Obrabotka Metallov 2015 No. 1

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (66) 2015 35 ТЕХНОЛОГИЯ труднодоступность металлоизделия в процессе деформирования). Наиболее известны следую- щие экспериментальные методы определения деформированного состояния: метод хрупких тензочувствительных покрытий [10], метод оп- тически чувствительных покрытий [10], методы голографии [11], метод делительных сеток [12]. Ввиду особенностей совмещенного процесса, протекающего на УНЛДМ, в частности из-за больших деформаций материала, не могут быть применены методы, основанные на нанесении на материал тонких покрытий (метод хрупких тензочувствительных покрытий, метод оптиче- ски чувствительных покрытий). Область приме- нения группы голографических методов также ограничивается измерениями малых деформа- ций материала. Метод муаровых полос, несмо- тря на его определенные преимущества (ис- пользование в широком диапазоне температур и скоростей нагружения, наглядность, возмож- ность измерения в зонах концентрации на малых базах), имеет достаточно высокую погрешность и трудоемок в применении. В контексте данного исследования наиболее подходит метод накатан- ных делительных сеток, который, однако, в ба- зовом варианте пригоден только для измерения деформаций вблизи поверхности образца. Для определения энергосиловых характери- стик процессов обработки металлов давлением существует практика применения различных датчиков нагрузки. Однако, во-первых, циклич- ность рассматриваемого процесса и достаточно высокая величина угловых скоростей кругового движения инструмента деформации приводят к требованию малой инерционности измеритель- ного оборудования. Во-вторых, технические особенности кристаллизатора УНЛДМ делают невозможной непосредственную установку дат- чиков в зону контакта инструмента с металлоиз- делием. Приемлемой альтернативой представ- ляется идентификация механической мощности процесса формоизменения с помощью косвен- ных измерений (по электрическим характери- стикам привода). Методика исследования Для экспериментального определения боль- ших пластических деформаций в качестве ба- зового метода исследования выбран метод делительных сеток. Для оценки деформирован- ного состояния во внутренних слоях материала предложено использовать трехслойные состав- ные образцы. Материал – свинцово-сурьмяный сплав марки ССу [13], толщина каждого слоя 4 мм. На сопрягающиеся поверхности слоев на- носится координатная сетка в виде квадратных ячеек размером 10×10 мм (глубина рисок 1 мм). Сборка слоев в составной образец осуществля- ется с помощью свинцовых заклепок диаметром 5 мм, расположенных по его периметру. Началь- ные условия при проведении экспериментов: температура заготовки 20  ° C, температура ин- струмента 20  ° C, смазка рабочих поверхностей инструмента, контактирующих с заготовкой, отсутствует. Максимальная степень обжатия об- разца в калибрующей зоне кристаллизатора со- ставляет 50 %. После проведения эксперимента состав- ной образец разделяется на слои, и с помощью фотосъемки фиксируются искажения коорди- натной сетки, нанесенной на поверхность каж- дого из слоев. Измерение искажения элемен- тов координатной сетки проведено с помощью программы обработки цифровых изображений «Image Pro Plus 6.0». Расчет компонентов дефор- мации, характеризующих истинное (логарифми- ческое) удлинение и сдвиг ячеек координатной сетки, проводится на основе методики Зибеля [14, 15]. Для идентификации энергосиловых параме- тров деформирования материала составными частями кристаллизатора УНЛДМ разработана методика, основанная на регистрации и анали- зе кривых нагрузки электродвигателя привода. На рис. 2 представлены внешний вид и принци- пиальная схема экспериментального стенда для проведения натурного моделирования. В его состав входит электродвигатель по- стоянного тока Д812 У2 мощностью 75 кВт с обратной связью для регулирования частоты вращения вала двигателя, редуктор с четырьмя выходными валами и рабочая клеть кристалли- затора с приводными валами. В электрическую цепь двигателя установлен шунт калиброванный марки 75ШСМ3-100А , электрический сигнал с которого (напряжение в электрической цепи) по- ступает на вход аналого-цифрового преобразо- вателя, фиксируется и обрабатывается на ПЭВМ с помощью программы PowerGraph 2.1. Частота