В Политехе качество металла определяют по «звуку»
Звуковые импульсы улавливают с помощью уникальной установки
Акустико-эмиссионный аналитический комплекс разработан междисциплинарной проектной командой ученых опорного университета. Установка позволит своевременно получать информацию о структуре алюминиевой заготовки, а в случае нарушения технологического процесса – вносить коррективы.
Технологические свойства металла зависят от размера зерен, составляющих его структуру: чем меньше зерно, тем материал более пластичен и подвержен деформациям. Как правило, на современных металлургических предприятиях тестирование готовой продукции занимает несколько часов (подготовка темплета и его механическая обработка, химическое травление, определение среднего размера зерна по анализируемой поверхности). В случае несоответствия структуры сплава требованиям нормативной документации литое изделие бракуется.
С помощью акустико-эмиссионной установки ученые Политеха могут прогнозировать формирование структуры в процессе литья изделий, а также образование трещин, шлаковых включений и пористости. Об отклонениях от требуемых параметров специалисты узнают по звуковым колебаниям, возникающим в процессе формирования литой структуры металла при кристаллизации.
– Сигналы могут быть разные. Все зависит от скорости образования зерен, их размеров и морфологии, – поясняет магистрант института автоматики и информационных технологий Павел Зобнин. – Наша задача – зафиксировать эти сигналы, проанализировать и построить математическую модель зависимости того или иного импульса от изменений, происходящих в структуре металла. Сейчас мы работаем с алюминием, но будем экспериментировать с другими металлами и сплавами на их основе.
Принцип действия политеховского комплекса основан на регистрации и анализе характера прохождения акустических волн в упругой среде, которой является алюминиевый расплав. Оттуда уже в виде напряжения сигналы поступают на контроллер. Полученный цифровой код содержит информацию о структуре металла и расшифровывается программным обеспечением, также разработанным в опорном университете.
– Прототип установки был разработан совместно с центром литейных технологий нашего вуза с применением электронного измерительного оборудования компании lcard, – говорит руководитель проекта, заведующая кафедрой «Информационно-измерительная техника» Екатерина Ярославкина. – Сегодня прототип находится в стадии отладки и дальнейшей апробации на металлургическом производстве. У нас уже есть договоренности о внедрении системы на самарских предприятиях.
По словам ученых, разработка особенно актуальна для оборонной, авиационной и автомобильной промышленности.
