Дисертаційну роботу присвячено удосконаленню методу розбиття масивних провідників на елементарні комірки для матричної 2D/3D формалізації характеристик електромагнітного поля у металевому розплаві при його кондукційній електрострумовій обробці та розробці відповідних алгоритмів керування інтенсивністю електротехнологічних процесів навантаження об’єкта обробки.
Основні завдання роботи полягають в розробці методологічних засад та програмної реалізації матричної формалізації розподілу електричних характеристик у металевому провіднику при застосуванні методу розбиття масивних провідників на елементарні комірки, запропонуванні алгоритму керування інтенсивністю електротехнологічних процесів навантаження об’єкта обробки задля отримання виливків високої якості.
У вступі обґрунтовано актуальність роботи, розкрито стан та сутність науково-технічної проблеми, що досліджується, обґрунтовано доцільність дослідження, наведено зв'язок із науковими програмами та планами науково-дослідних робіт Інституту імпульсних процесів і технологій НАН України, сформульовано мету та задачі досліджень, наукову новизну та практичне значення отриманих результатів, наведено відомості про наукові публікації та апробацію результатів роботи.
У першому розділі проведено огляд науково-технічної інформації щодо особливостей кондукційної електрострумової обробки розплавів алюмінієвих сплавів різними типами струмів, методів моделювання процесів у розплаві при такому його навантаженні.
Проведений огляд показав, що процеси у розплаві при пропусканні електричного струму мають ознаки багатопараметричних та мультифізичних, а результат обробки залежить від багатьох факторів, серед яких: тип струму та тип електродної системи, форма ємності з розплавом, доза введеної у розплав енергії. Зазначено, що для дослідження процесів у розплаві при його обробці струмом використовують різні методи моделювання, а також вказано на труднощі, які при цьому виникають. Проведений аналіз показує, що використання методу розбиття масивних провідників на елементарні комірки може суттєво доповнити науковий доробок щодо кондукційної електрострумової обробки розплавів алюмінієвих сплавів.
Другий розділ присвячено розробці розрахункових алгоритмів методу розбиття масивних провідників на елементарні комірки для моделювання розподілу електромагнітних полів у 2D/3D форматах.
Показано, що використання цього методу із застосуванням розроблених алгоритмів дає змогу з задовільною точністю та при значно менших витратах часу оцінювати розподіл електромагнітного поля у розплаві при його обробці електричними струмами у порівнянні з методом скінченних елементів, а також визначати розподіл характеристик електромагнітного поля на стінках ємності з розплавом, що може бути використано у подальшому моделюванні.
Третій розділ присвячено розробці парадигми спрощеної наскрізної системи енергетичного керування якістю литого металу у технологіях ливарного виробництва при застосуванні енергетичних методів обробки розплаву.
У роботі пропонується використовувати наскрізну систему керування, яка передбачає три стадії: проектування, виготовлення, споживання. На стадії проектування пропонується для аналізу потенційних функціональних можливостей та цільових наслідків використання методу енергетичної обробки розплаву, систему відповідних умов та факторів. Така система дозволяє знаходити обґрунтовані раціональні практичні рішення для створення відповідного технологічного модуля та технологічних регламентів.
На стадії виготовлення потрібно при обробці підтримувати стабільне значення величини енергії, яка вводиться у розплав. Для цього доцільно використовувати фундаментальний принцип – регулювання за відхиленням. Таким чином, процедура регулювання стабільного збудження рідкометалевої системи електромагнітним полем при кондукційній електрострумовій обробці визначається тільки параметрами джерела струму при конкретній електродній системі. Таке регулювання дає принципову змогу організації сприятливого термодинамічного стану у рідкометалевій системі, за яким утворюються умови покращення її кристалізаційної здатності у напрямку забезпечення ефективної кристалізації литва так, щоб отримати високу якість виливка.
На стадії споживання характеристика якості вже готового виливка вибірково тестується з позицій виробника на бездефектність.
У четвертому розділі наведено результати експериментальних досліджень електрострумової обробки розплаву алюмінієвого сплаву АК7, що їх було проведено для перевірки енергетичного регулювання параметрів розплаву.
Отримані результати показали позитивний ефект обробки у всіх режимах, проте найкращий результат отримано саме при скороченні часу обробки практично у три рази, тобто при суттєвому скороченні енерговитрат.
Розроблено рекомендації щодо проектування технологічних процесів електрострумової обробки масивних провідників у технологіях ливарного виробництва.
