Способ определения состава трехкомпонентного феррита

СОЮЗ СОВЕТСКИХСО ЦИАЛ ИСТИЧ ЕС КИХРЕСПУБЛИК 19) (111 82240 С 04 В 35/64, В 2 ОСУДАРСТВ Е ННОЕ ЕДОМСТВО СССР ОСПАТЕНТ СССР) АТЕНТНО БРЕТЕНИЯ ределяютения и ф 2 онения ский инсти лии в изджают е ис ице пирин, В,Н,И тическ мпонен олинол льскии инсти ют прогноз зависим зделий от содержан нутри указанного с оптимальным состав опредегодных и вых тельство СССР 35/64, 1965, я компомплекса с содерж кое саиде л, С 04 В нент ТАВЯ ТР нентов, соотоетст о возможному выхо ую нием коммаксимал у годн редста х комп П (;1 1=( ному по формуле сс ит шинам, сеечения выент прогноз выхода г з показателей ка е1 ых по редисотиэго ства. каждом 2 табл симплекс редстави Изобретение о рение окиси цинка при обжиге,железа на операциях помола и т которое не поддается точному р для подбора состава обычно исп так называемую двухгранную тех Согласно такой технологии иэго оается две партии ферритовых и ков, отличающихся по содержани да железа. Для выбора оптималь по электромагнитным параметрам ва из этих двух партий отбирается примерно по 1 кг порошков, из которых изготавливают 6"7 смесей с содержанием исходных порошков в разных пропортся к технологи изготовления ферритов и непосредственно применяется Лля определения химического состава материала, удовлетворяющего требуемым электрона. нитным параметрам.Современные материалы должны иметь высокий комплекс электромагнитных параметров, цто требует воспроизведения химического состава от партии к партии с высокой точностью, Учитывая реальную возмомность изменения химического состава в процессе технологических операций (точность химаналиэов, испаОПИСАНИ ПАТЕНТУ(56) АвторсР 176639, к СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГООНЕНТНОГО ФЕРРИТАСущность. берут смесььных проб смеси исходв, соответствующих веам ребер и точке перере вильного двумерногоавливают из них семь тельных выборок изделий, средние арифметические э средние квадратические о всех показателей качеств полученных выборках, выр мости всех средних арифм значений и средних квадр клонений от содержания к виде неполных кубических намол1 о 22401 20 Таблица 2 Показатели качества Сос ав проб в Гт 7 Н А/м 7,по,мол.Т КО,мол. .;Заказ 2118 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035 Москва, У(-35 Раушская нэб., д, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород ул, Гагарина 101 17,8 17,8 20,8 17,8 159 108 161 163 166 174 0,50,70,70,65цилх. Далее производится изготовление и измерение параметров экспериментальных образцов. По данным изме" рений определяется смесь, удовлетво-, 5 ряющая заданным техническим требова" ниям, и производится ее изготовление из всего имеющегося порошка. Бсли составы исходных двух партий выбраны неправильно, например исходный состав оказался близким к составу одной из Смесей или вообще не попал в промежуток между ними, то дополнительно изготавливается третья партия порошка и операции изготовления смесей повторяются.В описанном способе, принятом в качестве прототипа, изменяется содержание только одной компоненты (РеО ), как оказывающей наибольшее влияние на 20 параметры меррита. Однако, как показывают эксперименты и расчеты на качество получаемых иэделий существенное влияние оказывает содержание и других компонентов состава, например 25 окисей марганца и цинка, особенно для материалов с экстремально высоки,ми характеристиками, такими как одновременно высокая намагниченность и высокая магнитная проницаемость. 30Задачей изобретения является повышение воспроизводимости свойств ферритовых иэделий другими словами- повышение вероятности изготовления партии продукции с заданными величи- З 5 нами параметров.Технический результат, получаемый при решении задачи, состоит в увеличении выхода годных в серийном производстве, там, где требования к па раметрам иэделий зафиксированы. другой стороны, предлагаемый способ позволяет находить составы трехкомпонентных йерритов позволяющие получать изделия с улучшенной совокуп ностью параметров.Указанный технический результат достигается тем, цто в способе определения состава трехкомнонентного феррита берут семь представительных проб смеси исходных компонентов, соответствующих вершинам, серединам ребер и точке пересечения высот правильного двумерного симплекса, изготавливают из них семь представитель" ных выборок изделий, определяют сред. ние арифметические значения и средние квадратические отклонения показателей качества изделий в полученных выборках, выражают зависимости всехсредних арифметических значений исредних квадратических отклонений отсодержания компонентов в виде неполных кубических полиномов, определяютпрогноз зависимости выхода годных изделий С от содержания компонентоввнутри указанного симплекса и считают оптимальным состав с содержаниемкомпонентов, соответствующих максимальному значению С, определяемомупо формуле где С; - прогноз выхода годных покаждому иэ Е показателейкачества.В результате анализа экспериментальных данных авторами установлено:1. Зависимость между показателем качества изделий, изготавливаемых на основе трехкомпонентных оксидных магнитных материалов, У,и относительным содержанием каждого компонента Х Х , Хз может быть с достатоцной точностью описана полиномом (неполной кубицеской моделью (4, с. 95):у; =М,;Х, +ОХ,+Ю, Х,+ Здесь: у; - среднее арифметическоезначение показателя качества У, в рассматриваемойпартии (выборке) д1, М где Е - количество показателей, характеризующих кацество данного изделия.2. Зависимость между средним квадратическим отклонением показателя качества 1, в данной партии (выборке), Б; и величинами Х Х Х также с достаточной точностью может быть описана неполной кубической моделью: 1З; =.Х, +,; Х, +Х, +" с одной стороны, гипотезы обадекватности моделей вида (1) и (2)(4) Следоваизделии по определяетне отвергаются, поскольку соответст-вующие рассчитанные значения Г-критерия в проведенных экспериментах не превышают табличного значения Г-критерия при уровне значимости О = 0,05,5с другой стороны, величина существенно возрастает при переходе описания зависимостей у;(Х, Хг, Хз) и Б;(Х, Х, Ха) от моделей первого порядка к неполной кубической модели ( 41, с. 192 195) , при переходе же к моделям более высокого порядка величина й практически не изменяется. 15Установленные и описанные выше закономерности позволяют утверждать, что для определения семи коэффициентов в каждой из зависимостей (1) и (2) необходимо изготавливать семь 20 О(- 1г, Уг 1 О 1 1 г 1 4 У 42 2 У 1, К =4 у,.; -2 у Мг, =4 уга, -2 уг, Оюь 1 27 У 1 г 2 Лналогично, обозначив средниеквадратические отклонения показателякачества У, в соответствующих точкахгп После того, как определены коэффициенты моделей (1) и , для любой точки внутри рассмотренного симплекса может быть рассчитан прогноз выхода годных иэделий Г, по показателю качества У., Известно 61, что параметры ферритовых изделий в производственных партиях распределены по законам, с достаточной точностью близким к нормальному. Следовательно С определяется по формуле 1,71: О Ч2Я;у50(5)Я1 где ф - функция Лапласа,У к,У в- нижняя и верхняя границыполя допуска показателя качества У;,При поиске оптимума уравнения (1) и (2) строят только для независимых показателей качества (зависимые вы 01 бпредставительных проб трехкомпонентной смеси таким образом, чтобы состав этих проб соответствовал вершинам, серединам ребер и точке пересечения высот правильного двумерного симплекса (41, с.191). Тогда, обозначив отклики (средние арифметические значения показателей качества У; в выборках изделий, изготовленных из смеси соответствующего состава); у1 ф уг , у, - для составов, соотеетствующих вершинам симплекса у, у 1 . г - для составов, соответствующих серединам ребер, и у, - для состава, соотве гствующего точке пересечения высот правильного двумерного симплекса, значения коэффициентов зависимости (1) определяют из соотношенийУг ) + З (У, + Уг, + У) симплекса 5, Бг; и т.д. до Бг,коэффициенты зависимости (2) определяют из соотношений:1 Яг;) +3 (, +Б +Б ражаю 1 друг через друга), тельно общий выход годных всем показателям качества ся по формуле: П р едла га емый способ может быт ь осуществлен следующими приемами.1, Из имеющихся партий сырья для трех компонентов феррита изготавлива" ют семь представительных проб смеси этих компонентов таким образом, чтобы три пробы соответствовали по своему составу вершинам правильного двумерного симплекса, внутри которого находится состав с оптимальными свойствами, три пробы соответствовали серединам ребер, а одна проба - точке пересечения высот указанного симплек. са.2, Из семи проб по действующей технологии изготавливают семь представительных выбсрок изделий.3. Измеряют все К показателей качества У; каждого иэделия в выборках.Рассчитывают соответствующие средниеарифметические значения у и средниеквадратические отклонения ь; в выборках,4, По формулам (3) и (4) определяют коэффициенты уравнений (1) и (2),5. Выбирают шаги ЬХ, и Х, с которыми рассматривают влияние изменения компонентов Х, и Х соответственно на величины у; и Я;. Ха - Х дПусть.Х,Хащю - Х= иХ Рй- и,15 где Х , Х , - соответственноОМмаксимальное и ми- Онимальное содержание компонента Х3в изготовленныхпробах.6. Проводят (численно моделируют) 25на симплексе (и, - 1 + и, - 1) линий, параллельных двум ребрам симплекса, и с помощью соотношений (1),(2), (5) и (6) определяют прогнозывеличины С во всех. точках пересечения этих пиний, а также в и, + п ++ п точках на ребрах симплекса с шагами соответственно АХ Е Х и ЬХ7. Считают оптимальным состав, соответствующий максимальному значениюС, определяемому по формулеМС=,П С;,где С; - прогноз выхода годных по каждому из Е показателей ка- чества Примечание. Оптимальная точка насимплексе может бытьнайдена не полным перебором ряда точексимплекса описанным впунктах 5 и 6, а однимиз известных методовнаправленного поиска( 4 Д% 4. 12) . Однакос помощью современныхЭВМ полный перебор дляпрактических случаевне представляет особыхзатруднений.Подтверждением возможности осуществления изобретения являются следующие примеры: П р и м е р 1, Определение состава марганец-цинкового Феррита.Необходимо определить состав феррита, изготовленного на основе смесиРе 0, ИпО и Епй таким образом, чтобы изделия удовлетворяли требованиямк трем параметрам:начальная магнитная проницаемостьр= от 1500 до 4000,магнитная проницаемость, измеренная на частоте 5 МГц р = от 300 до650намагниченность насыщения 0 .1= от 0,5750 до 0,6100 Тл,В табл, 1 приведены составы семипроб смеси, соответствующие семи точкам правильного двумерного симплекса,и результаты замеров средних арифметических значений у; и средних квадратических отклонений Б; каждого иэтрех показателей качества изделий всеми изготовленных выборках соответственно.На страницах 10 и 11 приведеныраспечатка результатов выбора состава, полученная по предлагаемому способу на 3011. При этом на стр,10:в первом абзаце приведены величины границ допусков для трех параметров;во втором абзаце - состав семипроб (содержание ЕпО не приводится,т,к. эта величина дополняет сумму Х 1и Х 2 до 1 (или до 1003);в третьем абзаце - замеренныепоказатели качества и средние квадратические отклонения;- между третьим и четвертым абзацем приведен вид полиномов (1) и (2),причем У - соответственно - или уили 5в четвертом и пятом абзацах приведены рассчитанные соответственнопо Формулам (3) и (4) коэффициентыполиномов (1) и (2),На стр,10 приведена графическаяинтерпретация используемого симплекса, Из рисунка видно, что в данном1случае и, = 30; п = 60; т,е. выбранные величины5 3 г 6 7 с 430 37 6 - 35 6 60 ЦиФра 0 на распечатке площади симплекса означает, что для данной точки прогноз величины С, по формуле (6)=1 Таблица 1 Показатели качества в выборках Состав проб ИпО,мол. ЕпО,моп.1 вгОэф мол.Ф 2830 425 152 173 2200 3304623 693337 505 3895 - 584 2592 388 56,7 54,7 55,7 54,7 55,7 55,3 35,6 35,6 37,6 35,6 36,6 36,6 36,4 9,7 7,7 7,7 8,7 8,7 7,7 8,3 лежит в пределах от 0 до 10, Цифра1 соответствует прогнозу величины от10 до 201 и т.д.В нижней части стр,11 приведенырекомендации, соответствующие максимальному прогнозу величины С = 84,740434. В данном случае рекомендуетсявыбрать состав: 54,766671 УегО,37,266674 ИпО и 7,966674 ЕпО. При 10этом в третьей снизу строке на стр.11даны прогнозы величин у, и 8 определение по формулам (1) и (2) длятрех показателей качества, а во второй строке снизу на стр,11 - соответствующие прогнозы величины С;, определенные по формуле (5),П р и м е р 2. Определение состава никель-цинкового Феррита,Необходимо опрелелить состав феррита, изготовленного на основе смесиГеО, ИО, ЕпО такии образом, цтобыиэделия удовлетворяли требованиям:9 = от 1500 до 2200; В О3000 Тл,Йс = от 10,4 до 20,0 А/и.25В таблице 2, аналогичной табл,1,приведен состав и результаты обработки семи проб состава.На страницах 13 и 14 приведенараспечатка результатов выбора состава, полученная по предлагаемому способу на ЭВМ, При этом обозначение ирасположение информации аналогичныраспечатке на стр,10 и 11 соответственно,В данном случае оптимальным является состав: 50,43 РегОэ, 18,6 Я 10;31,0% ЕпО. При этом прогноз общеговыхода годных С = 92,637861,Изобретение может быть реализовано в промышленности при изготовлении40широкой номенклатуры ферритовых иэделий,формула изобретения Сгю"об определению состава трехкомпомФйтююго Феррйт 4, ЕЮЮчающий выбор 1 твскольких состайоВ ЮФФи исходных кбмПонентов, изготЖЖййе на основе этой смеси пробных и 4 Дйлий, из" мерение показателей качества иэделий и определение состава феррйта из данных исходных компонентов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что берут семь представительных проб смеси исходных компонентов, соответствующих вершинам, серединам ребер и точке пересечения высот правильного двумерного симплекса, изготавливают из них семь представительных выборок изделий, а после измерений определяют средние арифметические значения и средние квадратичные отклонения показателей качества иэделий в полученных выборках, выражают зависимости всех средних арифметических значений и сред них квадратических отклонений от содержания компонентов в виде неполных кубических полиномоь, определяют прогноз зависимости выхода годных изделий от содержания компонентов внутри указанного сииплекса С и для определения состава феррита сцитают оптимальный состав с содержанием компонентов, соответствующий максимальному значению С, определяемому из соот- ношения где С, - прогноз выхода годных по каждому из показателей качества. 648 97 0,578 0,0116 330 50 0,600 0,0120 450 67 0,588 0,018 715 106 0,593 0,019 481 72 0,60 0,0120 634 95 0,581 0,0116 588 87 0,582 0,06182240 12 ИЛССИВ: МИ ИУСТИОИЛЕ(Ш 3(ЛЧКНИЯ ГРЛ 1(Ц 1 ЖНЯЯ В("РХНЯ Н ЛРЛ 14 ЕТР 3 П( 1500 4000 И 5 300 650 Ид575 61 КООРДЛТЫ ТОЧЕК ЭКСБРИИЕ(ТЛО(ИТ 547 56.7 54 е 7 55 е 7 54 е 7 55 е 7 55 3 3(ЛЧЕИЯ 1(ЛРЛМРТРОО И СРе ПИе ОТКЛОНЕНИЙ Б ЭКС(1 ЕРйБКТАХ 0 еТ М3 5 И 58 ЬУ ЪЦЗ В В)4 ЧСПИЯХ ИСПОЯЬЭОВЛ(Ы РЕГРЕССИОЕШВ (ОЛИНОМЯ ВИДА ХХг+В 5 Х 1 ХЗ+БбхгХЗ+В 7 Х 1 Х 2 ХЭ М 5 Ид т=вХ 1+вгхг+вЗХЗ+в 4)с 4)4 И 1)С 1 500 Э 000 10.4 ЕСООРДИЕ) ЛЕЕс) ТОЧЕС ЭНСЕЕЕРИМЕЕЕТЛ Х 1 0 НТ 492 522 432 507 49,2 507 с О ЭЕЛЧЕНИЯ Е)АРЛМЕТРОБ И СРЕИ. ОТНЛОЕЕБЕ)ЕИ В ЭНСПЕРИЛЕНТАХО) Е Ед. МЦ МЯ ВБ Е 3)1 НС Е)С Я5 В И)ЧСЯЕ)ИЯХ ИСРс)ЬЭОЕЗЛ)Я РЕГРЕССИОШ)ЬЕЕ Е)ОЛ:1 НОМЫ ВИДАУ="1 х) и Х 2 вЭ"хЭ В 4 х 1 Х 2 в 5 х 1 хэ ИХ 2 хэ+в 7 х 1 х 2 хЭ , гДЕ18 1822401 МЛССИВ; И гЛ ( ПРОДОЛЖГП ПЬ ) 1 СООРДИНЛТЫ ВЕРШИН СИМПЛЕ 1 ССЛ (М) ВЕРШИНЛ 1 е Х 1= 49.2 Хг= 17.0 ВЕРШИНА 2 : Х 1= 52.2 Х 2= 1(.0 ВЕРШИНЛ 3 Х 1 49 е 2 Х 2= 20. 0 ООРДИНЛТЛ ВЕРШИНА 1 ВЫЧИСЛЕНИЕ ФЛ 1 СТИЧЕС 1 СИХ 1 СООРДИНЛТ ТОЧЕ 1 С Х 1(%)= 49,2 + , к-,05,1 хг(Х)= 17.8 + о х + ,о 5 ,т хэ(ь)=100-х -хг РЕ 1 СОМЕНДУЮ: 1= 20 д=6, 11 РИ ЭТОМ Х 1(%)= 50 еЛ Х 2(Ж)= 10,6 ОЖИДЛЮ ; МБ М 1 Б Бй ХЭ(%)= Э 1 НС НСЗ.6 Э 12 е 4 186 ЭЭ 87 173 СРЕДНИЕ 1831ВГ (Х) 9 Э ОВЩИИ ВЫХОД ГОДНЫХ (Х)= 92.6 Э 706 0 11 1122 011 2 Э3 0011234000122345000012345556 0000112345 ббб7 0000012345666668 000001234566777779 0000011235567777(77 ПРИМЕР:10 000001223556770008771: 1=1011 00000 2345667(0000001(7Ю=ЭО12 000011234566700000000077713 00011234456778000800800077714 0112234456611 0000090000000771122334456 Ю 000099999000000171616 ЭЭ 34455667708808999999000808(776617 4455566777000009999999000000717766618 455666777088089999999990080801776665519 56667777888809999999999000000(77766655420 6667778008009999999999000080077776665554421 6777788008899999999999080080(7777666555444322 777088888999999999999000000077776666555444 ЭЭ 223 708888889999999999908800800777766665554443322224 788088888999999988080080087777766665554444332221125 78888088080000080008888877777766666555444 ЭЭЭ 222111026 77788088088880000008007777777666665555444 ЭЭЭггг 111 ООО27 777777777777777777777777777666666555544443332221110000020 56666666777777777777776666666665555544443333222211100000029 344555555566666666666666666555555554 ч 31 Л 122311 ОСХРЕ ООг .:Зф СА 44455"1. с 1.5555555(с 144443333222221110000000000Э 1 1ее 1е11ее0 10 20 ЭО 40 50 60ВЕРШИНЛ 2 1 СООРДИНЛТЛ д ВЕРШИНА Э