Мощенок В.И.
Харьковский
национальный автодорожный университет
Кучма С.Н.,
Стародубов С.Ю.
Донбасский
государственный технический университет
Автоматизация выбора оптимального
режима
достаривания малогабаритных прутков из сплава 44НХМТ
Для изготовления ряда специфических изделий,
применяемых в системах связи, радиоэлектронная промышленность нуждается в
малогабаритных прутках элинварного сплава 44НХМТ, обладающих высокой (более
25 000 ед.) добротностью Q при значениях температурного коэффициента частоты (ТКЧ)
в пределах ±3×10-6
ºС–1 в широком климатическом интервале температур от
–60 ºС до +85ºС.
Динамическое старение элинварного сплава 44НХМТ при
температуре 700 ºС обеспечивает максимальную добротность прутков, однако требуемое
значение ТКЧ обеспечивается в очень узком диапазоне температур [1, 2]. Для расширения
диапазона температур, в котором будет обеспечиваться ТКЧ в пределах ±3×10-6 ºС–1 при
высокой добротности малогабаритные прутки из данного сплава подвергаются
окончательному старению (достариванию) в интервале температур 500 – 700ºС.
Так как экспериментально установлено, что на комплекс физических и элинварных
свойств влияют колебания концентрации основных элементов сплава: никеля, хрома
и титана (в пределах марочного состава) то температура достаривания для каждой
плавки подбирается индивидуально.
В работе [3] установлено, что зависимость между
элинварными свойствами и концентрацией основных легирующих элементов сплава
описывается полиномами вида:
(1)
где a0(T) – c3(T) – коэффициенты
регрессии;
xNi, xCr, xTi – фактические концентрации никеля, хрома и титана в сплаве,
– средние
концентрации никеля, хрома и титана согласно марочному составу.
Однако в производственных условиях, как правило,
решается обратная задача: для плавки с известными концентрациями основных
легирующих элементов необходимо подобрать режим термической обработки, который
обеспечит требуемый комплекс свойств. Для решения поставленной задачи на основании
экспериментальных моделей (1) разработан алгоритм, блок-схема которого приведена
на рис. 1.
Рисунок 1 – Блок-схема алгоритма выбора режима
термообработки
На основании математических моделей и алгоритма,
приведенных в главе 4, разработана прикладная программа для выбора оптимального
режима старения. Программа написана на языке программирования Object Pascal.
Программа имеет графический интерфейс и работает в
оконном режиме на персональных компьютерах, работающих под управлением операционной
системы семейства Windows. Программа не требует инсталляции.
Пусковым файлом программы является исполняемый файл
Termo.exe, расположенный на одном из дисков компьютера. После запуска
указанного файла на выполнение, на дисплей выводится окно ввода исходных данных
программы (рис. 2).
|
|
|
|
Рисунок 2 – Окно ввода
исходных данных программы |
Рисунок 3 – Окно
вывода результатов расчета |
Исходными данными для программы являются фактические
концентрации в сплаве 44НХМТ никеля, хрома и титана. Пользователь вводит
указанные концентрации в соответствующие поля ввода. После ввода указанных
величин для получения результатов расчета пользователь должен нажать кнопку
<Рассчитать!>, после чего на экран дисплея будет выведено окно
результатов расчета (рис. 3).
Результатами работы программы являются:
- рекомендуемая температура старения;
- расчетные значения добротности Q; ТКЧ–60…+20;
ТКЧ+20…+85, достигаемые при рекомендуемом режиме термообработки.
Нажатие кнопки <Вернуться> закрывает окно
результатов и возвращает пользователя в главное окно программы, где он может
либо повторить расчет, либо завершить работу программы нажатием кнопки
<Выход>.
Для оценки адекватности результатов работы программы
были выплавлены четыре плавки, концентрация легирующих элементов в которых
приведена в таблице 1.
Таблица 1 –
Концентрация легирующих элементов в экспериментальных плавках.
|
Номер плавки |
Концентрация легирующих элементов, % |
||
|
Ni |
Cr |
Ti |
|
|
1 |
43,5 |
4,58 |
3,10 |
|
2 |
44,0 |
4,70 |
2,74 |
|
3 |
44,1 |
3,90 |
2,50 |
|
4 |
43,8 |
4,15 |
3,0 |
В таблице 2 приведены данные по расчетным и измеренным
значениям добротности и ТКЧ для вышеприведенных плавок.
Таблица 2 – Физические
и элинварные свойства экспериментальных
плавок
|
Номер плавки |
Температура достаривания, ºС |
Добротность, Q |
ТКЧ–60…+20ºС |
ТКЧ+20…+85ºС |
|||
|
расчетная |
измеренная |
расчетная |
измеренная |
расчетная |
измеренная |
||
|
1 |
600 |
53 089 |
50 500 |
1,98 |
2,08 |
1,63 |
1,55 |
|
2 |
600 |
48 086 |
45 700 |
2,04 |
2,14 |
1,89 |
1,80 |
|
3 |
700 |
42 758 |
40 600 |
3,23 |
3,06 |
3,22 |
3,10 |
|
4 |
600 |
51 547 |
49 000 |
2,40 |
2,50 |
2,27 |
2,16 |
Как следует из анализа данных табл. 2, отклонения
измеренных значений добротности и ТКЧ от величин, найденных расчетом,
составляют не более ±5%.
Таким образом, разработанная программа дает
возможность расчетным путем определять режим достаривания для плавок сплава
44НХМТ с различным содержанием основных легирующих элементов. В
производственных условиях это ведет и уменьшению отбраковки материала по
элинварным свойствам и сокращению сроков подготовки производства.
Литература
1. Пат. 30882 Україна, МПК(2006) C21D8/06. Спосіб отримання малогабаритних
прутків з дроту елінварного сплаву / Кучма С.М. (Україна); Харківський
національний автомобільно-дорожній університет (Україна), – №u200714161, заявл.
17.12.2007; опубл. 11.03.2008, Бюл. №5, – 4 с.
2. Кучма С.Н. Получение малогабаритных прутков из
сплава 44НХМТ методом динамического старения / С.Н. Кучма, С.Ю. Стародубов //
Сборник трудов IV Международной конференции «Стратегія якості у
промисловості і освіті» (30 мая – 6 июня 2008 г., Варна, Болгария), В 2-х
томах. Т.1 Сост.: Хохлова Т.С., Хохлов
В.О., Ступак Ю.О. – Днепропетровск-Варна: Фортуна-ТУ-Варна, 2008. – С.350–352.
3. Кучма С.Н. Оптимизация химического состава сплава
44НХМТ применительно к пруткам, полученным методом динамического старения /
С.Н. Кучма, А.П. Любченко, Д.Б. Глушкова, С.Ю. Стародубов //
Восточно-европейский журнал новых технологий №35-1 – 2008. – С.53 – 65.