Составление матрицы и проведение экспериментов
При помощи программного комплекса Statistica на основе имеющихся оборудования и материалов была получена следующая матрица для проведения экспериментов. Полученная матрица исследования приведена в таблице 1.
Таблица 1 – Матрица исследования, полученная в программе
| № | W, кДж | n, шт |
| 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0.5 | 4 |
| 2 | 0.5 | 10 |
| 3 | 1.5 | 4 |
| 4 | 1.5 | 10 |
| 5 | 0.3 | 7 |
| 6 | 1.7 | 7 |
| 7 | 1.0 | 3 |
| 8 | 1.0 | 11 |
| 9 | 1.0 | 7 |
На основе полученной матрицы экспериментов была проведена серия поисковых экспериментов. В экспериментах варьировали двумя параметрами энергией разряда W и количество импульсов n. Плавка шихты проводилась до температуры 850°С в тигле емкостью 600 г по алюминию. Магнитно-импульсная обработка расплава производилась в диапазоне параметров: энергия разряда от 0,3 до 1,7 кДж, количество импульсов разряда от 4 до 11.
Последовательность проведения поисковых экспериментов была следующая:
1. вывод печи для плавки на рабочий режим с температурой 850°С;
2. установка в печь тигля с шихтой определенной массы и доведение расплава до температуры 850°С;
3. одновременно с этим на свод другой разогретой печи устанавливался подготовленный кокиль для получения образцов для его подогрева до температуры 200°С;
4. после достижения расплавом и кокилем соответствующих температур тигель с расплавом извлекался из печи и устанавливался на специальное основание, с поверхности расплава удалялась окисная пленка и после чего над зеркалом расплава размещался индуктор;
|
|
|
5. после этого проводилась МИО расплава согласно составленной программе экспериментов;
6. МИО длилась в зависимости от параметров от 10 до 60 с, после чего проводилась заливка обработанного расплава в заранее установленный кокиль;
7. при этом на всех стадиях осуществлялся контроль температуры расплава.
В табл. 2 приведены основные контролируемые параметры при проведении экспериментов.
Таблица 2 – Значения контролируемых параметров во время проведения экспериментов
| № | W, кДж | n, шт | Mасса, г | Tобр, °С | Tзаливки, °С |
| 0 | 0 | 0 | 629 | 809 | 753 |
| 1 | 0.5 | 4 | 604 | 806 | 744 |
| 2 | 0.5 | 10 | 600 | 808 | 740 |
| 3 | 1.5 | 4 | 601 | 792 | 732 |
| 4 | 1.5 | 10 | 593 | 796 | 716 |
| 5 | 0.3 | 7 | 604 | 799 | 716 |
| 6 | 1.7 | 7 | 593 | 811 | 751 |
| 7 | 1.0 | 3 | 600 | 817 | 750 |
| 8 | 1.0 | 11 | 595 | 803 | 753 |
| 9 | 1.0 | 7 | 600 | 882 | 746 |
| 10 | 1.0 | 7 | 600 | 882 | 746 |
Оборудование, используемое для проведения поисковых экспериментов
В данных поисковых экспериментах для МИО расплава и последующих исследований полученных образцов были использованы следующие виды оборудования:
Электрическая печьПЛ 5/12,5. Электрическая лабораторная печь ПЛ 5/12,5 (основная экспериментальная печь) использовалась для расплавления металла (рис. 2).
|
|
|
Лабораторная печь используется для проведения аналитических работ с различными материалами, а также для разных видов термообработки в стационарных условиях.
Электропечь выполнена в каркасе из листового материала и разделена горизонтальной перегородкой на две части. В верхней части лабораторной печи находится рабочая камера с многослойной теплоизоляцией и спиральными электронагревателями, а в нижней части располагается блок управления электропечью. Рабочая камера изготовлена из волокнистой теплоизоляции на основе оксида кремния, дополнительная теплоизоляция обеспечивается применением матов из базальтового волокна.
Рисунок 2 – Электрическая печь ПЛ 5/12,5
Электронагреватели спирального типа из проволоки Х23Ю5Т располагаются вдоль боковых стенок рабочей камеры. Органы управления температурным режимом электропечи, микропроцессорный блок управления температурой, выключатель и сигнальная лампа размещены в нижней части ее передней панели. Контроль и регулирование температуры осуществляется микропроцессорным блоком управления, который устанавливается в отдельном шкафу вместе с силовыми тиристорными модулями. Характерная особенность печей – быстрый нагрев (до 40 минут) и малое энергопотребление. Основные параметры печи представлены в табл. 3.
|
|
|
Таблица 3 – Основные параметры электропечи ПЛ 5/12,5
| Наименование параметра | Значение |
| Мощность, кВт | 1 |
| Максимальная температура, ºС | 1250 |
| Внутренние размеры печи, мм | 170х170х170 |
| Габаритные размеры, мм | 420х420х570 |
| Вес, кг | 20 |
Электрическая печь ПП20. Для нагрева и плавки исследуемого сплава в эксперименте использовалась электрическая печь ПП20 (дополнительная экспериментальная печь (рис. 3).
Рисунок 3 – Электропечь ПП20
Электропечь ПП20 предназначена для плавки цветных сплавов при температуре плавления до 1000°С. Основные параметры печи представлены в табл. 4.
Таблица 4 – Основные параметры электропечи ПП20
| Наименование параметра | Норма |
| Потребляемая мощность, кВт | 12 |
| Рабочая температура, °С | 1000 |
| Максимальная температура , °С | 1100 |
| Среда в рабочем пространстве | воздух |
| Напряжение питания, В | 380 |
| Частота, Гц | 50 |
| Габаритные размеры, мм | 600х600х700 |
| Масса печи, кг | 250 |
Сварной каркас электропечи зафутерован термоизоляционным кирпичом, образующим рабочую камеру. Нагревание электропечи осуществляется нагревателями, закрепленными вдоль боковых стенок электропечи.
|
|
|
Внешний корпус печи выполнен из стальных листов, закрепленных с зазором относительно зафутерованного силового каркаса. Это позволяет улучшить охлаждение печи и повысить безопасность ее эксплуатации.
Также имеется блок управления, предназначенный для измерения и регулировки температуры в электропечах сопротивления в автоматическом режиме по установленной программе.
Основные параметры и размеры блока соответствуют значениям, указанным в таблице 5.
Таблица 5 – Основные параметры блока управления электропечью
| Наименование параметра | Норма |
| Максимальная выходная мощность, кВт | 12 |
| Тип термопары | ТХА |
| Измеряемая температура, | 0-1280 |
| Схема соединения нагрузки | Межфазное |
| Предел допускаемой приведенной основной погрешности, % | 1,0 |
| Габаритные размеры, мм | 150х220х300 |
| Вес, не более, кг | 6 |
Блок управления представляет собой комплект, состоящий из двух устройств: программного регулятора температуры и тиристорного регулятора напряжения. Он применяется для регулировки температуры в автоматическом режиме по заданной программе.
Блок управления позволяет:
· контролировать температуру в электропечах;
· осуществлять визуальный контроль за изменением температуры в камере печи;
· автоматически регулировать мощность, подаваемую на нагреватели печи.
Органы управления блока находятся на передней панели. На задней панели расположен вентилятор для обдува тиристоров и два жгута силовых проводов. Входные провода помечены надписью на панели «СЕТЬ», выходные – «ПЕЧЬ».
Неоновая лампочка (для трехфазного блока их три) на передней панели позволяет держать под контролем напряжение на нагрузке, что позволяет судить о подаче напряжения для регулирования температуры.
Магнитно-импульсная установка. Для проведения экспериментов использовалась магнитно-импульсная установка MИУ-10. Она предназначена для формирования импульсов тока высокого напряжения и может выполнять широкий круг различных технологических операций. Внешний вид МИУ 10 представлен на рисунке 4.
Рисунок 4 – Магнитно-импульсная установка
МИУ-10 конструктивно состоит из двух частей: энергетического блока и пульта управления. Пульт управления представляет собой переносной блок, в котором размещены органы контроля и управления работой МИУ.
На пульте управления расположены кнопки: «заряд» и «разряд», сияние высокого напряжения, лампочки световой индикации состояния МИУ (сеть, готовность, закорочено, высокое напряжение), индикаторы уровня зарядного напряжения на установке, индикаторы величин напряжения заряда, переключатель режима работы.
Блок энергетический представляет собой сварную конструкцию, выполненную из профильного материала. Для удобства монтажа и эксплуатации на передней стенке шкафа предусмотрены двери, позволяющие получить доступ к элементам установки.
В энергетическом блоке на изоляционном основании находятся четыре конденсатора, разбитых на две группы. В каждой группе конденсаторы соединены параллельно и через игнитронные разрядники соединяются с зажимным устройством. Конденсаторы соединены между собой с помощью плоской оцинковки. Для удобства сборки, монтажа и обеспечения ремонтопригодности установки, отдельные блоки схемы управления скомпонованы на отдельных платах, которые могут быть при необходимости демонтированы.
Зарядное устройство (ЗУ) предназначено для заряда емкостного накопителя током с постоянным средним значением. Силовая схема ЗУ выполнена с использованием имитатора в первичной цепи, повышающего трансформатора и неуправляемого полупроводникового выпрямителя во вторичной цепи трансформатора. Блок ключевого регулятора используется для регулирования и стабилизации зарядного тока. Работа схемы основана на плавном изменении угла открытия симметричного тиристора от минимального до полного для обоих полупериодов питающего напряжения. Блок предназначен для контроля величины напряжения на емкостном накопителе, автоматической регулировки заданной величины зарядного напряжения емкостного накопителя, от превышения заданной величины зарядного напряжения.
Поджигающее устройство предназначено для запуска игнитронных разрядников путем разряда на цепь поджога каждого разрядника конденсаторов, заряженных до 2 кВ.
Схемой предусмотрено два режима работы МИУ: ручной и полуавтоматический. Режим работы устанавливается переключателем «род работы». В ручном режиме управления установкой осуществляется кнопками «заряд» и «разряд». В полуавтоматическом режиме, кнопка «разряд» замкнута переключателем режимов, и разряд происходит автоматически, после достижения зарядного напряжения заряда емкостного накопителя.
Для работы в ручном режиме переключатель «род работы» устанавливается в положении «ручной». При нажатии кнопки «заряд» емкостной накопитель отключается от разрядных резисторов. Блок управления включает ключевой регулятор, который воздействует на разрядное устройство. При достижении заданного напряжения на емкостном накопителе срабатывает компаратор напряжения.
При нажатии кнопки «разряд» блок управления воздействует на поджигающее устройство, а оно в свою очередь, включает разрядники, через которые разряжается электрическая схема. МИУ возвращается в исходное состояние, и емкостный накопитель замыкается на разрядные сопротивления.
Основные технические характеристики МИУ-10 приведены в табл. 6.
Таблица 6 – Основные технические характеристики МИУ-10
| Наименование | Номинальные данные |
| Номинальная запасаемая энергия накопителя, кДж | 10 |
| Номинальное напряжение заряда накопителя, кВ | 6…15 |
| Емкость батареи конденсаторов, мкФ | 430 и 50 |
| Индуктивность цепи разряда (режим к.з.), мкГн | 0,08 |
| Собственная частота колебаний разрядного контура (режим к.з.), кГц | от 40 до 70 |
| Производительность установки, опр/час | 250 |
| Габаритные размеры установки, мм | 800×600×1400 |
| Масса, кг не более | 250 |
| Напряжение и частота питающей сети | 220 50 |
| Потребляемая мощность с номинальной энергией 10 кДж, не более, кВт | 5 |
| Дискретность регулирования напряжения заряда, кВ | 0,1 |
| Емкостный накопитель а) тип конденсаторов б) номинальное напряжение, кВ в) емкость одного конденсатора, мкФ г) количество конденсаторов, шт. д) соединение конденсаторов | КПИМ-8-215 и КПИМ-25-24 8 и 25 215 и 24 4 |
| Коммутирующее устройство а) тип коммутаторов б) коммутируемый ток, кА в) анодное напряжение, кВ г) собственная индуктивность, кГн д) количество коммутаторов в установке, шт. | РВУ-27Т 200 20 40 2 |
Регистрирующий пробор Jumo Logoscreen 500cf.Данный прибор применяется для измерения температуры расплава до обработки, после обработки и температуры разогрева (рис. 5).
Рисунок 5 – Внешний вид регистрирующего прибора
Ниже представлены основные характеристики экрана регистрирующего прибора.
Таблица 7 – Основные параметры дисплея прибора
| Разрешение | 320 х 240 пикселей |
| Размер | 5" |
| Количество цветов | 27 цветов |
| Частота кадров | ≥ 150 Гц |
| Регулировка контрастности | Регулируется на приборе |
| Режим сохранения экрана | Через время ожидания или командный сигнал |
Разрывная машина Testometric FS 150 kN AX. Для определения механических свойств литых образцов была использована универсальная разрывная машина Testometric FS 150 kN AX (рис. 6).
Рисунок 6 – Разрывная машина Testometric FS 150 kN AX
Основные характеристики универсальной испытательной машина приведены ниже.
Таблица 8 – Технические характеристики универсальной испытательной машины
| Наибольшая предельная нагрузка | 150 кН |
| Пределы допускаемой относительной погрешности | ±0,5 % |
| Перемещение траверсы | 900 мм |
| Дискретность | 0,001 мм |
| Диапазон скоростей перемещения траверсы | 0 … 600 мм/мин |
| Погрешность установки скорости | ± 0,1 % |
| Электропитание | 380 В (три фазы) |
| Потребляемая мощность | 2,2 кВт |
Лабораторный прокатный стан 300. Оценка возможности прокатки литых образцов осуществлялась на лабораторном прокатном стане (рис. 7) в горячем состоянии образцов.
Рисунок 7 – Общий вид лабораторного комбинированного стана
Характеристика основных параметров стана приведена в таблице 9.
Таблица 9 – Основные параметры лабораторного комбинированного стана 300
| Параметр | Кварто | Дуо | |
| Технические данные | |||
| Диаметр опорных валков | 220 мм | - | |
| Диаметр рабочих валков | 75 мм | 240 мм | |
| Длина бочки валков | 300 мм | ||
| Максимальный раствор валков | 10 мм | - | |
| Скорость прокатки | 0-20 м/мин | ||
| Усилие прокатки | 560 кН | 720 кН | |
| Удельная нагрузка на станину при 560 кН | 8 Н/мм2 | - | |
| Усилие противоизгиба валков на опорную сторону | 0,1-15 кН | - | |
| Привод валков | |||
| Приводная мощность двигателя постоянного тока | 50 кВт / 144 А | ||
| Рабочее напряжение | 400 В | ||
| Частота сети | 50 Гц | ||
| Размеры стана с двигателем и моталками (Д´Ш´В) | 5670´4450´2750 мм | ||
| Вес стана и моталок | 6300 кг | ||
| Материал | |||
| Тип материала | Цветные сплавы | ||
| Исходная ширина, макс. | 200 мм | ||
| Исходная толщина, макс. | 7 мм | 10 мм | |
| Толщина на выходе | мин. 0,1 мм | ||
Конструкцией стана предусмотрена возможность его переналадки в четырех- (кварто) или двухвалковый (дуо). Первый вариант лучше всего использовать для прокатки особо тонких лент и фольг высокой точности за счет встроенной в подушки рабочих валков системы противоизгиба, второй - для прокатки горячекатанных карточек.
Программно-аппаратный комплекс «SIAMS». Оценку микроструктуры образцов сплава проводили с применением программно-аппаратного комплекса «SIAMS - 700» (рис. 8).
Рисунок 8 – Внешний вид программно-аппаратного комплекса «SIAMS - 700»
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 129; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!