Выборочный контроль качества металлических функциональных материалов на основе когнитивного анализа фотографий микрошлифов
DOI:
https://doi.org/10.14529/ctcr180412Ключевые слова:
металлические функциональные материалы, прочностные свойства, контроль качества, арматурная сталь, параметры зеренно-фазовой структурыАннотация
Рассматривается задача выборочного контроля качества металлических функциональных материалов, которые должны обладать строго определенными и настраиваемыми физическими и химическими свойствами, дающими возможность реализовывать служебные характеристики конструкций и устройств, недостижимые при использовании других материалов.
Предлагается проверять соответствие получаемых потребительских свойств создаваемого материала заданным значениям путем сравнения параметров микроструктуры, определяемым по фотографиям шлифов с помощью автоматизированной информационной системы. Именно проверка микроструктуры является отличительной особенностью производства функциональных материалов. Проверка их свойств на макроуровне производится лишь для подтверждения результатов анализа микроструктуры с целью повышения достоверности проведённого анализа.
Рассматриваемая система поддержки принятия решений является информационно-аналитической системой, и предназначена для информационного сопровождения процедуры контроля качества функциональных материалов на уровне распознавания и расчета параметров образов по фотографиям микрошлифов, а также интеллектуальной поддержки процедуры контроля качества материалов на уровне формирования и применения специализированной базы знаний с возможностью объяснения полученных логических выводов.
В качестве контролируемых величин выступают параметры фазового состава (объемные доли фаз) и зеренной структуры (размеры и степень анизотропии зерен) исследуемого материала. Предполагается, что построение метрик для сравнения комплексной оценки фазового состава и комплексной оценки зеренной структуры осуществляется экспертом материаловедом на этапе построения интеллектуальной системы в процессе разработки технологического процесса изготовления функционального материала в виде правил, которые сохраняются в экспертной системе. Далее полученные метрики будут использоваться на предприятиях по производству функциональных материалов для проведения контроля его качества. Принятие решения о качестве произведенного ФМ является многокритериальным решением, поскольку производится по совокупности результатов одновременного сопоставления целого ряда свойств произведенного материала с критериями, сформулированными его разработчиками.
Приводится демонстрационный пример выборочного контроля качества арматурной стали с заданными прочностными свойствами, получаемыми за счет термообработки материала. Показывается, что путем сравнения значений трех параметров зеренно-фазовой структуры можно контролировать значение твердости исследуемой стали.
Библиографические ссылки
Управление качеством продукции на современных промышленных предприятиях: моногр. / С.А. Федосеев, М.Б. Гитман, В.Ю. Столбов, А.В. Вожаков. – Пермь: Изд-во ПНИПУ, 2011. – 229 с.
Клебанов, И. Концепция развития металлургической промышленности России до 2020 года: докл. / И. Клебанов. – http://www.metallcom.ru/analytics/publication.php.
Международный стандарт ИСО 8402:94. Управление качеством и обеспечение качества. Словарь, версия 1994. – М.: Изд-во стандартов, 1995.
Избранные методы исследования в металловедении: пер. с нем. / под. ред. Г.Й. Хунгера. – М.: Металлургия, 1985. – 416 с.
Металловедение и термообработка стали: справ. В 3 т. / под ред. М.Л. Бернштейна, А.Г. Рахштада. – М.: Металлургия, 1991.
Контроль качества термической обработки стальных полуфабрикатов и деталей: справ. / под. общ. ред. В.Д. Кальнера. – М.: Машиностроение, 1984. – 384 с.
Металловедение и термическая обработка стали: справ. В 3 т. / под ред. М.Л. Бернштейна, А.Г. Рахштадта. – 3-е изд. перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1983.
Большаков, В.И. Микроструктура стали как определяющий параметр при прогнозе ее механических характеристик / В.И. Большаков, Ю.И. Дубров // Доклады НАНУ. – 2010.– № 6. – С. 103–114.
Исследование процесса механотермической обработки арматуры из высокоуглеродистых сталей / М.П. Барышников, Д.К. Долгий, К.Ю. Куранов, М.В. Зайцева // Сталь. – 2012. – № 2. – С. 89–97.
Смирнов, М.А. Основы термической обработки / М.А. Смирнов, В.М. Счастливцев, Л.Г. Журавлев. – Екатеринбург: УрО РАН, 1999. – 496 с.
Лободюк, В.А. Мартенситные превращения / В. А. Лободюк, Э.И. Эстрин. – М.: Физматлит, 2009. – 352 с.
Pushin V. G. Alloys with a Thermomechanical Memory: Structure, Properties, and Application // PhMM. – 2000. – Vol. 90. Suppl. 1. – P. 568–595.
Перцовский, М.И. Системы промышленной и лабораторной автоматизации / М.И. Перцовский // Промышленные АСУ и контроллеры. – 2001. – № 1. – С. 13–19.
Мартюшев, Н.В. Программные средства для автоматического металлографического анализа / Н.В. Мартюшев // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 5. – С. 1–6.
Яковлев, А.В. Система обработки изображений шлифов металлов / А.В. Яковлев // Радиотехника, телевидение и связь. Межвуз. сб. науч. тр. – Муром: Изд-во Муромского института (филиала) ВлГУ, 1999.
ГОСТ 1778–70 Сталь. Металлографические методы определения неметаллических включений. – М.: СтандартИнформ. – 32 с.
ГОСТ Р ИСО 4967–2009. Сталь. Определение содержания неметаллических включений. Металлографический метод с использованием эталонных шкал. – М.: СтандартИнформ, 2010. – http://www.internet-law.ru/stroyka/text/58643/.
Шарыбин, С.И. Идентификация параметров сложной зеренной структуры металлов и сплавов / С.И. Шарыбин, А.В. Клюев, В.Ю. Столбов // Изв. вузов. Черная металлургия. – 2013, № 3. – С. 34–38.
Разработка интеллектуальной системы распознавания сложных микроструктур на шлифах металлов и сплавов / С.И. Шарыбин, В.Ю. Столбов, М.Б. Гитман, М.П. Барышников // Нейрокомпьютеры: разработка, применение. – 2014. – № 12. – С. 50–56.
Клюев, А.В. Визуализация сложных зеренных структур металлов и сплавов при идентификации их параметров / А.В. Клюев, В.Ю. Столбов, С.И. Шарыбин // Научная визуализация. – 2016. – Т. 8, № 3. – С. 95–101.
