Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы): в статье представлено исследование процесса формирования параметра «шероховатость поверхности» в технологической системе и адекватное представление параметров микротопографии поверхности с возможностью прогнозирования его изменчивости. Так как при производстве такой ленты как товарной продукции исключаются операции холодной прокатки, термообработки и последующей финишной обработки в виде дрессировки, то процессы контроля и управления формированием требуемой микротопографии поверхности значительно усложняются, поэтому исследование является весьма актуальной проблемой. Цель работы: разработать и апробировать инструмент управления показателем качества «шероховатость поверхности» металлопродукции на основе горячекатаной травленой ленты с применением фрактальной структуры. Используемые методы: для решения поставленной задачи проводили исследования на примере горячекатаной травленой ленты из стали марок Ст3 и 08пс производства Магнитогорского металлургического комбината, рассмотрена модель разложения параметра микротопографии поверхности на самоподобные структуры. В основе математического аппарата в модели предложено использовать преобразование Фурье. Учеными Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова предложен новый подход к описанию параметра шероховатости поверхности Ra на основе фрактальной структуры. Новизна: к элементам новизны относится применение фрактальной структуры при формировании параметра «шероховатость поверхности» горячекатаной травленой ленты. Результат: показан разработанный и апробированный в виде алгоритма фрактализации параметра «шероховатость поверхности» инструмент управления показателем качества металлопродукции. Доказано, что предложенный подход обеспечивает высокую сходимость расчетных и фактических значений исследуемых параметров. Практическая значимость: разработанный подход позволит управлять процессом формирования требуемой микротопографии поверхности металлопродукции.
Ключевые слова
Шероховатость поверхности, показатели качества, фрактал, фрактальная структура, преобразование Фурье, травленная стальная лента.
1. Генезис научных исследований в области качества металлопродукции / Гун Г.С., Мезин И.Ю., Рубин Г.Ш., Минаев А.А., Назайбеков А.Е., Дыя Х. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2014. №1. С. 92–96.
2. Исследование физико-механических свойств и структуры высокопрочных многофункциональных сплавов инварного класса нового поколения / Чукин М.В., Голубчик Э.М., Гун Г.С., Копцева Н.В., Ефимова Ю.Ю., Чукин Д.М., Матушкин А.Н. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И.Носова. 2014. №1. С. 43–47.
3. Голубчик Э.М., Кузнецова А.С., Дыя Х. Применение методологии адаптивного управления качеством в процессе объёмной холодной штамповки крепежных изделий из стали с ультрамелкозернистой структурой // Обработка сплошных и слоистых материалов. 2014. № 2. С. 32–41.
4. Разработка теории квалиметрии метизного производства / Г.Ш. Рубин, М.В. Чукин, Г.С. Гун, Д.М. Закиров, И.Г. Гун // Черные металлы. 2012, июль. С. 15-21.
5. Производство высокопрочной стальной арматуры для железобетонных шпал нового поколения / Чукин М.В., Корчунов А.Г., Бакшинов В.А., Барышников М.П., Гун Г.С., Долгий Д.К., Ефимова Ю.Ю., Колокольцев В.М., Копцева Н.В., Куранов К.Ю., Лебедев В.Н., Мезин И.Ю., Полякова М.А., Чукин В.В.; под общ. ред. М.В. Чукина. Москва, 2014.
6. Актуальные проблемы квалиметрии метизного производства в период зарождения шестого технологического уклада / Гун Г.С., Чукин М.В., Рубин Г.Ш., Мезин И.Ю., Корчунов А.Г. // Металлург. 2014. № 4. С. 92-95.
7. Научно-педагогическая школа магнитогорского государственного технического университета по управлению качеством продукции и производственных процессов / Гун Г.С., Мезин И.Ю., Корчунов А.Г., Чукин М.В., Гун И.Г., Рубин Г.Ш. // Качество в обработке материалов. 2014. № 1. С. 5-9.
8. Гун Г.С., Чукин М.В., Рубин Г.Ш. // Управление качеством в метизном производстве Металлургические процессы и оборудование. 2013. № 4 (34). С. 106-111.
9. Управление качеством продукции в технологиях метизного производства / Корчунов А.Г., Чукин М.В., Гун Г.С., Полякова М.А. Москва, 2012.
10. Разработка теории квалиметрии метизного производства / Рубин Г.Ш., Чукин М.В., Гун Г.С., Закиров Д.М., Гун И.Г. // Черные металлы. 2012. № 7. С. 15-20.
11. Перспективы производства высокопрочной стальной арматуры из высокоуглеродистых марок стали / Чукин М.В., Гун Г.С., Корчунов А.Г., Полякова М.А. // Черные металлы. 2012. № 12. С. 8-16.
12. Высокопрочная арматура для железобетонных шпал нового поколения / Ушаков С.Н., Чукин М.В., Гун Г.С., Корчунов А.Г., Полякова М.А. // Путь и путевое хозяйство. 2012. № 11. С. 25-27.
13. Стальная проволока / Белалов Х.Н., Клековкин А.А., Клековкина Н.А., Гун Г.С., Корчунов А.Г., Полякова М.А. Магнитогорск, 2011.
14. Особенности реологических свойств конструкционных наносталей / Чукин М.В., Гун Г.С., Барышников М.П., Валиев Р.З., Рааб Г.И. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2008.№ 1. С. 24-27.
15. Гун Г.С., Чукин М.В. Оптимизация процессов технологического и эксплуатационного деформирования изделий с покрытиями. Магнитогорск, 2006.
16. Производство стальной проволоки / Клековкина Н.А., Клековкин А.А., Никифоров Б.А., Гун Г.С., Корчунов А.Г., Зюзин В.И., Кулеша В.А., Савельев Е.В. Белалов Х.Н. Магнитогорск, 2005.
17. Создание и развитие теории квалиметрии металлургии / Гун Г.С., Рубин Г.Ш., Чукин М.В., Гун И.Г., Мезин И.Ю., Корчунов А.Г. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2003. №5. С. 67.
18. Гун Г.С., Пудов Е.А., Иванова Л.Б. Оптимизация процессов обработки металлов давлением по комплексному критерию качества // Изв. вузов. Черная металлургия. 1982. №8. С. 62.
19. Голубчик Э.М. Адаптивное управление качеством металлопродукции // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И.Носова. 2014. №1. С. 63–68.
20. Особенности производства горячекатаной травленой ленты с управляемой шероховатостью поверхности / В.Л. Корнилов, В.Е. Телегин, П.Н. Смирнов, Голубчик Э.М. // Сталь. 2012. №2. С. 51-52.
21. Исследование возможности создания технологии производства горячекатаной травленой ленты с управляемой шероховатостью поверхности / Голубчик Э.М., Хамутских К.С., Телегин В.Е., Шебаршова И.М., Севастьянов А.Г. // Производство проката. 2014. № 11. С. 11–15.
22. Бавыкин О.Б., Вячеславова О.Ф. Комплексная оценка качества поверхности и эксплуатационных свойств изделий из наноматериалов // Автомобиле- и тракторостроение в России: приоритеты развития и подготовка кадров: материалы междунар. науч.-техн. конференции Ассоциации автомобильных инженеров (ААИ), посвященной 145-летию МГТУ «МАМИ». Москва: Изд-во МГТУ «МАМИ», 2010. Кн. 8. С. 1–5.
23. Мазур И.П. Проблемы контроля качества поверхности при производстве листового проката // Сталь. 2011. № 4. С. 31–36.
24. Особенности использования 3D топографических характеристик поверхности в инженерном деле / Белов В.К., Беглецов Д.О., Губарев Е.В., Денисов С.В., Дьякова М.В., Смирнов К.В. // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И.Носова. 2014. №1. С. 73–80.
25. Потапов А.А., Вячеславова О.Ф., Бавыкин О.Б. Особенности разработки технологического процесса изготовления деталей с применением фрактального анализа поверхностного слоя // Механические свойства современных конструкционных материалов: сб. материалов. М.: ИМЕТ РАН, 2012. С. 202-204.
26. Potapov A.A. Application of the Fractal Theory and Scaling Effects During Processing of Low-Contrast Images and Super Weak Signals in the Presence of Intensive Noise // Тр. 11-й междунар.конф. «Забабахинские научные чтения – 2012», посв. 95-летию со дня рождения академика Е.И. Забабахина. Снежинск: РФЯЦ - ВНИИТФ, 2012. С. 311–312.
27. Генералова А.А. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя деталей машин на основе оценки его характеристик с применением теории фракталов: автореф. дис. … канд. техн. наук. Пенза, 2012. 20 с.
28. Золотаревский С. Ю. Обеспечение единства измерений геометрических параметров шероховатости поверхностей в нанометровом диапазоне методами интерферометрии высокого разрешения: автореф. дис. … д-ра техн. наук. Москва, 2015. 33 с.
29. Тихомиров В.П., Горленко О.А., Измеров М.А. Инженерия фрактальных поверхностей: монография. М.: Машиностроение, 2011. 184 с.
30. T. Blachowicz, K. Cwikiel, M. Binkowski, H. Zghidi. Analysis of the three-dimensional TGS crystal spatial inhomogeneity of the fractal structure // Chaos, Solitons & Fractals. Volume 75. June 2015. P. 185–190.
31. Mohamad Ghassem Mahjani, Reza Moshrefi, Ahmad Sharifi-Viand, Ahad Taherzad, Majid Jafarian, Fatemeh Hasanlou, Maryam Hosseini. Surface investigation by electrochemical methods and application of chaos theory and fractal geometry // Chaos, Solitons & Fractals. 91. October 2016. P. 598–603.
32. Cho, Y., Shin, J.-H., Costa, A., Kim, T.A., Kunin, V., Li, J., Lee, S.Y., Yang, S., Han, H.N., Choi, I.S. , Srolovitz, D.J. Engineering the shape and structure of materials by fractal cut // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Volume 111. Issue 49. December 2014. P. 17390–17395.
33. Arman, A. , Ţălu, Ş., Luna, C., Ahmadpourian, A., Naseri, M., Molamohammadi, M. Micromorphology characterization of copper thin films by AFM and fractal analysis // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. Volume 26. Issue 12. December 2015. P. 9630–9639.
34. Лукьянова К.С., Голубчик Э.М., Рубин Г.Ш., Исследование процесса управления качеством горячекатаной травленой ленты на основе фрактальности структуры // Science Time. 2015. №3(15). С. 359–362.
35. Исследование изменений 3D-параметров микротопографии поверхности горячекатаной ленты в процессе травления / Белов В.К., Губарев Е.В., Лукьянова К.С., Голубчик Э.М., Рубин Г.Ш. // Заготовительные производства в машиностроении. 2016. № 3. С. 44–47.
36. Lukyanova K.S, Chukin M.V., Golubchik E.M, Rubin G.Sh. The development of the analysis model for quality indicators of metalware having fractal structure // European Science and Technology [Text]: materials of the XIII international research and practice conference, Munich, April 20th – 21st, 2016 / publishing office Vela Verlag Waldkraiburg – Munich – Germany, 2016. Р. 100–104.
37. Инновационные металлические материалы: монография / под общ. ред. В.М. Колокольцева. Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск. гос. техн. ун-та им. Г.И. Носова, 2016. 371 с.