Бекер (550670), страница 38
Текст из файла (страница 38)
Сбор статистических данных о параметрах и качестве отливок в режиме нормальной эксплуатации машин литья под давлением и последующая обработка полученных результатов методами регрессионного и корреляционного анализов позволяют сократить сроки оптимизации режимов литья. Однако число опытов при проведении пассивного эксперимента достаточно велико. Сократить нх число, а, следовательно, и быстрее установить связь между переменными параметрами литейного процесса и показателями качества отливок позволяет метод активного эксперимента, который проводится по заранее составленному плану.
Этот метод предусматривает одновременное изменение всех переменных параметров, влияющих на качество отливки. Оптимизация режимов литья под давлением с помощью планируемого эксперимента включает следующие этапы выбор показателей качества отливок и переменных параметров технологического процесса, планирование и проведение эксперимента, обработка результатов эксперимента и получение математических моделей, связывающих показатели качества отливок с переменными параметрами технологического процесса, оптимизация ре. жнмов литья, т.
е. нахождение оптимальных переменных нара- метров,для удовлетворения требований к качеству отливок. Выбор показателей качества отливок и переменных пириметров технологического процесса, Для установления связи показателей качества отливки и переменных парамегроа технологического процесса по результатам экспериментов, выполненных по методам пассивного или активного эксперимента, получают математическую модель, которая может быть представлена в слелуклцем виде: 'г' = г' ~х,, х„..., где У вЂ” показатель качества отливки; х — переменный параметр технологического процесса. При литье под давлением показателями качества отливки обычно являются плотность материала, чистота поверхности, наличие трещин, герметичность, механические свойства.
Переменными параметрами технавогического процесса чаще всего являются скорость прессуюшего поршня, давление рабочей жидкости в приводе, температура заливаемого сплава, температура пресс-формы, время выдержки отливки в пресс-форме. При использовании метода активного эксперимента число показателей качества обычно не лимитируется, так как от него не зависит число опытов.
Число переменных параметров целесообразно ограничивать на-за сложности реализации многофакторных экспериментов и обработки результатов. Как показывает практика, число показателей качества и переменных параметров технологического процесса редко превышает пять наименований. Общими требованиями как к показателям качества отливок, так и к переменным параметрам являются их измеряемость и числовая оценка. Диапазоны изменения переменных парамегров ограничиваются обычно техническими возможностями машин литья под давлением, типом сплава, имеющимися рекомендациями или опытом технолога.
Так, скорость прессующего поршня и давление рабочей жидкости в приводе определяются техническими характеристиками конкретной машины. Большая часть машин литья под давлением, работающих в нашей стране, могут развивать скорость прессующего поршня 0,1 — 2,5 м/с, давление рабочей жидкости в приводе составляет 0,06 — 0,3 Па. Температура заливаемого сплава зависит от типа сплава, а температура пресс-формы — от толщины стенки отливки и типа заливаемого сплава. Планирование активнога эксперимента. Планирование активного эксперимента — это проведение опытов по некоторому заранее составленному плану, отвечающему определенным требованиям. При небольшом числе переменных параметров (до пяти) для исследования используют полный факторный эксперимент.
Число опытов при полном факториом эксперименте й! = д1, где д — число уровней переменных параметров; ! — число переменных параметров. Если в эксперименте переменные параметры изменяются только иа двух уровнях, т. е. о = 2, и при этом осуществляются все возможные комбинации самих переменных, то проведение опытов по такому плану носит название полного факторного эксперимента типа 2!. Если же переменные параметры варьируются на трех уровнях, то мы имеем полный факторный эксперимент типа 31, Для эксперимента типа 2! при трех переменных параметрах число опытов Ф = 2' = 8, при четырех Л~ =--.
24 == 16, при пяти Ж = 2' = 32. Для эксперимента типа 3~ число опытов для того же числа переменных параметров будет соответственно )т' = 3' = 27, )т'=34= 81 и У=3'=243. Учитывая необходимость проведения повторных опытов (ог 3 до 10 раз в зависимости от стабильности значений переменных параметров), общее число опытов становится достаточно большим. Умножив эти числа на время проведения одного опыта, можно определить время проведения всего эксперимента. План эксперимента записывается в виде матрицы планирования. Для каждого опыта указываются уровни переменных парамегров. Обозначим переменный параметр через х>, где / = 1, 2, ..., й — число переменных параметров.
Тогда х;, х! ~ы и х! О~ соответсвенно верхний, нижний и основной уровни переменного параметра; Лх~ — интервал варьирования. Основной уровень переменного параметра определяется полу- суммой верхнего и нижнего уровней: хуэсн = (хэ~ы 1 хэ~м)(2. !яв ад. Матрица пааиироааиии вксперимаита типа Зв Паквввтелв кевеетвв отливке Перемолвке овркметрм Номер Интервал варьирования переменных параметров находят как полуразность верхнего и нижнего уровней: Лх~ =- (хз — хз м)/2.
Для перевода переменных параметров из натурального масштаба в безразмерную форму используют выражение Х~ — — (хр — хр „,)/Лхл (6.1) В безразмерной форме верхний уровень переменного параметра равен + 1, нижний уровень — 1, основной уровень О. Тогда для эксперимента типа 2', т.
е. для трех переменных параметров, изменяющихся на двух уровнях, будем иметь матрицу планирования экспериментов, представленную в табл. 6.1. Число показателей качества отливки может быть любым, так как оно не влияет на число опытов, а связано с обработкой результатов эксперимента. Чем больше число показателей качества, тем больше времени нужно затратить на определение их значений. Проведение планируемого эксперимента. Прежде чем приступить к проведению опытов по составленной матрице планирования эксперимента, необходимо установить время выполнения одного опыта, число повторений каждого опыта, последовательность выполнения опытов, а также определить способ маркировки отливок. Необходимо уметь изменять переменные параметры технологического процесса в соответствии с принятыми значениями уровней и иметь средства для их контроля. При проведении опытов варьируемые и неварьируемые параметры не должны отклоняться от установленных значений. Планируемый эксперимент следует проводить в один день на одной и той же плавке металла, на одной и той же машине, на одной и той же пресс-форме, используя один и тот же смазывавший материал, Число повторений опытов зависит от стабильности установленных переменных параметров.
Чем выше стабильность, тем меньше требуется повторений. Как показывает практика, для литья под давлением число повторений может изменяться от 3 до 189 10. Однако с увеличением числа повторений увеличивается объем работ как в процессе проведения эксперимента, так н при обработке его результатов. Отливки целесообразно клеймить в соответствии с нумерацией в матрице планирования. Например, отливки, используемые для первого опыта„ повторенного 3 раза, будут иметь номера 1 — 1, ! — 2, ! — 3; отливки, используемые для второго опыта, — номера 2 — 1,2 — 2,2 — Зит.д. Обработка результатов планируемого эксперимента.
Поел е проведения эксперимента результаты обрабатываются. Лобороторные исследования отливок. В лабораторные исследования отливок входят: определение плотности, оценка чистоты поверхности, герметичности, определение механических свойств, геометрических размеров, химического состава и ряд других испытаний. Обычно плотность отливок определяют гидростатическим взвешиванием с точностью до 0,01 г. Предварительно отливки освобождают от литников, промывников и заливов. Кроме того, при взвешивании отливок в воде их целесообразно обезжирнвать ацетоном или спиртом.
При длительном взвешивании необходимо следить за уровнем воды в емкости и равновесием чаш весов. Для поддержания равновесия весов в емкость следует добавлять воду. Точных методов для оценки чистоты поверхности отливок не существует, поэтому чистоту поверхности определяют визуально с оценкой по 10-балльной системе. Например, отливкам з минимальной шероховатостью присваивают один балл, а деталям с максимальной шероховатостью 10 баллов. Механические свойства отливок (временное сопротивление разрыву, относительное удлинение, ударная вязкость, твердооть) определяют при испытании образцов, вырезанных нз этих отливок.
Полученные значения показателей качества отливок узредняют для каждого опыта и заносят в табл. 6.!. В лабораторные исследования могут входить также и различные технологические операции последующей обработки отливок. Например, травление отливки, термическая и механичезкая обработка, нанесение покрытий. После выполнения этих операций производится оценка дефектов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
