Новий комплексний підхід математичного моделювання металографічних зображень структури

image_print
DOI https://doi.org/10.15407/pmach2019.04.067
Журнал Проблеми машинобудування
Видавець Інститут проблем машинобудування ім. А. М. Підгорного Національної академії наук України
ISSN 0131-2928 (print), 2411-0779 (online)
Випуск Том 22, № 4, 2019 (грудень)
Сторінки 67-73

 

Автор

С. П. Романюк, Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка (61002, Україна, м. Харків, вул. Алчевських, 44), e-mail: romaniuk.khntusg@gmail.com, ORCID: 0000-0002-9226-2205

 

Анотація

Для підвищення експлуатаційної стійкості деталей у виробництві та експлуатації запропоновано комплексний підхід обробки металографічних зображень структур виробів на різних етапах їх життєвого циклу. Він ґрунтується на застосуванні сучасної комп’ютерної програми Thixomet Pro та спеціально розробленого оптико-математичного методу, який доповнює стандартні програми з пошуку оптимальних властивостей і параметрів виробництва. Проведено оцінку металографічних зображень структури, отриманих на оптичному та електронному мікроскопах з аналізом пікселів фотографій. Порівняльно проаналізовані зміни в структурних складових металу двох зон (в основній частині і біля краю робочої поверхні виробу). В процесі експлуатації відбувається розпад менш стабільних структурних складових та можна спостерігати зменшення частки спецкарбідів від 14,4 до 8,15%. Це викликано впливом локалізації деформації, що призводить до подрібнення і вибудовування дисперсних карбідів під кутом 45º по відношенню до робочої поверхні всередину деталі під дією напружень, які в процесі експлуатації є осередками зародження і розвитку тріщин. Одночасно відзначається розпад карбідів, дифузія вуглецю і хрому. За допомогою математичного методу опису структурних змін встановлено, що під дією зовнішніх чинників біля краю робочої поверхні вище інтенсивність дифузії хімічних компонентів, яка виникає. Крім того, виявлено зони пошкоджуваності та максимальної локальної неоднорідності, пов’язаної з наявністю пір та тріщин. Дана методика дозволила виявити підвищення анізотропії властивостей, що формується в процесі експлуатації та пов’язана з деградацією металу, визначити ступінь структурної неоднорідності.

 

Ключові слова: оптико-математичний метод, зображення, структурна неоднорідність, дефекти, карбідна фаза, дифузія.

 

Література

  1. Чубов А. А. Проведение автоматизированного металлографического анализа на примере изображений микроструктур высокопрочного чугуна. Вестн. академии. 2007. № 2 (12). С. 106–114.
  2. Ермаков А. А., Орлов А. А., Садыков С. С., Стародубов Д. Н. Методы и алгоритмы обработки и анализа дефектоскопических и металлографических снимков. Владимир: Владимир. ун-т, 2008. 112 с.
  3. Садыков С. С., Орлов А. А., Ермаков А. А. Теория, алгоритмы и методика обработки линейчатых образов на дефектоскопических снимках. Изв. вузов. Приборостроение. 2009. № 2. С. 11–16.
  4. Orlov А. А., Sadykov S. S., Zhyznyakov A. L. Using the Hough transform for separation and suppression the rib in X-ray scenes. Pattern Recognition and Image Analysis (Advances in Math. Theory and Appl.). 2001. Vol. 11. Iss. 2. P. 365–369.
  5. Orlov A. A., Sadykov S. S. Analysis and syntheses of the rift images. Pattern Recognition and Image Analysis. 2009. Vol. 19. Iss. 1. P. 186–189. https://doi.org/10.1134/S1054661809010301.
  6. Садыков С. С, Яковлев А. В. Математическая модель шероховатой поверхности. Формирование и исследование. Завод. лаб. 2003. № 8. С. 32–35.
  7. Skoblo T. S., Romaniuk S. P., Sidashenko A. I., Garkusha I. E., Taran V. S., Taran A. V., Demchenko S. V. Study of degradation mechanism of metal-cutting tools and their hardening by ZrN PVD coatings. Problems of atomic science and technology. Series: Plasma Physics. 2018. No. 6. P. 300–303.
  8. Skoblo T. S., Romaniuk S. P., Sidashenko A. I., Taran V. S., Taran A. V., Dorozhko I. I., Pilgui N. N. Complex evaluation of structural state degree of strengthening nanocoatings. Problems of atomic science and technology. Series: Plasma Physics. 2019. No. 1 (25). P. 225–228.
  9. Скобло Т. С., Белкин Е. Л., Романюк С. П. Методика математической оценки фазового состава стали. Вісн. Харк. нац. техн. ун-ту с/г. 2014. Вып. 146. С. 8–24.

 

Надійшла до редакції 13 листопада 2019 р.

Прийнята до друку