КОМПЬЮТЕРНЫЙ АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛОВ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ

ражаются р3 и р4:

Рз = 5 + р5, (8)

р4 = 5 - 2р5. (9)

Задаваясь значениями р5 от нуля и выше, найдем возможные решения:

р5 = 0, Рз = 5, р4 = 5, р5=1, р3 = 6, р4 = 3, р5 = 2, р3 = 7, р4=1.

Еще одно решение можно реализовать следующим образом. Коленчатый вал установить в обычные подшипники, т.е. в пары р5, а шарнирные соединения коленчатого вала с шатунами выполнить квазисферическими.

Для комплексного решения задач конструкторского и технологического обеспечения функционального качества механизма соломотряса в конкретных условиях его эксплуатации необходимо сформировать его динамическую модель. Эта модель должна выражать закономерности функционирования механизма при наложении всех воздействующих факторов. Модель должна учитывать влияние среды эксплуатации и геометрических погрешностей элементов механизма, вызванных погрешностями изготовления. Данная модель даст возможность прогнозировать необходимые показатели назначения и надежности в зави-

симости от погрешностей изготовления и внешних факторов.

Выводы:

1. Существующая конструкция золомотряса содержит 15 избыточных связей, что ведет к значительным знакопеременным нагрузкам и деформациям коленчатых валов и клавиш.

2. Предложены новая схема соломотряса с одной избыточной связью и методика выбора схем соломотряса.

3. Намечены основные направления повышения надежности соломотряса при конструировании и производстве.

Литература

1. Решегов Л.Н. Самоустанавливающиеся механизмы: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1985. - 272 с.

2. Дворников Л.Т. Начала теории структуры механизмов. Учеб. пособие, Сибирская Государсшеннан трно-металлургическая академия. - Новокузнецк, 1994. - 102 с.

3. A.C. 950237 СССР, М. Кл.З А 01 F 12/30. Соломотряс / Л.Н. Решетов, В.В. Каганова, Б.В. Шумаков (СССР). - № 3260982/30-15; Заяв. 16.03.81; Опубл. 15.08.82. Бюл. №30.

Компьютерный анализ структуры материалов

Ю. П. ЕГОРОВ, доцент, канд. техн. наук, О. М. УТЬЕВ, ассистент, И. В. МАРТЮШЕВ, студент, ТПУ,

г. Томск

Количественная оценка параметров структуры материалов является одной из задач в исследовательских работах по определению влияния технологических факторов и различных видов обработки материалов. Такая оценка может быть проведена как для видимой плоскостной микроструктуры, так и для пространственного строения [1].

Наибольшей трудоемкостью в оценках структуры является первичный замер геометрических параметров с'руктурных составляющих. Ранее, до появления ПЭВМ, существовали дорогостоящие установки типа ЕРЮиАЫТ для автоматического структурного анализа. С развитием цифровой техники появилась возможность проводить исследование с гораздо большей производительностью и меньшими затратами на оборудование [2].

В настоящей работе предлагается программный продукт для автоматического структурного анализа., позволяющий использовать ПЭВМ, цифровой фотоаппарат (или сканер) и микроскоп.

В цифровом виде исследуемое изображение представляется в виде большого количества точек - пикселей, с величиной яркости от 0 до 255 по каждой цветовой компоненте. Для черно - белого изображения 0 соответствует абсолютно черному цвету, а 25 - белому. Непосредственно файл содержит коды цветов пикселей и координаты пикселей. Программа извлекает коды цветов, сравнивает с заданными пользователем значениями и, в зависимости от результата, добавляет к банку данных белой, либо черной фазы. Так собирается информация о количестве черной и белой фазы, процент серой фазы вычисляется как остаток. Гистограмма же белой или черной фазы получа-

ется путем линейного поиска одноцветных цепочек пикселей, с вычислением их длины и последующей сортировкой по размерам. Сканирование изображения ведется в горизонтальном направлении по всей заданной площади изображения, в котором пиксели дгя белой и черной фазы (порядка нескольких десятков тысяч) сортируются и суммируются.

Интерфейс программы (рис. 1) представлен окном выбора каталогов, списком файлов, полями вывода результатов обработки, линейками задания уровня сигнала для белой и черной фазы и т. д. Программа имеет ряд настроек, которые, например, позволяют строить гистограмму по белой или черной фазе (рис.2), задавать пороговые значения уровня яркости фаз, изменять коэффициент увеличения изобоажения.

Для практического проведения компьютерного анализа структуры выполняется следующий порядок действий:

1. Подготовка микроструктуры для фотографирования.

2. Съемка микроструктуры цифоовым фотоаппаратом, видеокамерой или сканирование с готовой фотографии.

3. Запись цифровой информации о структуре на винчестер ПЭВМ

4. ПОВЫШОНИО KQ4CCTDQ ИЗОбрОЖСНИЯ С ПОМОЩЬЮ фЭ-

фических программ (Adobe Photoshop, Corel Draw и т.д.)

5. Настройка программы для расчета соответствующих структурных составляющих и проведение структурного анализа

Результаты структурного анализа выводятся как в текстовый файл, так и в файл Excel для дальнейшей обработки пользователем.

СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ

B&W3.0

£айл Установки Помощь

Необходимо выбрать 24 или 3 битную картинку без сжатия доя расчета!!!

Выбор Файла

Выбор каталога

'i, iv Шл.'ж

НКйг яВ

ЗвДЕД^ДИзображение для расчета^

ÄC:\ и

QBackUp

DC-Media

Г~| Downloads

О Microsoft Office

CjNBGCIeanRR

СЗ Piogram Fies □SUPERVOC

С1TEMP □ TMP

OtooJs —

□ VC

E3W98RUS.SP2 zi

Ко; 1ичес1 во сье i ЯОй Средний ми оме i р

Фазы частиц (мкм)

р [О Количество темной

Выбор типа Файлов Выбор диска

jТочечные рисунки í'.bm jrj \ О с: (SYSTEM]

Кликнув по картинке вы можете получить уровень яркости цвета в том месте где вы кликнули;

Фазы

Дисперсия

Количество промежуточной (серой) фазы Ко5ффициекг ^иации

- '|о "

Светлее белая Фаза (Цвет: 200)

И

Темнее черная Фаза (Цвет; 60)

1 I

J

jJ J

CZ^äil Ij Очистить

Расчет Выход

Рис. 1. Интерфейс программы

BS.W3.0 СЛЛитой 5 увел8(6-5см).Ьп»р

т вез

Файл ЩШ

Помощь

Необходимо выбрать 24 или 8 битную картинку без сжатиядля расчета!!'

Гистограмма для белой Фазы.

7 8 9 10 Интервал

Количество светлой Средний диаметр

Фазы частиц (мкм)

_ __

Интервал(мкм| ~¡t¡) jj

2,38% Jgj3,139

Количество темной

Количество про»не-жуточной (серой) Фазы Коэффициент вариации

i-

Светлее белая Фаза (Цвет: 200)

Щ

Темнее черная Фаза (Цвет: 60)

из

j 74,24 Z

10,826

J J

Вернуться

{.............._Выход__........I

Рис. 2. Окно программы с результатами анализа и участка структуры

№ 3 (20) 2003

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СМП

Таблица

Белая фаза (карбидная) - 14%

Черная матрица - 46%

Серая матрица - 40%

Средний размер 2,89 мкм

карбидов

Дисперсия 5,62

Коэффициент вариации 0,8

Количество

Интервал (мкм) частиц в

интервале

0-1(1) 4968

1-2(2) 1495

2-3(3) 649

3-4(4) 357

4-5(5) 272

5-6(6) 205

6-7(7) 100

7 - 8 (8) 43

8-9(9) 15

9-10 (10) 13

Рис. 3. Микроструктура литого сплава

К достоинствам предлагаемого программного продукта можно отнести его относительную дешевизну и простоту (программа русскоязычна и имеет подробную документацию).

В качестве примера, в таблице приведены результаты структурного анализа литого инструментального сплава железа с углеродом и ванадием, микроструктура которого приведена на рис.3. Время проведения анализа структуры составилоЗб сек. Список литературы.

1. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. - М.: Металлургия, 1976. - 270с.

2. Цифровая микроскопия: Материалы школы-семинара. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2001.91с.

Проектирование и производство сменных многогранных пластин с улучшенными стружколомающими свойствами

М. А КОРЧУГАНОВА, доцент, канд. техн. наук, А. В. ПРОСКОКОВ, ассистент,

филиал Томского политехнического университета,

г. Юрга

В настоящее время существует много способов изготовления сложной формы передней поверхности СМП. Наиболее распространенным является прессование в фасонной прессформе во время изготовления. Однако данный способ можно реализовать только на инструментальных заводах или в крупных инструментальных цехах. Поэтому наиболее простым и доступным в машиностроительном производстве является способ получения уступов и канавок на передней поверхности СМП путем затачивания. Основным принципом при создании формы передней поверхности является обеспечение надежного ломания и дробления стружки на транспортабельные кусочки. Существует несколько таких подходов. Наиболее эффективным, на наш взгляд, является ломание стружки в плоскости ее схода при упоре ее в обрабатываемую поверхность. Из условия соблюдения этого условия была спроектирована модель такой СМП для условий работы с переменной глубиной резания. Полученная поверхность представляет собой сложную линейчатую поверхность, которую можно адаптировать к производству, заменив плоскостью.

Для проверки эффективности предложенной упрощенной формы передней поверхности были изготовлены и испытаны квадратные СМП из твердого сплава Т15К6.

Для удобства изготовления положение затачиваемой

плоскости определяется тремя углами 6, р, у. Значение первых двух углов получается по размерам а, б, г, д (рис.1), а угла у - при построении сечения стружкоформирующей поверхности в направлении схода стружки. Так для обработки стали 20Г резцами с СМП из Т15К6 с геометрией (р=45°, ф1=45°, г =1,2 мм, Э= 0,2 мм/об, I = 0,5-2,0 мм получены следующие значения углов: 8=6°, р=4° и у=5°47'.

Опыты по выявлению стружколомающих свойств проводились на токарном станке с ЧПУ 16К2003С32.

В процессе исследования испытаны два типа пластин -пластина с плоской передней поверхностью, принятая за базовую, и пластина с предложенной формой стружкоформирующей поверхности. Экспериментальные пластины изготовлены доработкой стандартной для указанных выше условий.

На первом этапе проводилось испытание стружкодро-бящих свойств пластин для проектных условий (8=0.2 мм/об. I =0,5-2,0 мм). Они показали, что стандартная пластина дает сливную стружку в форме винтовой спирали, в то время как пластина предлагаемой формы дает исключительно мелкодробленую стружку с высокой стабильностью формы кусочков.

Для полного сравнения стружколомающих свойств спроектированной формы СМП и СМП с плоской передней по-