Диссертация (1025312), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Условия многофакторногоэксперимента представлены в Таблице 4.1.76Таблица 4.1Условия многофакторнного экспериментаЦель – ОптимизацияОткликиL, H, h, ЗТВ, α, Ac, Am, γ, H/LЧисло валиков в факторе 16Число факторы4 фактора,Повторений1Цнтральных точек6Общее число валиков38 (валиков)Варьирование режимов нанесения валиков по выбранным параметрампредставлено в Таблице 4.2.Таблица 4.2.Параметры режимовПараметрыМощность (P), ВтСкорость (V), мм/сРасход порошка (F), г/минДиаметр пятна (D), ммМинимальнаявеличина15006,03.01.0Максимальнаявеличина250012,07,02,0Шаг измененияпараметра5003,02,00,5Зная количество необходимых экспериментов была составлена таблицапараметров для каждого эксперимента (Таблица 4.3), в которой указанызначения параметров, номера экспериментов, проведенных в произвольномпорядке, которые в дальнейшем будут использованы при селективнойобработке.Таблица 4.3.План экспериментовПорядокпроведения1234567МожностьP (Вт)1500150015002000150015001500СкоростьV (мм/с)1212691266РасходF (г/мин)7335337Пятно D(мм)2211,512277Таблица 4.3 – продолжение.Порядокпроведения891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738МожностьP (Вт)2500200025002500200025002500250025001500150025001500250020001500250025001500150015002500250020002500200015002500150015002500СкоростьV (мм/с)12912129666661212669612126121212691291261266РасходF (г/мин)7537573377733357737337753577733Пятно D(мм)11,5221,51212111111,5211112211,521,522122В соответствии с режимами Таблицы 4.3 были проведены экспериментыпо получению единичных валиков.
Для проведения обмера геометрическихпарметров валиков они были разрезаны в поперечном направлении и длякаждого из них были изготовлены шлифы, как показано на Рис. 4.2. Послеобмера всех шлифов их значения были сведены в Таблицу 4.4.78Таблица 4.4.Значения геометрических размеров полученных валиковAc (мм2)Am (мм2)60,072,190,6542,560,270,780,630,343,681,0763,627№ валикаL (мм)H (мм)h (мм)ЗТВ (мм)13,081,1500,5522,820,580,0333,381,1242,995α (º)ΓH/L0,000,0000,3731,100,030,0280,20558,452,510,510,1680,3320,5241,311,230,540,3060,2090,100,8252,562,580,140,0520,2922,1200,4278,825,370,000,0000,5843,490,900,180,5464,162,850,330,1040,25983,891,130,350,6456,993,060,650,1760,29293,531,140,150,7456,332,830,260,0850,323104,020,590,320,7927,711,560,670,2990,146113,761,210,050,6851,373,260,050,0150,321123,471,200,110,7365,732,990,230,0700,346134,342,130,420,8360,006,660,790,1070,491144,511,120,641,0539,553,501,120,2430,249154,391,110,731,0941,143,392,050,3760,253163,131,220,060,6664,842,840,070,0240,390172,111,250,090,42117,562,280,040,0160,591182,161,110,220,3897,502,110,170,0760,514193,120,520,510,6128,281,071,110,5080,167203,001,130,270,5758,982,440,340,1210,376213,981,050,700,9838,702,741,510,3540,264223,171,120,260,6758,442,630,350,1180,354233,101,7800,6081,884,530,000,0000,574242,701,900,150,58141,464,170,100,0230,705252,630,510,760,5435,500,921,220,5700,192260,540,990,530,4466,762,260,860,2761,838272,270,530,410,3460,520,910,430,3190,235282,570,510,060,5347,981,000,050,0480,199293,331,020,090,5964,312,530,100,0400,307303,601,900,440,7177,035,410,680,1110,528313,031,090,210,5664,612,410,250,0930,361323,390,520,280,6424,801,200,450,2730,155333,011,020,240,5558,162,270,320,1250,339342,461,0600,4180,342,030,000,0000,433353,841,860,060,9276,355,570,100,0180,484362,171,100,150,40158,001,960,110,0540,507372,911,030,050,6866,482,240,050,0210,354383,881,020,550,9044,372,640,790,2310,262794.2.
Метод селективной обработкиЗначения из таблицы обрабатывали селективным методом, используястандартную программу Microsoft Office Excel 2007. Одной из целейселективной обработки было определение размерных критериев, к которымнеобходимо стремиться при оптимизации режимов наплавки.В частности, ширина валика L должна быть как можно больше, так какэто увеличивает производительность наплавки. Высота валика Н наоборотдолжна быть как можно меньше, так как в этом случае последующие валикибудут наносится более равномерно и это предотвратит образование межваликовой пористости. Однако, при этом она должна быть достаточной, чтобыобеспечить необходимый объём наплавленного металла.Важным фактором является величина отношения ширины валика к еговысоте, H/L.
Эта величина называется коэффициентом формы валика. Согласнолитературным рекомендациям [6] эта величина должна быть в диапазонезначений от 1/5 до 1/3.Значение угла α между поверхностью валика и поверхностью подложки, всвою очередь, должен быть как можно меньшим в диапазоне от 0 до 800, этообеспечивает наложение следующих валиков без пустот между ними.Глубину расплавления подложки h необходимо делать как можноменьшей, так как в этом случае снижается процент перемешивания материалаподложки с наплавленным материалом, что повышает свойства наплавленногослоя.Так же необходимо стремиться к минимальным размерам зонытермического влияния (ЗТВ), чтобы избежать существенных структурныхизменений и возникновения остаточных термических напряжений в материалеподложки.
Подобные изменения могут снизить механические характеристикиматериала подложки, на которую наносят покрытие.Также необходимо стремится к максимальным значениям площадинаплавки Aс, которая связана с L, H и α. В тоже время площадь переплава сматериалом подложки Am должна быть как можно меньше, но не стремиться к80нулю, так как в этом случае нарушится связь наплавленного материала сматериалом подложки.Соотношение площадей наплавленного материала и расплава подложкихарактеризуется коэффициентом перемешивания, который определяется последующей формуле:(4.1)Величина этого коэффициента, согласно данным работы [5], должна бытькак можно меньше, оставаясь в пределах от 0,1 до 0,4.Эти значенияобеспечивают необходимую прочность сцепления покрытия с подложкой, неснижая её свойств.Полученные критериальные значения по каждому геометрическомупараметру представлены в Таблице 4.5.
Эти значения будут считатьсяоптимальными.Таблица 4.5.Критериальные значения геометрических параметров наплавленного валикаL (мм) H (мм) h (мм) ЗТВ (мм) α (град) Ac (мм2) Am (мм2)ΓH/L4,510,510,030,3424,806,70,030,104 0,205Путём селективного отбора с помощью специальной программы Microsoft Office Excel 2007 из всех 38 валиков были выбраны значения, близкие куказанным размерным критериям. В случаях качественных параметрови H/Lсоответственно были выбраны наиболее близкие к минимальным в ихуказанных выше диапазонах.Для селективной оценки предложено 7 критериальных вариантов Нприближениягеометрическихпараметровккритериямихвеличины.Рассмотрим получение этих вариантов селективным методом.Первоначально было выбрано 8 валиков из 38, в которых геометрическиеразмеры наиболее близки к критическим, представленным в Таблице 4.5.
ВТаблице 4.6 они расположены в последовательности наибольшего приближенияк критерям.81Таблица 4.6.Значения 8 наилучших параметров валиковL (мм) H (мм) h (мм) ЗТВ (мм)4,510,510,030,344,390,510,050,384,340,520,050,404,020,520,060,413,980,530,060,423,890,580,060,423,880,590,090,443,840,630,090,52α (º) Ac (мм2) Am (мм2)24,806,6590,03127,715,5740,03728,285,4120,04835,505,3720,05138,704,5330,05139,554,1740,06941,143,5040,09941,313,3940,100γ0,1040,1070,1110,1180,1210,1250,1680,176H/L0,2050,2090,2350,2490,2530,2590,2620,264Валики, которые появляются в большинстве раз (по 4) в этом рейтингеопределяют критериальный вариант приближения Н1 и вариант этих значенийпредставлен в Таблице 4.7:Таблица 4.7.Значения параметров валиков коэффициента вариана приближения Н1*L (мм)H (мм)h (мм)ЗТВ (мм)α (º)Ac (мм2)Am (мм2)γH/L571718383,683,492,112,163,881,070,901,251,111,020,100,180,090,220,550,820,540,420,380,9052,5664,16117,5697,5044,372,5782,8492,2792,1062,6430,1400,3290,0370,1740,7950,0520,1040,0160,0760,2310,2920,2590,5910,5140,262* Номер валикаОпределение достигнутого местоположения каждого полученного валика,в соответствии с оптимальным значением каждого параметра и получениеобщее среднее для суммы всех геометрических параметров определяеткритерий Н2, значения которого приведены в Таблице 4.8.Таблица 4.8.Значения параметров валиков коэффициента вариана приближения Н2*L (мм) H (мм) h (мм) ЗТВ (мм)73,490,900,180,5422,820,580,030,65113,761,210,050,68282,570,510,060,5383,891,130,350,6453,681,070,100,82293,331,020,090,5942,990,630,340,52* Номер валикаα (º) Ac (мм2) Am (мм2)64,162,8490,32942,561,0980,03151,373,2560,05147,981,0010,05156,993,0580,65452,562,5780,14064,312,5280,10541,311,2340,544γ0,1030,0270,0150,0480,1760,0510,0390,305H/L Место0,25910,20520,32130,19930,29150,29160,30760,208882Следующие коэффициенты определяются как величины относительнойпогрешности каждого валика относительно каждого из оптимальных значенийпараметров, представленных в таблице 5 и общей суммы «ошибок».
Чемменьше ошибка, тем лучше позиция в списке.На основе предыдущего анализа были выбраны режимы, которыеобеспечиваютминимальноеотклонениеразмеровваликовотэтихкритериальных значений. Для определения этого отклонения, была созданафункция,котораясостоит изсуммы частичныхотклонений каждогогеометрического параметра от значения, выбранного как оптимальное.Функцияопределяетотносительнуюпогрешностькаждоговаликаотконкретного значения размера, выбранного за критерий, а также общую сумму«ошибок».
Чем меньше ошибка, тем выше позиция в списке лучших режимовнаплавки.Погрешности каждого параметра(E) определяли по следующимформулам:(4.2)(4.3)(4.4)(4.5)(4.6)(4.7)(4.8)83(4.9)Общаяпогрешность(EJ)вычисляетсякаксуммаполученныхпогрешностей по формуле:(4.10)Данноевыражениепозволяетопределитьсуммарноеотклонениеразмеров геометрических параметров, измеренных или полученных в каждомвалике, относительно значений в Таблице 4.5.По этим характеристикам были выбраны режимы, соответствующиекритериальному варианту приближения Н3 и представлены в Таблице 4.9.Таблица 4.9.Значения параметров валиков коэффициента критериального вариантаприближения Н3*H (мм)0,902,131,901,13h (мм)0,180,420,440,35ЗТВ (мм)0,540,830,710,64α (º)64,1660,0077,0356,99Ac (мм2)2,8496,6595,4123,058Am (мм2)0,3290,7940,6780,654γ0,1030,1060,1110,176H/L0,2590,4910,5280,291Место713308L (мм)3,494,343,603,8914223204,513,173,383,001,121,121,121,130,640,260,270,271,050,670,780,5739,5558,4458,4558,983,5042,6292,5152,4411,1230,3510,5080,3370,2420,1170,1680,1210,2480,3530,3310,37556781234* Номер валикаОднако, не все параметры имеют одинаковую значимость при оценкекачества наплавки.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
