Obrabotka Metallov 2012 No. 3

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (56) 2012 7 ТЕХНОЛОГИЯ пористости 0,45...0,5 стружкой технического алю- миния А7, а жидкую фазу в твердожидком и жид- ком состоянии – расплавом свинца марки С1 по ГОСТ 3778-98. Величину (протяженность по длине кристаллизатора УГЛДМ) области твердожидкого состояния металла (размер b , рис. 4, б ) определяли исходя из температурного критерия устойчивости [2] и ранее проведенных экспериментальных иссле- дований температурного режима кристаллизатора УГЛДМ [3, 4]. Экспериментальные исследования проводили следующим образом. Первоначально в определен- ные участки кристаллизатора УГЛДМ устанавли- вали клиновидные твердые образцы и образцы из предварительно уплотненной алюминиевой струж- ки. Затем кристаллизатор УГЛДМ разогревали до требуемой температуры, после чего заполняли кри- сталлизатор расплавом свинца. После заполнения кристаллизатора расплавом свинца и выдержки в течение 15 с для его проникновения в поры образ- цов из предварительно уплотненной стружки запу- скали привод УГЛДМ. В процессе работы УГЛДМ происходит цикличное обжатие клиновидных об- разцов боковыми стенками кристаллизатора и про- движение верхней и нижней стенками формирую- щегося металлоизделия в направлении выхода из кристаллизатора. В пределах одного цикла обжатия усилия де- формирования увеличиваются от минимальных до максимальных значений, соответствующих окон- чанию цикла обжатия образцов. Нарастание уси- лия деформирования отображается и фиксирует- ся в памяти ПЭВМ с циклом записи 8 мс в виде изменения значений напряжения на калиброван- ном шунте, установленном в электрической цепи электродвигателя. Для дальнейшего анализа экс- периментальных данных полученные значения на- пряжения сравнивали со значениями напряжения на калиброванном шунте электродвигателя при хо- лостом режиме работы УГЛДМ (внутри кристал- лизатора нет образцов). Частоту вращения вала электродвигателя в про- цессе деформирования образцов и при холостом ре- жиме определяли с помощью электрического тахо- метра марки ТЭ-45. Крутящий момент на валу электродвигателя при известных числах его оборотов определяли через преобразование значений напряжения на калибро- ванном шунте в значения силы тока якоря двигате- ля. Для определения механических характеристик по известным электромагнитным характеристикам двигателя пользовались известным отношением электрической и механической постоянных двига- теля [5]: С е / С м = ЕI я / Мn ή = 0,105, (1) где С е и С м – соответственно электрическая и меха- ническая постоянные для электродвигателя парал- лельного возбуждения; Е – ЭДС якоря двигателя, В; I я – сила тока якоря, А; М – крутящий момент на валу двигателя, Н · м; n – число оборотов вала двигателя, об/мин; ή = 0,886 – КПД двигателя. 2. Результаты исследований Для построения линейной модели исследуемо- го процесса был реализован полный факторный эксперимент типа 2 х для двух независимых пере- менных, в качестве которых были выбраны длина ( L = х 1 = 74...112 мм (размер a , рис. 4, б )) и темпера- тура ( T = х 2 = 270...370 ° С) клиновидного образца. Откликом являлась разница между максимальными значениями напряжения на калиброванном шунте при деформации образцов и при холостом режиме работы УГЛДМ Δ U ш =Δ U ш1 – Δ U ш2 , (2) где Δ U ш1 – напряжение на калиброванном шунте при деформации образцов, мВ; Δ U ш2 – напряжение на ка- либрованном шунте при холостом режиме работы УГЛДМ, мВ. Границы варьирования независимы- ми факторами (максимальные и минимальные зна- Т а б л и ц а 1 Номер серии Длина клиновидного образца, мм Температура образца, ° С 1 74 270 2 112 270 3 74 370 4 112 370 а б Рис. 4 . Внешний вид ( а ) и схема ( б ) кристаллизатора УГЛДМ с образцами для исследований