Ю.В.Кирпичев, и.Ю.Кирпичев, и.Б.Мараев

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПРАВКИ ПРОФИЛЕЙ ИЗ

ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ

Для получения профильных элементов из осесиметричных малопластичных заготовок методом пластического формоизменения в последнее время используется роликовая волока.

В процессе протяжки заготовки через роликовый калибр происходит искривление профиля в плоскости выхода металла из зоны деформации. Механизм искривления профиля заключается в неравномерности деформации металла со стороны каждого ролика. Зона контакта по длине очага деформации различна, то есть момент соприкосновения заготовки с деформирующим роликом в каждый момент времени различен. Вследствие этого скорость движения металла в каждой точке сечения профиля различна. Происходит смещение одних слоев металла относительно других. Отсюда возникает искривление профиля на выходе из роликового калибра /1/.

Прямолинейным является профиль у которого кривизна Р, характеризующая величину отклонения от прямолинейности, не более 210^-6 м на базе 150 мм.

Меняя вид температурного поля, исходное напряжение и температурный режим термопластической правки, подбирают такие значения режимов обработки, при которых остаточные напряжения становятся, во-первых, равномерно распределенными по сечению профиля, а во-вторых, минимальными по величине.

Для того, чтобы получить оптимальные значения температуры правки, прикладываемого напряжения и основных параметров, которыми можно варьировать необходимо изучить влияние множества факторов на кривизну. Необходимо также задаться границами интервала варьирования.

Время выдержки при оптимальной температуре влияет на кривизну профиля лишь в начальный момент. Далее кривизна стабилизируется и остается постоянной при любой длительности выдержки.

Более предпочтительными являются условия медленного нагрева и охлаждения, но они ограничены технической возможностью установки и производительностью процесса правки.

В данной работе решается задача обработки экспериментальных данных методом планирования эксперимента с целью выявления оптимальных условий термопластической правки, после которой радиус кривизны будет минимальным.

При проектировании подсистемы обработки экспериментальных данных применен метод инженерного планирования эксперимента, в частности метод Бокса-Уилсона /2/. Этот метод позволяет получать статистические модели процессов, используя факторное планирование, регрессионный анализ и движение по градиенту. Результатом проектирования является получение математической модели процесса и оптимального режима термопластической правки.

В основу теории инженерного планирования эксперимента положен принцип "черного ящика" (см. рис. 1), внутренняя структура которого недоступна для наблюдения.

Y

Рисунок 1. Схема черного ящика

Изменяя входные переменные, можно наблюдать, как будет изменяться выход и при этом выбрать из всех возможных комбинаций входных переменных такую, которая обеспечит минимальный радиус кривизны.

При планировании эксперимента к факторам предъявляются некоторые требования. Во-первых, управляемость, т.е. планировать можно только в том случае, если уровни факторов подчиняются воле исследователя. Во-вторых, отсутствие корреляции между факторами. Если какой-либо существенный фактор пропущен, это приведет к неправильному результату.

Таким образом можно утверждать, что выбранные факторы (температура, усилие, время выдержки) выполняют все предъявленные требования.

Оптимизация обычно начинается в условиях, когда объект уже подвергался некоторым исследованиям. Информацию, содержащуюся в результатах предыдущих исследований будем использовать для получения представления об области варьирования факторов. Используя графики однофакторных экспериментов, можно представить уровни и интервалы варьирования (табл. 1).

Таблица 1