Метод идентификации дефектов на примере "серебристости" на поверхности отливок из термопластов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Метод идентификации дефектов на примере "серебристости" на поверхности отливок из термопластов

А.В. Раев,

А.И. Вальтер

Аннотация

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]. дефект термопласт серебристость

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.

Систематизация литейных дефектов по характерным особенностям

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 захватывает 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 наличие 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 возникнуть в тех случаях, если материал расплава содержит влагу, или летучие вещества, которые при расплавлении переходят в пузырьки газа, которые "размазываются" 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 V-образная полоса (рис. 2, в.).

Рис. 2. Геометрическая форма серебристых полос на поверхности отливок: а - прямая серебристая полоса (увеличение 50х); б - серебристая круглая полоса; в - серебристая V-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 период, когда гранулы термопласта в мешках длительное время находится 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 V-образной полосы. Такой дефект обычно образовывается при выделении летучих веществ из расплава. Обычно такие дефекты образуются 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 размера и мелкого размера по причинам их возникновения.

На рис. 3,а представлена деталь с серебристыми прямыми полосами большого размера. Такие полосы могут возникать при впрыске в форму недостаточного нагретого расплава.

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.

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 рассматриваемого 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 не большого 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 зависимости 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 признаком, 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. СПб.: Изд-во СПБГТУ, 2-е издание 2001 г. - 511 стр.

2. М. Бихлер. Детали из пластмасс - отливать без дефектов. справочное пособие. Изд-во Damag plastservice, 1999 г. - 110 с.

3. Садова А.Н. Проблемы выявления и устранения возможных дефектов в процессе получения изделий из термопластов. Казань.: Изд-во КГТУ. 2009 г. - 123 с.

Размещено на Allbest.ru