Звуковые импульсы улавливают с помощью уникальной установки
Акустико-эмиссионный аналитический комплекс, разработанный междисциплинарной проектной командой ученых Самарского государственного технического университета (СамГТУ), позволит своевременно получать информацию о структуре алюминиевой заготовки, а в случае нарушения технологического процесса – вносить коррективы. Результаты исследований опубликованы в ряде российских и международных научных изданий, в т.ч. в журнале Advances Engineering Research.
От размера зёрен, составляющих структуру металла, зависят технологические свойства металла: 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 если структура сплава не соответствует требованиям нормативной документации, то литое изделие бракуется.
С помощью акустико-эмиссионной установки учёные опорного университета могут прогнозировать формирование структуры в процессе литья слитков, а также образование трещин, шлаковых включений и пористости. Об отклонениях в процессе литья от требуемых параметров ученые 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. Данный код расшифровывается программным обеспечением, разработанным в Самарском политехе.
«Прототип установки был разработан совместно с центром литейных технологий опорного вуза с применением электронного измерительного оборудования компании lcard. Сегодня прототип находится в стадии отладки и дальнейшей апробации на металлургическом производстве. У нас уже есть договоренности о внедрении системы на самарских предприятиях», – говорит руководитель проекта, заведующая кафедрой «Информационно-измерительная техника» СамГТУ Екатерина Ярославкина.
По словам ученых, их разработка особенно актуальна для оборонной, авиационной и автомобильной промышленности.