Разработка методики структурно-параметрической оптимизации механической постобработки аддитивно полученных изделий

Аддитивные технологии (АТ) являются одним из основных направлений развития технологий производства изделий. Актуальность данной тематики (prominence - показатель степени интенсивности работы и интереса мирового научного сообщества к выбранной теме) в системе Scopus составляет 99.979, что свидетельствует о чрезвычайно высокой актуальности исследований в этой области. Широкому распространению АТ, в частности технологий сплавления металлопорошковых композиций (МПК), препятствует ряд технологических барьеров связанных с рядом проблем, решением которых занимаются исследовательские коллективы в мире и РФ. Предметной областью значительного числа фундаментальных и опытно-конструкторских работ являются технологические режимы и условия сплавления различных металлопорошковых композиций, особенности оборудования для сплавления, выход годного и производительность этого оборудования, обеспечение повторяемости свойств изделий и др. Одним из белых пятен (согласно отчёту Heinz Nixdorf Institute «Thinking ahead the Future of Additive Manufacturing –Exploring the Research Landscape») в области АТ является постобработка изделий получаемых различными методами АТ (см. литературный обзор). Суть проблемы заключается в том, что аддитивные технологии не позволяют получить готовую деталь с требуемыми характеристиками по точности геометрии и качества поверхностного слоя (текстуры). На формирования синтетической микрогеометрии поверхностного слоя оказывает влияние множество факторов, к которым следует отнести химический состав, морфологию и гранулометрический состав МПК, способ и технологические параметры сплавления МПК. Несмотря на то, что современные технологии лазерной порошковой металлургии позволяют отчасти снизить шероховатость поверхности выращенных деталей, например, за счет двойного проплава внешних границ при сплавлении слоев МПК в процессе прямого лазерного выращивания (ПЛВ), остаточная шероховатость все равно имеет значительные величины порядка Rz20. Как правило, детали, выращенные с помощью аддитивных технологий, имеют сложные поверхности двойной кривизны, поэтому последующие операции механической постобработки (абразивной и др.) не относятся к видам размерной обработки, т.е. вносят дополнительную погрешность и снижают результирующую точность выполнения геометрических размеров. Последнее вместе с исследованием вариабельности процесса ПЛВ, влияющих на характеристики качества выращиваемых заготовок, требуют обоснования назначения величины технологических припусков на эти заготовки. Исследования проекта направлены на разработку методов оценки технологической наследственности при формировании микрогеометрии поверхности деталей машин, заготовки которых получены аддитивно методом ПЛВ. Полученные зависимости позволят получить прогнозные модели формирования микрорельефа, выявить и учесть среди множества факторов наиболее существенные из них, оказывающих значительное влияние на качество структуры и поверхностного слоя. В результате будет заложена научная основа создания методов постобработки свободным абразивом, выглаживанием поверхностей деталей, гибридными технологиями для заготовок, полученных методами АТ. На основе проведенных исследований будут разработаны рекомендации по назначению технологических режимов в виде методики структурно-параметрическая оптимизации процессов сплавления и постобработки с использованием методов анализа поверхностей откликов (RSA), робастных планов Тагучи, серого реляционного анализа (GRA), сетей нечеткой логики (Fuzzy Logic). Особенностью выполнения работ является то, что планируется разработка предполагает также разработку и использование технологий машинного зрения для дистанционного мониторинга формирования геометрии при сплавлении, микрорельефа поверхности при постобработке с помощью сверточных нейронных сетей.