Диссертация (1026269), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Планирование исследованияОсновными технологическими факторами, оказывающими влияние нанапряженно-деформированное и температурное состояния при ковке на молотезаготовок из сплава ВТ6, являются начальная температура заготовки, выдержкамежду ударами, общая степень деформации при осадке. Каждый из этихфакторов варьировался на трех уровнях (Таблица 14).Ковка кольцевой заготовки состоит из следующих операций (Рисунок 2.8):а) охлаждение на воздухе в течение 20 с;б) охлаждение на нижней плите в течение 3 с;в) осадка с определенной паузой между ударами до высоты 83 мм;г) охлаждение на нижней плите в течение 30 с;д) прошивка отверстия ∅120 мм с заданной паузой между ударами;е) пробивка перемычки.Начальная температура задавалась относительно температуры полногополиморфного превращения сплава ВТ6.Общая степень деформации задавалась путем изменения исходной высотызаготовки.
Так, при осадке до 83 мм будет следующее соответствие исходныхразмеров заготовки и относительной степени деформации:− степень деформации 0,67 будет у заготовки диаметром 169 мм ивысотой 253,4 мм (H/D = 1,5);− степень деформации 0,72 будет у заготовки диаметром 156,2 мм ивысотой 296,7 мм (H/D = 1,9);− степень деформации 0,77 будет у заготовки диаметром 142,9 мм ивысотой 356,3 мм (H/D = 2,5);Был разработан полнофакторный план эксперимента 33//9 (Таблица 15),позволяющий исследовать влияние данных факторов на долю глобулярнойструктуры.115Таблица 14.Уровни факторов при исследовании процесса ковкиВарьируемые факторыНачальная температура, °CВыдержка между ударами, cСтепень деформации при осадкеУровниварьированияТПП – 130 = 825ТПП – 80 = 875ТПП – 30 = 9252580,670,720,77Таблица 15.План исследования процесса ковки№Начальная температура, °C123456789101112131415161718192021222324252627825825825875875875925925925825825825875875875925925925825825825875875875925925925Выдержка междуударами, c222222222555555555888888888Степень деформации приосадке0,670,720,770,670,720,770,670,720,770,670,720,770,670,720,770,670,720,770,670,720,770,670,720,770,670,720,771164.1.2.
Результаты исследованияВ результате моделирования было получено распределение объемной долиглобулярной структуры по сечению заготовки (Рисунки 4.3-4.5) и рассчитаносреднее значение объемной доли глобулярной структуры (Таблица 16).Таблица 16.Средняя объемная доля глобулярной структуры после ковки№Начальнаятемпература, °CВыдержка междуударами, c123456789101112131415161718192021222324252627825825825875875875925925925825825825875875875925925925825825825875875875925925925222222222555555555888888888Степеньдеформации приосадке0,670,720,770,670,720,770,670,720,770,670,720,770,670,720,770,670,720,770,670,720,770,670,720,770,670,720,77глоб0,4470,4840,5190,3660,3580,3990,1680,2040,2580,5870,6280,6690,5430,5770,6180,3410,3520,3980,5910,6440,6590,6360,6760,7230,5060,5420,6331171)2)3)4)5)6)7)8)9)Рисунок 4.3.
Доля глобулярной структуры после ковки, время выдержки 2 с10)11)12)13)14)15)16)17)18)Рисунок 4.4. Доля глобулярной структуры после ковки, время выдержки 5 с11819)20)21)22)23)24)25)26)27)Рисунок 4.5. Доля глобулярной структуры после ковки, время выдержки 8 сБыла построена зависимость объемной доли глобулярной структуры отначальной температуры ковки (T), времени выдержки между ударами (t) истепени деформации при осадке (ε):глоб= 1,733 ∙ 10−3,784 ∙ 10+ 0,048+ 2,911− 5,183 + 3,372 ∙ 10− 0,247 − 14,053 + 0,04 − 2,582 ∙ 10−(4.1)Модель строилась методом наименьших квадратов в программномкомплексе Mathcad 15.Полученная модель аппроксимирует данные моделирования с достаточнойточностью, при этом ошибка не превышает 15% (Рисунок 4.6).119Отн.
ошибка, %20100− 10− 20123456789 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27Номер экспериментаРисунок 4.6. Относительная ошибка аппроксимацииПроверим адекватность уравнения регрессии (4.1) по F-критерию.Множественный коэффициент детерминации определяется по формуле:=1−где(−)(− ) ,–значение, рассчитанное по уравнению регрессии;–среднее значение, определяемое по формуле:=1(4.2)(4.3)Множественный коэффициент детерминации равен 0,975.Скорректированный коэффициент детерминации (с поправкой на числообъясняющих переменных), можно вычислить следующим образом:=1−−1∙ (1 −−),(4.4)120где–объем выборки;–число коэффициентов регрессии.Скорректированный коэффициент детерминации равен 0,961.Уравнение регрессии адекватно с уровнем значимости α, если статистика=( − )(1 − )( − 1)(4.5)удовлетворяет следующему условию:>где;;–;;,(4.6)квантиль распределения Фишера.Таким образом,= 25,295 >,; ;= 2,494Так как неравенство (4.6) выполняется, с уровнем значимости(4.7)= 0,05можно сделать вывод об адекватности уравнения регрессии (4.1).При помощи полученной модели построены графики зависимостиобъемной доли глобулярной структуры от начальной температуры ковки (T),времени выдержки между ударами (t) и степени деформации при осадке (ε)(Рисунки 4.7-4.12).121Доля глобулярной структуры0.80.60.4825 °С875 °С925 °СМоделирование0.202468Пауза между ударами, сРисунок 4.7.
Доля глобулярной структуры после ковки,= 0,67Доля глобулярной структуры0.80.60.4825 °С875 °С925 °СМоделирование0.202468Пауза между ударами, сРисунок 4.8. Доля глобулярной структуры после ковки,= 0,72Доля глобулярной структуры0.80.60.4825 °С875 °С925 °СМоделирование0.202468Пауза между ударами, сРисунок 4.9. Доля глобулярной структуры после ковки,= 0,77122Доля глобулярной структуры0.80.60.4825 °С875 °С925 °СМоделирование0.200.680.70.720.740.76Степень деформации при осадкеРисунок 4.10. Доля глобулярной структуры после ковки, время выдержки 2 сДоля глобулярной структуры0.80.60.4825 °С875 °С925 °СМоделирование0.200.680.70.720.740.76Степень деформации при осадкеРисунок 4.11. Доля глобулярной структуры после ковки, время выдержки 5 сДоля глобулярной структуры0.80.60.4825 °С875 °С925 °СМоделирование0.200.680.70.720.740.76Степень деформации при осадкеРисунок 4.12.
Доля глобулярной структуры после ковки, время выдержки 8 с123Анализ полученных результатов показывает:− при выдержке между ударами в 2 с за счет теплового эффектадеформации и низкой теплопроводности сплава ВТ6 происходитперегрев материала и его переход в β-область, что резко снижаетобъемную долю глобулярной структуры после ковки;− увеличение выдержки между ударами до 5 и 8 с приводит кповышению объемной доли глобулярной структуры после ковки, т.к.тепло, образующееся за счет теплового эффекта деформацииуспевает распределиться по поковке;− снижение начальной температуры приводит к повышению объемнойдоли глобулярной структуры после ковки;− при увеличении относительной степени деформации при осадкеобъемная доля глобулярной структуры после ковки увеличивается,однако данное влияние незначительно.4.2.Исследование технологического процесса раскатки колец4.2.1.
Планирование исследованияДляисследованиятехнологическогопроцессараскаткиколециспользовались результаты, полученные при моделировании ковки образца№ 24, так как он имел наибольшую долю глобулярной структуры.В качестве факторов варьирования были выбраны начальная температураи скорость оправки (Таблица 17). Был разработан и реализован полнофакторныйплан эксперимента 33//9 (Таблица 18). В качестве функций отклика быливыбраны максимальная сила и момент раскатки, внутренний диаметр кольцапосле раскатки, относительное уширение и максимальная ширина кольца,средняя объемная доля глобулярной структуры после раскатки.124Таблица 17.Факторы и уровни варьирования при исследовании процесса раскатки колецУровниварьирования825875925246Варьируемые факторыНачальная температура, °CСкорость оправки, мм/сТаблица 18.План исследования процесса раскатки колец№Начальная температура, °CСкорость оправки, мм/с1234567898258258258758758759259259252462462464.2.2.
Результаты исследованияРезультаты исследования сведены в Таблицу 19.Таблица 19.Результаты исследования процесса раскатки колец№123456789Силараскатки,кН344,6530,8626,3300,5451,6522,6231,4295,4325,2Моментраскатки,Н·м539112015174094341949414078343159338138ВнутреннийОтн.диаметр,уширение,мм%247,4882,96251,483,21255,1883,68246,9883,02252,5883,43255,5684,01247,8683,02252,8284,04256,8485,39Макс.ширина,%91,291,7893,4591,4592,0293,992,0692,5394,34∆глобглоб0,1860,190,2020,1910,2080,2180,2180,2190,2230,9060,910,9220,9110,9280,9380,9380,9390,943125Как и следовало ожидать, сила (Рисунок 4.13) и момент (Рисунок 4.14)раскатки увеличиваются с уменьшением начальной температуры и увеличениемскорости оправки, причем влияние скорости оправки увеличивается суменьшением температуры.Сила раскатки, кН700600500825 °С875 °С925 °СМоделирование40030020023456Скорость оправки, ммРисунок 4.13.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
