Программная система «Атлас литейных дефектов»

Подсистемы являются самодостаточными программными продуктами и могут использоваться отдельно от комплекса. Опишем вкратце разработанные и внедренные в производство следующие подсистемы комплекса «Технолог».

Интегрированная аналитическая система повышения качества чугунного литья (ИАСЛ), позволяющая технологу за счет разработанного визуально-логического блока точно определить рассматриваемый дефект по его морфологическим, геометрическим и другим признакам: виду поверхности, ее цвету, блеску, шероховатости, форме дефекта, месту его расположения и т.д.

После получения от технолога информации о текущем технологическом процессе программа выдает вероятные причины возникновения дефекта. Вероятность определяется по величине отклонения технологических параметров от оптимальных. Результаты анализа выдаются в таблице с указанием причин возникновения дефекта и вероятностного показателя участия этих причин в появлении брака.

Далее программа представляет короткую и расширенную информацию по способам ликвидации рассмотренного дефекта отливки.

Атлас литейных дефектов. Чугун и сталь. Атлас имеет очень емкую информационно-логическую систему по определению дефекта, причин его возникновения и способов ликвидации. Программа содержит две визуально-логические таблицы (классификаторы) по точному определению сложных видов дефектов - газовых раковин и трещин.

В атласе имеются разделы по описанию дефекта и механизма его образования. Освещаются причины возникновения дефекта, при этом особенно подробно сложные дефекты. Система содержит более 300 цветных фотографий дефектов отливок с описанием причин их возникновения и способов ликвидации. Представлены схемы, графики, таблицы (более 200 наименований) с описаниями, позволяющими точно определить направление ликвидации дефекта.

Компьютерное определение дефекта, причин его возникновения и способов ликвидации (ЭКСПЕРТ). С помощью ЭКСПЕРТА технолог быстро определит рассматриваемые дефекты и причины их возникновения. ЭКСПЕРТ содержит визуально-логический модуль определения дефекта по его морфологическим и другим признакам. Определение причин в данной системе выполняет интеллектуальный модуль, который:

— опрашивает технолога по ряду технологических параметров производства в момент образования дефекта;

— предоставляет возможность моделировать влияние причин на возникновение дефекта с выявлением оптимального варианта (по технологическим соображениям) снижения дефектности отливок;

— строит трехмерный (или двухмерный) график влияния причин (или причины) на вероятность возникновения дефекта;

— позволяет определять устойчивый режим изготовления литья к колебаниям технологических параметров.

Моделирование условий снижения газового давления в литейной форме для ликвидации газовых раковин (ГАЗОВЫЙ РЕЖИМ). В программе реализована интеграция с СЛБ-системами для точного определения площадей поверхности стержня и формы любой сложности представленных в твердотельных моделях отливок. В программе реализована разработанная новая математическая модель, позволяющая определить величину газового давления в форме и стрежнях при указанных технологических параметрах заливки металла. При расчете газового режима литейной формы предоставляется возможность моделировать влияние технологических параметров на изменение давления газа.

Моделирование объемного и направленного затвердевания стенок отливки для снижения или ликвидации усадочных дефектов (ЗАТВЕРДЕВАНИЕ). В программе используются сечения твердотельных моделей отливок, которые исследуются в процессе затвердевания залитого металла.

Термические узлы отливки подвергаются расчету на возникающие усадочные раковины, пористости и другие параметры, которые фиксируются в таблице. Программа рассчитывает коэффициенты тепло-аккумуляции облицовочных материалов для каждого выделенного узла отливки. Если облицевать этими материалами стенки отливки, то можно создать объемное, то есть одновременное затвердевание, как в тонких местах, так и в термических узлах. После этого можно провести сравнительные расчеты пористости отливки, результаты которых фиксируются в таблице для сравнения с первоначальными.

В программе предусмотрены расчеты различных по конфигурации холодильников (наружных и внутренних), конусности отливок. Имеется встроенный редактор, позволяющий видоизменять геометрию стенки отливки или достраивать прибыли.

Рассмотренный комплекс автоматизированных систем «Технолог» создан по предложениям литейщиков для оказания технологической помощи в повышении качества литья.

программная система «атлас литеиных дефектов»

В.А. Камаев, д.т.н. Ю.Ф. Воронин, к.т.н.

Производство литых заготовок является достаточно трудоемкой задачей, и ее выполнение возмож-

но при детальном знании процессов, протекающих в литейной форме.

В литейной практике популярны варианты книги «Атлас литейных дефектов» (далее - Атлас), издаваемые в разных странах. В Атласах описываются причины возникновения и способы ликвидации дефектов, приводятся цветные фотографии, облегчающие диагностику брака отливок.

Развивающаяся за последнее десятилетие компьютеризация литейного производства предоставила возможность создать компьютерный вариант Атласа, который содержит на порядок больше информации, чем книга. Кроме того, эта информация постоянно обновляется и пополняется.

Программа «Атлас литейных дефектов» реализована на языке C++ в среде Borland C++ Delphi 7, исходный код содержит 1984 строки. Архитектура программы представлена на рисунке 1. Основная функция электронного варианта Атласа литейных дефектов - предоставить пользователю возможность в удобной форме получить справочную информацию по всем дефектам отливок из железоуглеродистых сплавов.

Созданный компьютерный Атлас содержит в себе файлы визуально-логического определения разновидности дефектов и файлы разработанной концептуальной модели выявления причин возникновения дефектов и способов их ликвидации. Кроме того, в нем содержатся несколько сотен фотографий, помогающих пользователю идентифицировать конкретную разновидность дефекта. Для каждой разновидности дефекта указываются возможные причины их возникновения или комплексы причин, суммарно воздействующие на формирование дефекта.

Информация в Атласе организована в виде html-страниц, которые подгружаются к основной программе через OLE-компонент. Подобная организация предоставляет создателю информационного наполнения без проблем редактировать содержимое страничек в любой программе, например Adobe Dreamweaver. В Атласе предусмотрена возможность настраивать интерфейс пользователя, например, менять размер основного текста или фоновый рисунок и т.д. Это достигается за счет редактирования см-шаблона. Для удобства пользования Атласом предусмотрена функция поиска информации, для этого все странички текстовой информации проиндексированы по принципу поисковой системы. В индексном файле содержатся часто встречающиеся слова и словосоче-

тания с указанием страницы, в которой они обнаружены, количества повторений и текста ссылки на страницу.

Второй основной функцией атласа является возможность добавления собственных примеров дефектных отливок в конец любой информационной части способов их ликвидации. Примеры дефектов организованы в базу данных (рис. 2). База данных содержит информацию с подробным описанием причин возникновения дефектов и примененного способа ликвидации, кроме того, есть ссылка на файл технологической карты. Справочная система Атлас имеет встроенный интерфейс для добавления новых и редактирования имеющихся примеров дефектных отливок и выгрузки данных базы «Примеров дефектов» в файл.

Дефекты 1:М Причины и способы ликвидации Примеры дефектов

Номер дефекта Наименование дефекта Описание дефекта Механизм образования Расположение Фотография дефекта Номер примера Номер причины Фотография 1 Фотография2 ФотографияЗ Фотография4 Описание технологии Технологическая карта Несоблюдение технологии Ликвидация дефекта нных

Номер дефекта Номер причины Название причины Способ ликвидации Номер примера дефекта

Рис \ 2. Структура базы да «Примеры дефектов»

Так как программа содержит ценную информацию и является коммерческим продуктом, авторами предусмотрена защита от несанкционированного использования. Перед пересылкой информационного наполнения на конечную машину пользователя все страницы текста шифруются с использованием серийных номеров жесткого диска и операционной системы пользователя. Запуск программы и дешифрация информации происходит после обнаружения регистрационного кода, выданного распространителем этой программы.

При создании Атласа были решены следующие задачи:

— сложные виды дефектов (раковины, трещины и др.) представлены всеми разновидностями с присущими им характеристиками;

— при затруднении классификации сложных дефектов предусмотрена помощь в виде визуально-логической последовательности их точного определения. В качестве определения дефектов использовалось физическое состояние поверхности (гладкость, блеск, цвет), форма дефекта, его расположение и т.д.

— предусмотрена возможность пополнения атласа новыми фотографиями дефектных отливок, характерных для предприятия с описаниями;

— каждая сложная причина возникновения дефекта сопровождается цветной фотографией дефектной отливки с описанием причины возникновения и способа ликвидации.

Разработанный и используемый на заводах России «Атлас литейных дефектов» является информационно-логическим пособием литейщику. Он позволяет без труда правильно классифицировать сложный дефект отливки и, следовательно, определить правильное направление изучения причин его воз-

Рис. 1. Архитектура автоматизированной системы «Атлас литейных дефектов»

никновения и способов ликвидации. В процессе разработки и испытания Атласа было установлено, что после его детального изучения значительно повышается квалификация литейщика, который может не только ликвидировать дефект, но и предупредить его возникновение.

На автоматизированную систему «Атлас литейных дефектов» получено свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ № 2007612466 от 9 июня 2007 г. Правообладателем является ООО «Инжиниринговый Центр «Информатизация литейного производства» (г. Волгоград).

моделирование процесса остывания отливок

в литеЙноЙ форме

Д.Ю. Куликов, Ю.Ф. Воронин, к.т.н.

При затвердевании отливок в литейной форме происходят процессы, оказывающие влияние на возникновение усадочных дефектов, коробление отливки, образование трещин и т.д. Скрытность течения процесса отверждения накладывает свои отпечатки на сложность управления им и затрудняет возможность ликвидации возникающих дефектов отливок. Распространяющиеся компьютерные программы зарубежного или отечественного производства довольно подробно рассматривают процесс заполнения металлом литейной формы, протекающий процесс отверждения отливки, определения в различных местах отливки ориентировочной плотности металла и т.д. (SolidCast, ЬУМПоПолигон).

Перед авторами стояла задача разработки более простой автоматизированной системы, позволяющей не только моделировать процесс отверждения отливок, но и ликвидировать возникающие дефекты, приводить прибыльные части литниковой системы к оптимальному варианту и пр.

Учитывая требования литейщиков к разрабатываемым компьютерным системам в части простоты использования, их замечания и предложения по комплексу рассматриваемых задач, программа должна отвечать следующим требованиям.

1. Обладать быстродействием при решении задач.

2. Использовать для исследований как твердотельные модели отливок, так и построенные простым графическим способом сечения стенок отливок.

3. Иметь возможность быстро достраивать или видоизменять некоторые нетехнологичные узлы отливок или элементы литниковой системы, питающие отливку.

4. Содержать достаточное количество расчетных модулей для определения параметров усадочных раковин, пористости, внутренних, наружных или угловых холодильников и др.

5. Моделировать условия затвердевания стенок отливок с цветовым отображением центральной части тепловых узлов отливок.

6. Рассчитывать коэффициенты теплоаккумуля-ции формообразующих материалов или холодильников для создания объемного или направленного отверждения стенок отливок.

7. Моделировать процесс объемного или направленного отверждения стенок отливки с исполь-

зованием прибылей для выявления наиболее эффективных приемов снижения усадочных дефектов.

8. Проводить расчет параметров усадочных дефектов до создания объемного или направленного отверждения и после него. Расчет вводится для определения эффективности проводимых исследований.

9. Компьютерная система должна быть проста в использовании, доступна для работы в цеховых условиях рядовым технологам, содержать технологическую информацию по эффективным приемам снижения усадочных дефектов.

Процесс остывания и последующего отверждения отливки происходит в результате теплообмена между залитым металлом и смесью, облицовывающей стенки отливки. Стенки отливки могут быть облицованы как одной смесью, так и несколькими. Их выбор в зависимости от теплоаккумуляции каждой из них, их расположения по отношению к различным областям отливки обусловливает направленность процесса отверждения отливки.

Наша задача - визуально показать течение процесса объемного или направленного отверждения стенок отливки при параметрах, задаваемых пользователем. На основе проведенного расчета определить для каждой выделенной пользователем области значение параметра теплоаккумуляции облицовочной смеси, обеспечивающее одновременное отверждение этих областей, несмотря на различие их форм.

Основная формула, используемая при расчете толщины затвердевшей области, известна в литературе как закон квадратного корня и была использована для обработки многочисленных экспериментальных данных:

х = К7т ,

где х - расстояние изотермы кристаллизации от поверхности тела (толщина твердой области) в зависимости от времени т от начала процесса отверждения отливки; К - коэффициент затвердевания.

Для нахождения коэффициента К в литературе предлагалась следующая формула:

К

1,158 • Ткр • Ьф ур

где Ткр - температура кристаллизации заливаемого металла; Ьф - теплоаккумуляция литейной формы;