Систематизация литейных дефектов

Вид материала

Документы

Содержание Ki – признаки систематизации; Vj – Схожие признаки

Подобный материал:

• Кафедра технологии литейных процессов Белов В. Д. Зав кафедрой Быстрое прототипирование, 160.95kb.
• Анализ дефектов промышленных заготовок из легированных латуней, 25.57kb.
• Анализ дефектов промышленных заготовок из легированных латуней, 190.71kb.
• Дефекты роликоподшипников, получаемые при несоблюдении технологического процесса термической, 35.46kb.
• Рекомендации по выявлению дефектов кровель и причин их возникновения. Способы устранения, 538.89kb.
• Хi международная научно-техническая конференция «Неметаллические включения и газы, 33.99kb.
• Использование корреляционных зависимостей при прогнозировании числа вторичных дефектов, 17.41kb.
• «Современные методы контроля качества отливок и полуфабрикатов», 19.3kb.
• Министров Республики Беларусь постановляет:  Утвердить прилагаемую Программу технического, 1088kb.
• Примерная программа дисциплины технологическое оборудование литейных цехов, 94.61kb.

Глава 1. Систематизация литейных дефектов.


§1.1. Система разновидностей литейных дефектов

Процесс проведения анализа и выработка направлений повышения качества литья во многом затрудняется из-за того, что при богатстве эмпирического материала отмечаются существенные трудности в решении проблематики  выявления и ликвидации литейных дефектов. Ведь именно содержательная  систематизация    имеющегося в распоряжении специалиста эмпирического материала создает предпосылки оптимизации процесса повышения качества отливок. Однако сегодня специалисты далеко не полностью получают требуемую информацию.

Одним из требований к повышению качества литья является обеспечение систем­ного подхода, когда технологический процесс производства отливок рассматривается как сложная пространственная динамическая система, состоящая из ряда элементов, опре­деленным способом связанных между собой и с внешней средой. Действительно, технологический процесс воплощается в литейную форму в сборе, которая имеет реальное отображение в пространстве и от технолога зависит в первую очередь качество производимого литья. При слабом знании процессов, происходящих в литейной форме, возможна неверная реализация проекта с возникновением при формирования отливки различных дефектов. Технологический процесс отливки напрямую связан с причинами возникновения брака отливки. Изучение процессов образования дефектов должно осуществляться с учетом всех внут­ренних и внешних связей, взаимозависимости и соподчиненности его отдельных элементов.

Первым этапом построения общей системы диагностики литейных дефектов становится проведение тщательного анализа известных, а иногда и не описанных разновидностей пороков отливок из железоуглеродистых сплавов [1,2]. Существует большое количество систем (технических, производственных, биологических и т.д.), в которых затруднительны определения методов диагностики и устранения дефектов. Это обусловлено большим количеством параметров, определяющих функционирование системы, сложностью, а подчас и невозможностью точного определения их значений, в силу этого неэффективностью точного моделирования поведения системы [3,4].

Каждая система содержит значительный набор негативных факторов, которые при определенных условиях могут создавать предпосылки для возникновения дефектов. В свою очередь каждый дефект имеет присущие только ему характерные отличия. Распознавание этих отличий дает расширенное представление о дефектах, возможности их группировки с дальнейшим определением направлений по ликвидации.

Поскольку дефект отливки может быть иллюстрирован по визуальным признакам, систематизация дефектов может быть представлена в виде корневого дерева, листьями которого являются дефекты, а вершинами - характерные отличительные особенности. Такое представление может быть описано следующим образом:

M={Ki, G}, где

G=(Vj, E)

Ki – признаки систематизации;

Vj – множество групп дефектов j-го уровня;

E – множество связей между группами дефектов.

Обзор литературных данных, опыт работы специалистов и авторов, позволили провести анализ пороков отливок из железоуглеродистых сплавов и создать древовидную схему систематизации 37 разновидностей дефектов по их характерным признакам, подробно описанным в [5,6]. Систематизация литейных дефектов может быть представлена в различных формах. Каждый дефект в группах имеет свои характерные особенности, которые отличают ее от других дефектов. Проведенный анализ разновидностей дефектов дал возможность систематизации и описания отличительных особенностей дефектов. В этой книге рассмотрено 3 формы представления этой систематизации. В табл. 1.1 приведено логическое вербальное описание фрагмента предложенной систематизации в виде трех, схожих по некоторым признакам дефектов в виде раковин. В левом столбце описаны схожие признаки дефектов, которые являются основанием для их систематизации по группам. В частности, это раковины: гладкие светлые блестящие; гладкие окисленные; окисленные, матовые шероховатые. В среднем столбце

Таблица 1.1. Систематизация дефектов отливок по характерным особенностями (фрагмент) Ki
Схожие признаки	Наименование дефекта Vj	Отличительные особенности E
Раковина гладкая светлая блестящая Vi	Раковина газовая светлая локальная	Раковина увеличенная, размером от 5 до 15 мм, располагается в различных местах отливки, форма преимущественно сферическая
	Раковина газовая светлая крупная	Раковина крупная, размером более 15 мм, располагается в различных местах отливки, преимущественно в верхних, имеет сферическую или другую форму
	Раковина газовая светлая подкорковая (ситовидная пористость)	Раковина мелкая, размером от 0,5 до 5 мм, реже более, располагается группами у поверхности отливки на глубине до 5 -7 мм, имеет сферическую, каплеобразную, червеобразную или другую форму (в зависимости от давления газа и температуры металла)
	Раковина газовая светлая рассредоточенная	Раковина мелкая, размером от 0,5 до 5 мм, иногда более, располагается по толщине стенки отливки, имеет сферическую или продолговатую форму.
Раковина гладкая окисленная	Раковина окисленная, сферической формы	Раковина матовая, серо-синего цвета недолитой отливки, сферическая или другой формы, размером более 3мм, располагается в различных местах отливки, и может иметь не одинаковую форму
	Раковина окисленная, приплюснутой формы	Раковина блестящая, серо-синего цвета недолитой отливки с точечными шероховатыми местами, округлая, приплюснутая, размером более 10мм, располагается на горизонтальных поверхностях, отделена от поверхности тонкой коркой металла
	Раковина сферической формы с цветами побежалости	Раковина блестящая, с цветами побежалости, сферической формы, размером более 3мм, располагается отдельно или небольшими группами внутри отливки
Раковина окисленная, матовая шероховатая	Раковина газоусадочная	местами с дендритным рельефом, серо-синего цвета недолитой отливки, закрытая или открытая, неправильной формы, располагается в районе питателей, в термических узлах.
	Раковина усадочная открытая	серо-синего цвета недолитой отливки, открытая, располагается во входящих углах, у питателей, в термических узлах.
	Раковина усадочная закрытая	тёмно-синего цвета, закрытая, располагается в зонах, затвердевающих последними и в области питателей.
	Раковины - усадочная пористость	серо-синего цвета, в виде мелких пористых рыхлот, располагается в термических узлах и в средине утолщённых стенок, является продолжением усадочных раковин

упорядоченную по характерным отличиям дефектов. Они объединены единством цели, заключающейся в полном описании цикла определения и ликвидации дефектов.



Следующая форма представления знаний по выявлению дефектов изложена в виде фрагмента схемы визуально- логического дерева определения разновидностей дефектов по их характерным отличиям. Визуально-логическое дерево идентификации дефектов, представленное на рис. 1.2, построено с использование метода инфологического поиска, которое основано на логически упорядоченном структурировании информации для быстрого определения разновидностей дефектов.

В качестве информации к логическому определению выступают визуальные образы рассматриваемых объектов. В этом фрагменте многоуровневого дерева приведены дефекты, относящиеся к одной группе отличительных признаков – «Раковины». Дерево систематизирует дефекты по состоянию поверхности, ее виду, форме и расположению дефекта. Как известно, этапу идентификации дефектов предшествует этап определения причин возникновения дефекта. В случае неправильной идентификации дефекта причина будет определена некорректно.

Для устранения возможных ошибок идентификации предложены признаки систематизации дефектов, где в однородных группах дефекты объединены по схожим признакам, что позволяет облегчить обнаружение природы их возникновения. Создание многоуровневого дерева позволило выполнить следующее:

• определить совокупность характерных отличий разновидностей дефектов;
  
• объединить дефекты в группы по отличительным признакам;
  
• построить логическое дерево, включающее в себя полное описание характерных отличительных особенностей дефектов для последующей связи с подсистемой причин возникновения дефектов.
  

Для перехода от формального описания дефектов к последующему автоматизированному анализу, необходимо представить полученные результаты в виде определенных моделей представления знаний [10]. В общем случае процесс устранения дефектов сложных систем состоит из трех основных этапов: идентификация дефекта; поиск причин его возникновения; определение способов его ликвидации. Для удобства использования каждую группу дефектов целесообразно представлять в виде отдельной схемы [11,12].

Ниже подробно рассматривается метод идентификации дефектов на примере группы светлых и окисленных газовых раковин, а также дефектов усадочного происхождения.

§1.2. Светлые газовые раковины

Вершиной дерева являются литейные дефекты, которые расположены в группах по схожим признакам, определенным в инфологическом методе. К таким признакам можно отнести цвет, блеск, матовость, гладкость, различного вида шероховатости, геометрическую форму, место расположения, размер, количество и т.д. В качестве примера рассмотрим светлые раковины [13], поверхность которых может формироваться от присутствия водорода, внесенного в металл в следующих двух случаях. Водород, в первом случае, попадает в металл при использования в составе шихты ржавого лома, насыщенных газом ферросплавов, влажных компонентов шихты, недосушенных плавильных и разливочных устройств. При растворении водорода в жидком металле, газ не выделяется, что объясняется способностью его давать пресыщенные растворы. При резком охлаждении металла в процессе заливки в форму, происходит быстрое понижение растворимости водорода и его выделение из пресыщенного раствора в виде газовых пузырьков, образующих впоследствии мелкие газовые раковины, рассредоточенные в объеме металла. По таким схемам образуются газовые раковины со светлой поверхностью, которая формируется в среде водорода без присутствия кислорода. Раковины, расположенные в толщине стенок отливки, имеют светлый вид, но при перемещении к поверхности отливки и соединения с кислородом воздуха, поверхность раковин меняет цвет на темно-синий. Это является характерным отличием таких раковин. Во втором случае, при заливке металла в форму, водород может выделяться при парообразовании из влажных формовочных смесей и стержней, образуя мелкие или укрупненные светлые газовые раковины различной формы, не меняющие свой цвет. Дефекты располагаются под коркой металла и могут образовывать укрупненные подкорковые раковины.




Рисунок 1.3. Пример систематизации дефектов светлых газовых раковин по характерным отличительным особенностям.


Рассмотрим подробнее светлые газовые раковины, которые образуются в большинстве случаев от переувлажненной формовочной смеси или недосушенных стержней. Следует отметить, что такие раковины могут иметь различную форму (сферическую, каплеобразную, свищеобразную) и размеры от 0,5 мм до 5 мм и более. В случае обильного переувлажнения





Рисунок 1.4. Визуально-логическая модель характерных отличительных особенностей светлых газовых раковин с определением их разновидностей.


смеси происходит увеличение раковин, доходящее в ряде случаев до выброса металла в литниковую воронку или по разъему формы. В этом случае дефект отливки называется «Вскип». Для того чтобы ликвидировать газовую раковину, очень важно предварительно определить ее разновидность [13]. Это довольно не сложно выполнить по