OBRABOTKAMETALLOV Vol. 26 No. 3 2024 181 MATERIAL SCIENCE стве упрочняющего наполнителя для создания гибридного композитного материала. Красный шлам является твёрдыми отходами промышленного процесса обработки боксита и используется в качестве основного упрочняющего материала, содержание которого варьируется от 5 до 12,5 %, он закупался на алюминиевом заводе Balco. Около 100 кокосовых орехов были закуплены в различных храмах Джайпура для получения золы путем сжигания и просеивания. Доля золы скорлупы кокосовых орехов, используемой в качестве вспомогательного упрочняющего наполнителя, варьируется от 5 до 12,5 масс. %. Как красный шлам, так и зола скорлупы кокосовых орехов были должным образом просеяны, чтобы получить частицы размером около 50 мкм, поскольку твердость повышается с увеличением размера частиц. Изготовление композиционного материала Девять алюминиевых образцов были изготовлены методом литья с перемешиванием. Для литья металлического алюминия использовали керамические тигли. Красный шлам и скорлупа кокосового ореха были предварительно нагреты до 200 °C с целью удаления влаги перед процессом литья. Параметры плавления и перемешивания оптимизировали с помощью панели управления. Были заданы следующие значения параметров: скорость перемешивания 50…100 об/мин, время перемешивания 20 минут, температура плавления 800 °С, температура предварительного нагрева 200 °С. Для разливки расплавленного металла была изготовлена цилиндрическая форма диаметром 20 мм и длиной 250 мм. С использованием ортогонального массива L9 были подготовлены девять образцов, при этом выбирался весовой процент отдельно красного шлама и золы скорлупы кокосового ореха в количестве 5, 7,5 и 12,5 вес. %. Твердость каждого композиционного образца рассчитывалась путем выбора трех параметров инденторной нагрузки – 10, 20 и 30 кН, контрольные переменные которых представлены в табл. 1. План эксперимента Для определения характеристик материала требуется оптимальный выходной параметр с целью уменьшения количества переменных параметров, а также повышения эффективности и долговечности композитных образцов. Эта оптимизация достигается путем контроля входного параметра над выходным, а анализ Тагучи является оптимальной платформой для определения характеристик материалов [14]. Здесь три параметра – весовой процент красного шлама, весовой процент золы скорлупы кокоса и инденторная нагрузка – взяты для проверки реакции твердости по Бринеллю на гибридном алюминиевом композиционном материале. Для оценки реакции твердости были приняты три уровня входных параметров, поэтому для дисперсионного анализа и регрессионного анализа был выбран ортогональный массив L27, который является экспериментальным и прогнозируемым результатом регрессионного анализа, сведенным в табл. 1. В этой исследовательской работе с целью проверки значения твердости образцов гибридных алюминиевых композитов с помощью программного обеспечения Minitab 17 были проведены дисперсионный и регрессионный анализы. Весовой процент золы скорлупы кокосового ореха (CSAweight %), весовой процент красного шлама (RM weight %) и инденторная нагрузка приняты в качестве входных параметров. Уровень золы скорлупы кокосового ореха и красного шлама принят равным 5, 7,5 и 12,5 вес. % при Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Уровень управляющих переменных для твердости Level of Control variables for hardness Переменная Ед. измерения Уровень I Уровень II Уровень III Красный шлам вес. % 5 7,5 12,5 Зола скорлупы кокосового ореха вес. % 5 7,5 12,5 Нагрузка на индентор кН 10 20 30
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1