Obrabotka Metallov 2012 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (56) 2012 6 ТЕХНОЛОГИЯ в сторону центра кристаллизатора) вызывает повы- шение нагрузки на приводные валы стенок кристал- лизатора и приводит к увеличению значений степени деформации материала металлоизделия, что в конеч- ном итоге снижает качество металлоизделий и на- дежность УГЛДМ в целом. Целью данной работы является разработка мето- дики и проведение на ее основе физического модели- рования процесса деформирования формирующегося металлоизделия, которое позволит оценить реальные границы области твердой фазы (величины деформи- руемого клина) в кристаллизаторе УГЛДМ в ходе тех- нологического процесса и определить усилия дефор- мирования, создаваемые его подвижными стенками. 1. Методика проведения исследований На рис. 2 представлены внешний вид ( а ) и прин- ципиальная схема ( б ) экспериментального стенда УГЛДМ для проведения физического моделирования. В его состав входят электродвигатель постоянно- го тока типа Д-22У2 ГОСТ 184-71 мощностью 8 кВт с обратной связью для регулирования частоты враще- ния вала двигателя, редуктор с четырьмя выходными валами с передаточным числом, равным 2, и рабочая клеть кристаллизатора с приводными валами. В про- цессе работы крутящий момент от двигателя через редуктор передается на четыре приводных вала рабо- чей клети, которые, в свою очередь, приводят в дви- жение четыре стенки кристаллизатора – две боковые, верхнюю и нижнюю. В электрическую цепь двига- теля был установлен шунт калиброванный стацио- нарный марки 75ШСМ3-50А по ТУ 25-04 3104-76, электрический сигнал с которого (напряжение в элек- трической цепи) поступал на вход аудиокарты Sound Blaster 16 PCI, выполняющей функцию АЦП, после Форма клина принималась исходя из конфигура- ции внутренней полости кристаллизатора УГЛДМ в середине цикла обжатия формирующегося метал- лоизделия, что соответствовало условию симме- трии правой и левой части кристаллизатора. Длину клина выбирали из соображений устойчивости про- цесса изготовления металлоизделия. Максимальная длина клина соответствовала такому положению границы твердой фазы по длине кристаллизатора УГЛДМ, при котором обеспечивается максималь- но возможная (критическая) степень деформации материала металлоизделия без возникновения де- фектов в его структуре и не приводит к снижению размерно-геометрической точности получаемого металлоизделия. Другими словами, выполняются деформационный критерий и критерий качества ме- таллоизделия, которые необходимы для получения устойчивого процесса его изготовления [2]. Мини- мальная длина клина отвечала такому положению границы твердой фазы по длине кристаллизатора УГЛДМ, при котором обеспечивается отсутствие прорыва жидкой фазы за пределы калибрующей об- ласти кристаллизатора. На рис. 4 представлены внешний вид и схема кри- сталлизатора УГЛДМ с образцами для испытаний. Известно, что при изготовлении металлоизделий со- вмещенным методом литья и деформации металла, кроме областей кристаллизатора, в которых металл находится в твердом состоянии, существуют и обла- сти кристаллизатора, где металл находится в жидком и твердожидком состоянии. Для получения достоверных данных о процессе деформирования образцов необходимо было учесть дополнительную нагрузку на двигатель, которую создает сопротивление металла, находящегося в этих областях, на инструмент деформации. Твер- дую фазу твердожидкого состояния металла моде- лировали предварительно уплотненной до степени а б Рис. 2. Внешний вид ( а ) и принципиальная схема ( б ) экспериментального стенда УГЛДМ для физического моделирования процесса: 1 – УГЛДМ; 2 – редуктор; 3 – электродвигатель; 4 –шунт; 5 – тахометр Рис. 3 . Внешний вид клиновидных образцов чего он отображался и фиксировался на ПЭВМ с по- мощью программы PowerGraph 2.1. В качестве объектов исследования были выбра- ны два типа клиновидных образцов из технического алюминия марки А7 ГОСТ 11069-2001, отличающих- ся своими геометрическими размерами (рис. 3).