CC BY
35
УДК 678.073
МЕТОД ИДЕНТИФИКАЦИИ ДЕФЕКТОВ НА ПРИМЕРЕ «СЕРЕБРИСТОСТИ» НА ПОВЕРХНОСТИ ОТЛИВОК ИЗ ТЕРМОПЛАСТОВ
А.В. Раев, А.И. Вальтер
Рассмотрен метод идентификации дефектов, образованных на отливках из термопластов. В основу метода идентификации были положены модели образования и четырехуровневый визуально-логический алгоритм идентификации характерных отличительных особенностей дефекта «серебристость» на поверхности отливки.
Ключевые слова: дефект, серебристые полосы, систематизация, идентификация, алгоритм, модель.
В настоящее время существует ряд технологических систем, с помощью которых затруднительно выбрать оптимальный метод диагностики дефектов. В таких системах собранно большое количество различных параметров, определяющих функционирование системы, но своей сложностью и иногда невозможностью точного определения значения данные системы неэффективны, что приводит к неточному моделированию процесса [1].
Такие системы содержат большой набор факторов, которые создают предпосылки возникновения дефектов при определенных условиях. Каждый дефект в такой системе имеет только характерные для него отличия. При более глубоком изучении данных отличий можно получить расширенное представление о видах дефектов. В результате появляется возможность сгруппировать виды брака и определить дальнейшие действия по их ликвидации.
Наработка экспериментальных и производственных данных позволили провести анализ дефектов отливок, полученных из термопластов, и создать схему 26 разновидностей дефектов по их характерным признакам.
Каждый дефект в определенной группе имеет свои характерные особенности, которые отличают его от других дефектов. В таблице приведено вербальное описание предложенной систематизации нескольких схожих признаков дефектов на примере «серебристости», на поверхности изделий, полученных из термопласта, которые являются основанием для их систематизации по группам.
В среднем столбце описано наименование дефектов, которые объединены в группы по схожим признакам, приведенных в левом столбце. В правом столбце описаны отличительные особенности каждого из дефектов, приведенных в среднем столбце.
142
Систематизация литейных дефектов по характерным особенностям
Схожие признаки
Наименование дефекта
Отличительные особенности
Серебристая полоса прямая среднего размера
Полоса среднего размера от 2.. .5
мм в ширину и от 5.10 мм в длину, расположена в различных частях отливки, преимущественно около места впуска
Серебристая полоса прямая
Серебристая полоса прямая крупного размера
Полоса крупного размера более 5
мм в ширину и более 10 мм в длину, расположена в различных частях отливки
Серебристая полоса прямая мелкого размера
Полоса мелкого размера менее 2 мм в ширину и менее 5 мм в длину, расположена в различных частях отливки
Серебристая полоса круглая среднего размера
Полоса среднего размера каплевидной формы от 2...5 мм в диаметре, расположена в различных частях отливки
Серебристая полоса круглая
Серебристая полоса круглая крупного размера
Полоса крупного размера каплевидной формы более 5 мм в диаметре, расположена в различных частях отливки
Серебристая полоса круглая мелкого размера
Полоса мелкого размера каплевидной формы менее 2 мм в диаметре, расположена в различных частях отливки.
Серебристая полоса У-об-разная среднего размера
Полоса среднего размера У-об-разная от 5.10 мм в диаметре, расположена в различных частях отливки
Серебристая полоса У-образная
Серебристая полоса У-об-разная крупного размера
Полоса среднего размера У-об-разная более 10 мм в диаметре, расположена в различных частях отливки. преимущественно около _места впуска_
Серебристая полоса У-об-разная мелкого размера
Полоса среднего размера У-об-разная менее 5 мм в диаметре, расположена в различных частях отливки
Каждый дефект имеет набор отличительных особенностей, которые позволяют выделять их из других видов дефектов отливок. К таким отличительным особенностям относятся размер, форма, места расположения, количество и др.
Для упрощения идентификации дефекта необходимо выполнить переход от формального описания к последующему автоматизированному анализу. Такой переход можно выполнить представлением полученных знаний в виде моделей. В качестве примера рассмотрим модели образования серебристых полос на поверхности отливок, которые могут формироваться в следующих случаях.
В первом случае серебристые полосы являются следами «размазанного» по поверхности изделия пузырька газа, образовавшегося в результате частичного разложения термопласта при нагревании. Эти следы часто имеют форму буквы V, направленной острием от места расположения литникового канала. Во втором случае излишнее содержание влаги вызывает появление серебристых полос на литьевых изделиях, особенно из таких термопластичных материалов, как полиамиды и ударопрочный полистирол. В третьем случае причиной появления серебристых полос может быть воздух, который захватывается вместе с гранулами и при неблагоприятных условиях не удаляется полностью при пластикации в нагревательном цилиндре литьевой машины. При образовании данного дефекта серебристые полосы - это вытянутые плоские пузыри, внешний слой которых легко отделяется от детали. Подобный дефект наблюдается у многих термопластов, но, главным образом, у ударопрочного полистирола и возникает при впрыске в форму недостаточно нагретого расплава. В четвертом случае появление серебристых полос или пятен обусловлено перегревом материала. В случае неоднородной пластификации термопласта в нагревательном цилиндре литьевой машины в изделии могут оставаться нерасплавленные частицы. Такой дефект в виде пятна, размер которого близок к размеру гранулы, можно увидеть при рассмотрении изделия в «проходящем свете», прозрачность пятна отличается от прозрачности материала, окружающего его. Иногда такую частицу можно различить в виде слабой выпуклости на поверхности изделия. В пятом случае серебристость на поверхности может образоваться при наличии в материале литников, потерявших пластичность и не совмещающихся с основным материалом [2, 3].
На основе разработанных моделей, описывающих возникновение дефекта, создается алгоритм идентификации по четырехуровневой схеме, где на каждом уровне приводятся характерные отличительные особенности серебристых полос. Количество уровней определяется количеством отличительных особенностей дефектов данной группы отливок, представленных в таблице.
На первом уровне рассматривается цвет полос. В данном случае это серебристые полосы на поверхности отливки. Они отличаются от других полос цветом и могут быть быстро установлены при осмотре деталей. На рис. 1 представлена отливка детали «головка датчика» со светлой серебристой полосой на поверхности отливки. Такие виды дефектов могут возник-
нуть в тех случаях, если материал расплава содержит влагу или летучие вещества, которые при расплавлении переходят в пузырьки газа, «размазывающиеся» по поверхности изделия.
Рис. 1. Серебристая полоса
На втором уровне рассматривается различие по геометрической форме полос. Данный дефект «серебристая полоса» может быть представлена, как прямая (рис. 2, а) круглая (рис. 2. б) и У-образная (рис. 2, в) полосы.
Рис. 2. Геометрическая форма серебристых полос на поверхности
отливок: а - прямая серебристая полоса (увеличение 50х); б - серебристая круглая полоса; в - серебристая У-образная полоса
На рис. 2, а представлена отливка «головка датчика» с прямой серебристой полосой. Данная полоса может возникнуть от попадания влаги в расплав. На практике такой вид дефектов часто появляется в зимний пе-
145
риод, когда гранулы термопласта в мешках длительное время находятся на уличных складах. Влага при расплавлении переходит в газообразное состояние, что приводит к образованию рассматриваемого дефекта.
На рис. 2, б представлен дефект «серебристая круглая полоса» на отливке «головка датчика», которая может быть образована при перегреве расплава. Этот дефект чаще всего можно увидеть в виде круглого серебристого пятна. На практике данный дефект образуется в теплое время года.
На рис. 2, в представлен дефект серебристой У-образной полосы. Такой дефект обычно образовывается при выделении летучих веществ из расплава. Обычно такие дефекты образуются при попадании в расплав термопласта различных красителей.
На третьем уровне рассматривается различие серебристых полос по величине. Данный дефект может быть разделен на три размерные группы. На рис. 3 представлены серебристые полосы крупного, среднего и мелкого размеров по причинам их возникновения.
На рис. 3, а представлена деталь с серебристыми прямыми полосами большого размера. Такие полосы могут возникать при впрыске в форму недостаточно нагретого расплава.
а б в
Рис. 3. Различие серебристых полос по величине: а - серебристые прямые полосы большого размера; б - серебристая круглая полоса крупного размера; в - серебристая круглая полоса мелкого размера
На рис. 3, б представлена деталь с серебристой круглой полосой среднего размера. Такой дефект может возникать при попадании пузырьков воздуха, которые не удаляются полностью при пластификации в нагревательном цилиндре литьевой машины.
146
На рис. 3, в представлена деталь с серебристой круглой полосой мелкого размера. Этот дефект в виде круглого пятна обычно возникает в случае неоднородной пластикации термопласта в нагревательном цилиндре литьевой машины.
На четвертом уровне рассматривается место расположения данного дефекта на поверхности отливки. Увеличенные серебристые полосы могут быть расположены в различных местах отливки, серебристые полосы среднего размера могут быть расположены как у впускного литника, так и на поверхности отливки. Серебристые полосы небольшого размера располагаются в основном у впускного литника.
Рассмотренный выше четырехуровневый визуально-логический алгоритм идентификации характерных отличительных особенностей дефекта «серебристость» на поверхности отливки представляет собой совокупность связанных между собой отличительных особенностей элементов алгоритма, а также образует систему, в которой каждая разновидность дефекта имеет набор своих характерных отличий, принадлежащих одной из разновидностей.
Данный алгоритм действий послужил основой для создания компьютерной модели процесса образования дефекта «серебристость» для автоматизированной идентификации дефектов с учетом технологических параметров.
В процессе производства отливок технологические параметры претерпевают частные динамические изменения в различных направлениях от оптимального значения. Математическое описание таких изменений достаточно сложно в связи со сложностью определения возможных изменений параметров технологического процесса.
К таким изменениям можно отнести следующее:
- колебания температуры заливаемого материала и окружающей среды в литейном цехе, колебания температуры нагреваемых и охлаждаемых частей оснастки, колебания температуры сушильных печей;
- колебания давления впрыска, колебания давления образующегося газа в пресс-форме;
- колебания скорости впрыска материала в пресс-форму, колебания скорости нагрева и охлаждения пресс-формы;
- колебания содержания влаги в нерасплавленном материале, колебания содержания газообразующих веществ.
Следовательно, процесс идентификации дефектов и, как следствие, оптимизации качественного литья сводится к изучению моделей (набора технологических параметров), совершенствование и развитие которых определяется анализом экспериментальных и теоретических результатов при их составлении. Исследуя одну и ту же динамическую систему в зависимо-
сти от особенностей учета различных технологических параметров, можно получать различные модели. Эти особенности легли в основу реального моделирования процесса устранения литейных дефектов.
В ходе проделанной работы было выполнено следующее.
1. Проведена систематизация линейных дефектов отливок из термопластов в виде древовидного графа, содержащего характерные отличия дефектов.
2. Проведена группировка дефектов по большинству схожих признаков с целью создания системных построений дефектов отливок с конкретными отличительными особенностями.
3. Разработано описание отличительных особенностей разновидностей дефектов отливок, объединенных единством характерных групповых отличий.
4. С использованием предлагаемой систематизации разработана программа идентификации дефектов по геометрическим, цветовым и другим признакам, позволяющая значительно сократить затраты времени для определения сложных разновидностей дефектов.
5. Разработаны компьютерные модели определения причинно-следственных связей между разновидностями дефекта и причинами их возникновения, позволяющие определять направления поиска и выявлять истинные причины возникновения дефектов в изделиях.
6. Для каждой разновидности дефектов созданы компьютерные модели в зависимости от технологических параметров с причинами возникновения дефектов и способов их ликвидации.
Список литературы
1. Волков В.Н. системный анализ и принятие решений. 2-е изд. СПб.: Изд-во СПБГТУ, 2001. 511 с.
2. Бихлер М. Детали из пластмасс - отливать без дефектов: справочное пособие. 1999. 110 с.
3. Садова А.Н. Проблемы выявления и устранения возможных дефектов в процессе получения изделий из термопластов. Казань: Изд-во КГТУ, 2009. 123 с.
Раев Александр Владимирович, асп., gaamhitamail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Вальтер Александр Игоревич, д-р техн. наук, проф., valter.alekaramhler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
METHOD OF IDENTIFICA TION OF DEFECTS ON THE EXAMPLE OF «SEREBRISTOSTI» ONTHE SURFAAC OO THE CCAST OOTHERMOPLASTICS
A. V. Raev, A.I. Walter 148
The method of identification of defects formed on casts of thermoplastics is considered. The method of identification was based on four-layer model of education and visually logical algorithm identifying characteristic distinguishing features of defect «serebristost» on the surface of the casting.
Key words: defect, silver stripes, systematization, identification, model, algorithm.
Raev Alexander Wladimirovich, postgraduate, gaamhit a mail.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Walter Alexander Igorevich, doctor of technical sciences, professor, val-ter. alekarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 378.14
ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ И РОЛЬ СИСТЕМЫ АТТЕСТАЦИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА В РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
А.С. Савенков
Рассмотрены этапы формирования системы аттестации сварочного производства, расписаны процедуры и доказана необходимость проведения аттестации: персонала и специалистов сварочного производства; сварочного оборудования и технологии сварки.
Ключевые слова: НАКС, аттестация персонала и специалистов сварочного производства, аттестация сварочного оборудования, аттестация технологии сварки.
Сварка давно зарекомендовала себя как один из наиболее прогрессивных способов соединения металлов. Роль сварки в современном мире просто неоценима. Сегодня трудно найти хотя бы одну отрасль производства, в которой не использовался бы этот способ неразъемного соединения металлов. Применение сварочным работам можно найти и в машиностроении, и в строительстве, и даже в здравоохранительной отрасли. Сварка -это важнейший технологический процесс и не последнюю роль в нем занимают сварщики и специалисты сварочного производства. Ведь именно от их квалификации и мастерства зависит качество выполняемых сварных соединений.
Переход России к рыночной экономике в начале 90-х вызвал ослабление государственного надзора за качеством выпускаемой продукции в сварочном производстве и, как следствие, возросло количество аварий на опасных производственных объектах. Для решения данной проблемы Россия нуждалась в независимой системе проверки квалификации сварщиков.
