CC BY
11
УДК 621.35
Трунова М.В. студент магистратуры кафедры Технической кибернетики ФГБОУ ВО" Уфимский Государственный Авиационный Технический Университет"
Россия, г.Уфа
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ПОКРЫТИЯ В ХОДЕ ПРОЦЕССА ПЛАЗМЕННО-ЭЛЕКТРОЛИТИЧЕСКОГО
ОКСИДИРОВАНИЯ
Аннотация:В статье рассматривается особенности процесса плазменно-электролитического оксидирования, а также способ определения толщины покрытия в ходе процесса.
Ключевые слова: плазменно-электролитическое оксидирование, управление технологическими процессами, оксидирование, автоматизация.
Trunova M. V. undergraduate Department of Technical Cybernetics FSBEI HE "Ufa State Aviation Technical University "
Russia, Ufa
METHOD FOR DETERMINING THE COATING THICKNESS DURING THE PLASMA-ELECTROLYTIC OXIDATION PROCESS
Annotation. The article discusses the features of the process ofplasma electrolytic oxidation, as well as a methodfor determining the thickness of the coating during the process.
Keywords: plasma electrolytic oxidation, process control, oxidation, automation.
Развитие современной промышленности требует разработки новых методов получения покрытий, которые позволяют существенно повысить спектр эксплуатационных свойств алюминиевых сплавов. В настоящее время большое внимание уделяется поверхностному модифицированию сплавов, так как свойства изделий в большинстве случаев определяются характеристиками поверхности и приповерхностного слоя. Значительный интерес вызывают
технологии, которые позволяют получать твердую износостойкую
оксидную керамику с хорошей адгезией. К их числу относится и метод плазменно-электролитического оксидирования, который является одним из эффективных и интенсивно развивающихся методов модификации поверхности металлов.
ПЭО-покрытия представляют собой керамику сложного состава. Покрытие при плазменно-электролитическом оксидировании образуется за счет окисления поверхности металла, при этом формируются оксидные и гидроксидные формы этого металла. С другой стороны, покрытие растет за счет включения в его состав элементов из электролита. Элементы электролита входят в покрытие в виде солей, оксидов и гидроксидов сложного состава. При необходимости технология ПЭО позволяет ввести в покрытие любой нужный химический элемент.
Металл считается наиболее популярным строительным материалом, который обладает массой преимуществ: дешевизна, прочность, долговечность и доступность. Но есть и недостатки: часто происходят окисления, коррозия, появляется ржавчина, и внешний вид металла портится в худшую сторону [1].
К покрытиям на металлических изделиях предъявляют высокие требования . Причем в зависимости от условий эксплуатации изделий спектр предъявляемых к покрытиям требований чрезвычайно разнообразен. Это и защита от коррозии, от воздействия агрессивных сред, ионизирующих излучений, защита от биологического обрастания, каталитическая или биологическая активность, пористость, гидрофобность или гидрофильность, стойкость к механическому износу, отражательная способность, декоративные свойства [2].
Результатом действия плазменных микроразрядов является формирование слоя покрытия, состоящего из окисленных форм элементов металла основы и компонентов электролита. В зависимости от режима плазменного электролитического оксидирования и состава электролита можно получать керамические покрытия (антикоррозионные, антинакипные, противоизносные, биоактивные, биоинертные, антифрикционные) с уникальными характеристиками и широким спектром практического применения .
Широкое внедрение в производство плазменно-электролитических процессов неразрывно связано с их автоматизацией. При автоматизации необходимо учитывать, что процесс ПЭО проводится при высоких напряжениях, в ходе обработки необходимо контролировать заданный режим работы установки, осуществлять сбор и обработку информации о ходе процесса для регулирования времени. Необходимо решать задачу контроля толщины покрытия, решение которой затруднено из-за невозможности прямых измерений толщины поверхностного слоя детали в ходе обработки. Указанные особенности требуют проведения косвенных
измерений для расчета текущей толщины покрытия для принятия решения о завершении системы управления технологическим процессом ПЭО.
В [3] разработан способ определения толщины покрытия в ходе процесса плазменно-электролитического оксидирования по оптическим характеристикам. Оптический спектр излучения микроразрядов демонстрирует снижение интенсивности линий материала подложки Al 396 нм и рост интенсивности линий компонентов электролита Na 589 нм. Физически это объясняется тем, что с увеличением времени обработки количество микроразрядов существенно уменьшается, но средний размер и яркость отдельных вспышек увеличивается, а в связи с ростом толщины покрытия доля излучения, соответствующая материалу подложки, уменьшается [3].
В своей работе предлагаю способ измерения толщины покрытия в ходе процесса плазменно-электролитического оксидирования по оптическим характеристикам с применением нейронных сетей.
Физически сущность способа объясняется тем, что в начале процесса, когда микроразряды многочисленные, но небольшие по размеру, в спектре преобладают линии материала подложки. Далее, с ростом оксидной пленки, число микроразрядов значительно снижается, но увеличивается их средний размер и мощность. Энергии этих микроразрядов становится достаточно для ионизации компонентов электролита, что проявляется в росте интенсивности соответствующих линий. При этом интенсивность ионизации подложки снижается в связи с ростом толщины покрытия.
После проведении оксидирования, были получены данные , которые обрабатываются в пакете Neural Networks Toolbox. Пакет Neural Networks Toolbox (нейронные сети) содержит средства для проектирования, моделирования, обучения и использования множества известных парадигм аппарата искусственных нейронных сетей, от базовых моделей персептрона до самых современных ассоциативных и самоорганизующихся сетей. Входными параметрами являются спектральные линии излучения детали Al 396 нм, спектральные линии излучения Na 589нм компонентов электролита, в качестве выходного параметра- толщина покрытия.
С помощью нейронной сети реализована возможность контроля толщины покрытия в ходе проведения ПЭО. Техническим результатом является повышение точности определения толщины оксидного покрытия для своевременного прекращения процесса плазменно-электролитического оксидирования, что приводит к экономии энергии и сокращению брака.
Использованные источники:
1. Преимущества оксидирования стали и методы обработки [Электронный ресурс]. - Режим доступа URL: https://gidpokraske.ru/spetsialnye-
materialy/obrabotka-metallicheskih-predmetov/oksidirovanie-stali.html (Дата обращения: 11.06.2020).
2. Особенности образования и некоторые свойства покрытий /Руднев В.С., Гордиенко П.С., Курносова А.Г., Ковтун М.В., 1995. - 180 с.
3. Автореферат Горбатков М.В. «Информационно-измерительная система контроля толщины покрытия».[Электронный ресурс]. - Режим доступа URL: тhttps://www.ugatu.su/media/uploads/MainSite/Science/dissovet/ 02/2019/GorbatkovMV/autoref_GorbatkovMV.pdf (Дата обращения: 11.06.2020).
