Software & Systems

Решение задачи обеспечения конкурентоспособности металлургической продукции заключается в создании автоматизированных систем поддержки проектирования технологии изготовления отливок, автоматизации поиска причин возникновения дефектов и способов их ликвидации и в повышении квалификации сотрудников литейных цехов.

В Волгоградском государственном техническом университете на протяжении 7 лет ведется работа по созданию программно-методического комплекса поддержки процесса проектирования технологии изготовления отливок из черных сплавов.

Комплекс получил название «Технолог». Основной задачей комплекса «Технолог» является моделирование условий формирования качественных отливок и быстрая ликвидация возникающего брака литья.

Архитектура комплекса «Технолог» (см. рис.) включает две основные подсистемы, работающие удаленно.

1. Подсистема администрирования комплексом является средством работы с базой данных заводов-клиентов и инструментом обновления баз знаний системы «Технолог». Подсистема включает следующие основные модули:

-    формирование обновлений – инструментальное средство обновления баз знаний и их рассылки всем зарегистрированным пользователям системы;

-     интерфейс администратора, позволяющий работать с историей обновлений, клиентской базой и обрабатывать отчеты заводов-клиентов, присылаемые экспертами.

2. Подсистема пользователей представляет собой комплекс средств информатизации литейного производства. Комплекс включает следующие основные модули и подсистемы:

•   модуль авторизации пользователей, позволяющий ограничивать права доступа пользователей и экспертов, работающих с подсистемами, а также отслеживать действия пользователей;

•   модуль основного интерфейса пользователей системы, имеющий выход на информационно-справочную систему «Автоматизированный атлас литейных дефектов», которая работает с постоянно пополняемой в процессе использования комплекса базой данных примеров дефектов;

•   подсистема качественного распознавания дефектов, причин их возникновения и способов ликвидации;

•   подсистема Эксперт;

•   подсистема моделирования.

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 CAD-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 теплоаккумуляции 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.