Создан способ, позволяющий «прочитать» историю обработки деталей по их поверхности
Специалисты Тольяттинского государственного университета (ТГУ) и Национального исследовательского университета «МИЭТ» предложили метод, позволяющий по микрорельефу поверхности детали точно определить технологический маршрут ее изготовления. Разработка поможет инженерам выявлять скрытые технологические отклонения, невидимые для стандартных измерительных приборов, и предотвратить преждевременные поломки ответственных узлов в авиации и машиностроении.
Стандартные заводские приборы зачастую измеряют лишь усредненную шероховатость поверхности (Ra), сводя сложный рельеф к одному числу. Однако две детали с одинаковой шероховатостью могут иметь совершенно разный микропрофиль и существенно различаться по долговечности. Предложенная методика использует непрерывное вейвлет-преобразование — математический аппарат, раскладывающий профиль поверхности одновременно по пространственным координатам и масштабам (периодам неровностей). Это дает возможность обнаружить следы предшествующих этапов механической обработки, которые обычно маскируются финишными операциями.
Преимущества нового подхода подтвердил эксперимент. Две детали из нержавеющей стали 12Х18Н10Т после разных технологических цепочек показали абсолютно одинаковую нормативную шероховатость Ra=0,22 мкм. Традиционный технический контроль признает их идентичными. Однако предложенный метод выявил, что показатель скрытой нерегулярности микрорельефа одной из деталей в 20 раз выше: под сглаженным верхним слоем сохранились выраженные следы грубого чернового точения. Поскольку сталь 12Х18Н10Т склонна к интенсивному деформационному упрочнению (наклепу), такие скрытые концентраторы напрямую влияют на усталостную прочность и износостойкость изделия.
«Привычные параметры шероховатости остаются основой контроля качества, но они дают лишь усредненную картину. Предложенный метод показывает, где именно и насколько сильно проявляются скрытые структуры на поверхности. Инженер получает возможность увидеть следы предыдущего этапа обработки, даже если финишная обработка сделала деталь внешне идеальной», — пояснил один из авторов исследования, доктор технических наук Павел Мельников из ТГУ.
Алгоритм оптимизирован для практического применения: расчет скалограммы и извлечение признаков одного профиля занимают менее 0,5 секунды. По оценкам ученых, это позволит интегрировать метод в автоматизированные линии контроля прямо в производственном цехе. Детали будут проходить быструю проверку на «технологическую чистоту», что гарантирует соответствие заявленному технологическому процессу и снижает риск брака критически важных компонентов двигателей и механизмов.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда.