Система поддержки принятия решений при обосновании режимов лазерного упрочнения стальных изделий

На кафедре Автоматизации технологических процессов за десятилетия работы в области лазерных технологий накоплен огромный опыт, который требует обобщения и систематизации, особенно это актуально для решения вопросов связанных с термоупрочнением. Лазерное термоупрочнение (ЛТУ) процесс, очень востребованный в машиностроении, он позволяет существенно повысить срок службы деталей, твердость, износостойкость и т.п., поэтому  ЛТУ особенно широко изучен специалистами кафедры, благодаря выполняемым хоздоговорным и госбюджетным научно-исследовательским работам. Создание СППР позволит повысить качество термообработки и эффектность управления процессом в целом [2].

Для создания СППР,  в рамках выполнения выпускной квалификационной работы магистранта, необходимо было решить ряд научно-исследовательских задач: провести информационные исследования, изучить процесс лазерного термоупрочнения, провести практические эксперименты или вычислительные  эксперименты с применением  математического моделирования, разработать структуру и состав СППР по лазерному упрочнению.

Проведенный информационный обзор показал, что задача создания СППР для технологических процессов очень актуальна, это современное направление повышения эффективности АСУ ТП является очень востребованным, и в данном направлении ведутся активные исследования и разработки [1, 3]. Также был изучен процесс ЛТУ: его теплофизические показатели, фазово-структурные превращения в сталях при воздействии лазерного излучения, параметры управления, а проведенное моделирование в среде MathCAD, для сталей 40Х13, 4Х5МФС, 20ХМЛ, 33ХС, 30Х, позволило определить режимы управления параметрами процесса ЛТУ. Результаты проведенного моделирования являются данными для создаваемой СППР, и будут использованы в информационно-справочной системе, которая является одним из ее элементов.

Начало работы системы связано с формулировкой запроса и задания исходных паромеров, к которым относятся: мощность лазерного излучения; форма лазерного пучка; если используется сканатор, то необходимо ввести данные о законе колебаний и относительной амплитуде; марка стали и ее исходное состояние;  необходимо указать тип поглощающего покрытия; глубину закалки, которая требуется заказчику и т.п.

Обобщенная структура и состав СППР по ЛТУ представлена на рисунке:

Рисунок 1. Структура и состав СППР по ЛТУ

Далее, согласно алгоритму, происходит обработка данных: анализ поступившей информации, решение уравнений теплопроводности, экспертный анализ на основе вложенных в системе базы экспериментальных данных и базы моделей. Итогом работы системы, станет конкретная рекомендация о режиме обработки (радиус лазерного пучка на детали; скорость перемещения пучка по детали; частоту сканирования и т.п.).

В заключении можно сказать, что СППР становятся новыми мощными средствами, помогающими технологам и инженерам в разрешении технологических проблем управления. Подобные системы помогают сократить время подготовительной работы при отладке технологического процесса и помогут формализовать некоторые решения. СППР сама по себе не сможет породить качественно новый вариант решения, однако такой вариант может возникнуть в процессе диалога человека с СППР. В производственных условиях такая система даст возможность выбрать оптимальные режимы обработки, позволяя существенно сократить время и затраты на предварительные технологические исследования.