КОМПЛЕКС МАТЕМАТИЧНИХ МОДЕЛЕЙ ТА ОБЧИСЛЮВАЛЬНИХ МЕТОДІВ ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ ВПЛИВУ ТИСКУ НА РОЗПОДІЛ СУЛЬФІДІВ В СТАЛІ

Анотація

Розробка обчислювального методу для аналізу цифрових зображень сірчаних відбитків, що дозволяє отримувати кількісні характеристики зображень. Розробка математичної моделі параметрів розподілу сульфідних включень для визначення особливостей впливу тиском на формування макроструктури виливків із вуглецевої сталі, що заливаються в неохолоджуваний кокіль.

Дослідження проводились на цифрових зображеннях сірчаних відбитків темплетів, що вирізані із сталевих виливків циліндричної форми із сталі 35Л. Виливки були отримані в ході промислових випробувань технології газодинамічного впливу на розплав в ливарній формі в умовах ливарного цеху ПАТ «Дніпропетровський агрегатний завод». Цифрові зображення сірчаних відбитків, що отримані при варіації швидкості наростання газового тиску та максимального тиску, бінарізували, видаляли дефектні фрагменти, розділяли на зони. Для фрагментів зображень, що представляли різні зони, був застосований розроблений обчислювальний метод, отримані масиви даних, що містять розміри та кількості включень в фрагменті.

Розроблений обчислювальний метод аналізу цифрових зображень сірчаних відбитків було програмно реалізовано. Програмна реалізація «ASImprints» дозволяє отримувати кількісні характеристики зображень, а саме розподіл кількості сульфідних включень певного розміру.

Застосування обчислювального методу аналізу цифрових зображень сірчаних відбитків дозволило провести дослідження серії зображень сірчаних відбитків. Отримані залежності, що описують особливості розподілу сульфідних включені при варіації технології газодинамічного тиску на розплав в ливарній формі. Показано що даний розподіл вдало описує ступеневийй розподіл у порівнянні з експоненційним. Отримана математична модель залежності параметрів ступеневого розподілу від тиску. Проведена оцінка відхилення параметрів розподілу експериментальних та модельних значень.

В роботі показані шляхи використання алгоритму простої рекурсивної заливки для кількісного аналізу цифрових зображень сірчаних відбитків. Застосування «ASImprints» – програмної реалізації обчислювального методу для аналізу цифрових зображень сірчаних відбитків, що дозволяє отримувати кількісні характеристики зображень, надало можливість визначити, що збільшення тиску в системі виливок-пристрій для введення газу призводить до збільшення питомої кількості включень, і відповідного зменшення питомої площі сульфідних включень. Встановлено, що характер розподілу сульфідних включень на цифровому зображенні сірчаного відбитка достовірно описується ступеневою функцією. Проведені дослідження показали, що фрагменти сірчаного відбитка, які належать одній зоні, є статистично однорідними. З цього випливає, що можливе проведення кількісного аналізу зони цифрового зображення сірчаного відбитка по його фрагменту. Отримано математичну модель залежності функції розподілу сульфідних включень в литих заготовках із вуглецевої сталі при газодинамічному впливі на розплав, що твердіє в кокілі. Модель може бути застосована для прогнозу розподілу сульфідних включень в обраних зонах поперечного перетину даного циліндричного виливка, що твердіє в неохолоджуваному кокілі, при заданому режимі газодинамічного впливу.

Ключові слова: газодинамічний вплив, тиск, твердіння, виливок, сталь, 35 Л, кокіль, макроструктура, сульфіди, включення, темплет, сірчаний відбиток, розподіл, ступеневий, параметри, прогноз, програмна реалізація, «ASImprints».