (7) видно, что наибольшее влияние на качество метала, характеризуемое комплексным показателем качества механических свойств продеформированных заготовок, оказывает фактор Х2 — количество циклов деформирования. Из данного уравнения видно, что для улучшения комплексного показателя качества при деформировании заготовок в равноканальной угловой матрице с роликами процесс прессования необходимо вести с большими значениями количества циклов и угла наклона второго канала относительно первого, а также с наличием кантовки после каждого цикла деформирования.

Для перехода от кодированных к натуральным переменным в уравнение (7) подставляем выражения, с помощью которых производили кодирование факторов:

(8)

где Xj — кодированное значение фактора;
XjH — натуральное значение фактора;
XjHO — натуральное значение фактора на основном уровне;
ΔXj — интервал варьирования фактора;
j — номер фактора.

С учетом значений XjHO и ΔXj из табл. 1 после математических преобразований получили следующее уравнение регрессии с натуральными переменными:

Унат = 0,54 + 0,002Х1н + 0,036Х2н + 0,0047Х3н. (9)

Из работы [3] известно, что при прессовании в равноканальной угловой матрице происходит неравномерное распределение деформации в поперечном сечение деформируемого тела. Наибольшее значение деформации наблюдается вблизи внутренней поверхности. Вблизи же внешней поверхности деформируемого тела величина деформации примерно в два раза меньше. Это приводит к анизотропии механических свойств по сечению заготовки. Поэтому на втором этапе исследования процесса деформирования заготовок в матрице новой конструкции был проведен еще один планируемый эксперимент, параметром оптимизации в котором служила анизотропия механических свойств по сечению заготовки. Условия проведения данного эксперимента приведены в табл. 4.

Таблица 3

Матрица планирования, дифференциальные (, , , )
и комплексный (K0) показатели качества стали Ст3



Х1

Х2

Х3









У = K0

Уср

1

+

+

+

0,77338

0,76942

0,76810

0,78062

0,78136

0,78076

0,77303

0,76828

0,77123

0,77287

0,76936

0,77465

0,77498

0,77211

0,77369

0,77359

2



+

+

0,75483

0,76043

0,75431

0,74160

0,73508

0,73447

0,75060

0,75926

0,75773

0,75437

0,76033

0,75664

0,75035

0,75378

0,75079

0,75164

3

+



+

0,70024

0,70385

0,70344

0,71422

0,71798

0,72172

0,71788

0,71323

0,71848

0,71473

0,70962

0,70854

0,71177

0,71117

0,71305

0,71200

4





+

0,67394

0,67577

0,68091

0,67731

0,67731

0,67512

0,67424

0,66849

0,66652

0,67381

0,66780

0,67487

0,67483

0,67234

0,67436

0,67384

5

+

+



0,76426

0,76496

0,76959

0,77380

0,77415

0,77501

0,76575

0,75926

0,75773

0,76377

0,76033

0,76033

0,76689

0,76468

0,76542

0,76566

6



+



0,75000

0,74957

0,75116

0,72900

0,73341

0,73132

0,74272

0,74994

0,74836

0,74956

0,75289

0,75006

0,74282

0,74645

0,74523

0,74483

7

+





0,69918

0,69655

0,69793

0,70574

0,70185

0,70511

0,70742

0,71147

0,70969

0,69932

0,69874

0,70094

0,70292

0,70215

0,70342

0,70283

8







0,66381

0,66400

0,65915

0,66234

0,66348

0,66212

0,65262

0,65451

0,65653

0,65923

0,66542

0,66062

0,65950

0,66185

0,65961

0,66032

Таблица 4

Условия проведения эксперимента

Факторы

Основной уровень

Интервал варьирования

Нижний уровень

Верхний уровень

Единица измерения

Х1

37,5

7,5

30

45

градус

Х2

3,5

0,5

3

4

штук

Х3

0

1

–1

+1






В данном эксперименте фактор Х2 характеризует четность и нечетность циклов деформирования заготовок в равноканальной угловой матрице с роликами.

После прессования из внутренней и внешней поверхностей всех продеформированных заготовок были изготовлены стандартные образцы на растяжение, форма и размеры которых соответствовали ГОСТ 1497-84 «Методы испытаний на растяжение тонких листов и лент». Испытание на растяжения производили в условиях Центральной заводской лаборатории АО «Миттал Стил Темиртау» по методике «Проверка в соответствии с рд 50-482-84».

Расчет показателя анизотропии механических свойств по сечению заготовки производили по формуле:

(10)

Значения показателей анизотропии, рассчитанных по формуле (10), приведены в табл. 5.

Таблица 5

Матрица планирования и результаты расчета
анизотропии механических свойств



Х1

Х2

Х3

Анизотропия, А

1

+

+

+

1,03

1,03

1,04

2



+

+

1,01

1,01

1,02

3

+



+

1,08

1,07

1,07

4





+

1,06

1,07

1,05

5

+

+



1,26

1,21

1,24

6



+



1,15

1,15

1,13

7

+





1,18

1,17

1,19

8







1,10

1,10

1,08
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

Похожие:

Исследование и оптимизация процесса прессования заготовок в равноканальной угловой матрице с роликами iconОценка продольной составляющей угловой скорости по показаниям поперечных дус
Рассматриваются проблемы применения метода при воздействии факторов, приводящих к отклонению угловой траектории объекта от регулярной...
Исследование и оптимизация процесса прессования заготовок в равноканальной угловой матрице с роликами iconОптимизация процесса логопедического воздействия с помощью программно-методических средств
Следовательно, компьютерные программы вполне можно использовать в деятельности логопеда для повышения эффективности коррекционного...
Исследование и оптимизация процесса прессования заготовок в равноканальной угловой матрице с роликами iconРабочая программа дисциплины
Основы производства материалов; основы металлургического производства; порошковая металлургия; напыление материалов; способы получения...
Исследование и оптимизация процесса прессования заготовок в равноканальной угловой матрице с роликами iconОптимизация первичной профилактики неинфекционных
Работающих в условиях высокого профессионального риска (популяционное исследование – 15-летний тренд)
Исследование и оптимизация процесса прессования заготовок в равноканальной угловой матрице с роликами iconАлексей александровч оптимизация применения синтетического аналога соматостатина в качестве компонента комплексного лечения острого деструктивного панкреатита клинико-экспериментальное исследование
...
Исследование и оптимизация процесса прессования заготовок в равноканальной угловой матрице с роликами iconИсследование режимов диагностики автоматизированных систем контроля Л. А. Авдеев, к т. н., доцент, зам директора по ниокр, предприятие «Углесервис»
Ключевые слова: автоматизация, контроль, система, узел, блок, работоспособность, неисправность, вероятность, поиск, усилие, оптимизация,...
Исследование и оптимизация процесса прессования заготовок в равноканальной угловой матрице с роликами iconНаименование программы «Семья и школа» Цель программы Оптимизация педагогического взаимодействия школы и семьи. Задачи программы
Воспитывать у участников образовательного процесса отношение к семье как к базовой ценности общества
Исследование и оптимизация процесса прессования заготовок в равноканальной угловой матрице с роликами iconДэвид Джерролд
Прими красную таблетку: Наука, философия и религия в «Матрице» / Под ред. Гленна Йеффета; [Пер с англ. Т. Давыдова]. М.: Ультра....
Исследование и оптимизация процесса прессования заготовок в равноканальной угловой матрице с роликами iconИсследование выполнено при финансовой поддержке ргнф в рамках научно-исследовательского проекта ргнф «Экопсихологическая модель эмоциональной адаптации больных раком молочной железы в процессе восстановительной арт-терапии»
Оптимизация физической реабилитации и психологической адаптации больных раком молочной железы
Исследование и оптимизация процесса прессования заготовок в равноканальной угловой матрице с роликами iconСправочник технолога по обработке металлов резанием
Порядок расчета норм расхода материалов и заготовок из сортового проката на единицу продукции
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib2.znate.ru 2012
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница