Анализ температуры поверхности литой заготовки

Если честно, до сих пор встречаю технологов, которые считают, что контроль температуры поверхности — это просто 'посмотрел пирометром и записал'. На самом деле, при анализе литых заготовок мы имеем дело с динамическим процессом, где каждый градус влияет на структуру металла.

Почему классические методы не всегда работают

На нашем литейном участке долгое время использовали контактные термопары. Но при анализе поверхности массивных стальных отливок постоянно сталкивались с запаздыванием показаний на 20-30 секунд. За это время температура успевала измениться на 40-50°C, особенно при разгрузке из форм.

Особенно проблемными были участки с переменной толщиной стенки. Помню случай с ротором турбины — в зоне перехода от ступицы к лопаткам возникал перегрев до 890°C, хотя по термопарам везде показывало 840-850. В итоге при механической обработке проявились ликвационные пятна.

Сейчас понимаем, что для точного анализа нужен комплекс: ИК-сканирование плюс термопары в толще металла. Но тогда, лет пять назад, пришлось учиться на своих ошибках.

Инфракрасные системы в литейном производстве

Когда начали работать с ООО 'Шэньян Тэнъи Электроникс', их инженеры предложили нам пирометры с перестраиваемой длиной волны. Оказалось, что для разных сталей нужно подбирать разные спектральные диапазоны — особенно при наличии окалины.

Их система непрерывного измерения температуры, которую мы тестировали на разливке чугуна, дала интересные результаты. Например, выяснилось, что при скорости конвейера 2 м/мин поверхность слитка остывает неравномерно — с краев быстрее, чем по центру. Разница достигала 70°C, что объяснило наши проблемы с напряжением в угловых зонах.

Кстати, их разработки можно посмотреть на https://www.tengyidianzi.ru — там есть технические отчеты по измерениям в реальных условиях. Мы как раз по их рекомендациям настроили зоны контроля для наших изложниц.

Практические сложности при измерениях

Дым и пар в литейном цехе — главные враги точных измерений. Даже с системой компенсации помех от Тэнъи приходится постоянно корректировать угол установки датчиков. Особенно зимой, когда разница температур с улицей достигает 60 градусов.

Заметил интересный эффект: при анализе температуры поверхности алюминиевых сплавов ИК-датчики показывают заниженные значения из-за отражающей способности. Пришлось разрабатывать методику калибровки с эталонными образцами — заняло почти три месяца.

Сейчас используем мобильные тепловизоры вместе со стационарными системами. Это позволяет отслеживать температурные поля по всей поверхности заготовки, а не в отдельных точках. Но для этого нужны операторы с особой подготовкой — обычные технологи часто misinterpretруют данные.

Влияние температуры поверхности на качество

При отливке ответственных деталей (например, для нефтегазового оборудования) отклонение даже на 15°C от технологического графика приводит к изменению размера зерна. Мы как-то провели эксперимент с шестью партиями стали 35ХМЛ — при 920°C получаем зерно 7 баллов, при 890°C уже 5 баллов.

Особенно критичен анализ температуры поверхности при непрерывной разливке. Тут важно не просто измерить, а спрогнозировать тепловое состояние заготовки на следующем участке. Мы пробовали разные математические модели, но наиболее точные результаты дает комбинация реальных измерений и адаптивных алгоритмов.

Кстати, именно после внедрения системы от Тэнъи Электроникс мы смогли снизить брак по горячим трещинам на 23% — главное, правильно интерпретировать данные тепловых карт.

Перспективы развития методов анализа

Сейчас тестируем систему, которая совмещает ИК-измерения с компьютерным зрением. Идея в том, чтобы коррелировать видимые дефекты поверхности с термическими аномалиями. Пока получается распознавать зоны возможного образования раковин по характерному температурному профилю.

Для сложных отливок типа корпусов редукторов начинаем использовать многоточечный анализ температуры поверхности. Ставим 8-12 датчиков по периметру и строим 3D тепловые карты в реальном времени. Дорого, но для серийного производства окупается за счет снижения механической обработки.

Думаем над интеграцией наших систем с облачной платформой Тэнъи — их специалисты предлагают сервис удаленного анализа данных. Для региональных филиалов может быть полезно, хотя пока сомневаюсь в скорости передачи данных в реальном времени.

Выводы и рекомендации

Главный урок за последние годы: анализ температуры поверхности литой заготовки — это не разовая операция, а непрерывный процесс. Нужно учитывать десятки факторов: от состава формовочной смеси до скорости движения конвейера.

Для большинства литейных цехов рекомендую начинать с 2-3 стационарных ИК-датчиков в критических зонах плюс переносной тепловизор для периодического контроля. Системы вроде тех, что производит Тэнъи Электроникс, достаточно надежны для наших условий.

Важнее всего — обучение персонала. Часто вижу, как дорогое оборудование используется на 10% возможностей потому, что технологи не понимают физических принципов измерений. Иногда простая калибровка дает больший эффект, чем покупка новых приборов.