智能化检具在粉末冶金产品质量控制中的作用

智能化检具在粉末冶金产品质量控制中的作用

吴云赫

鲁银集团禹城粉末冶金制品有限公司 山东省 德州市  251200

摘要：随着社会经济的不断发展，粉末冶金利用金属粉末或混合金属与非金属粉末作为原材料，通过压制、烧结等工序来生产金属材料、复合材料以及粉末冶金制品。这一技术涉及多个工业学科，如冶金、机械和材料等，已经成为有效解决新材料问题的方法之一。粉末冶金工件广泛应用于汽车行业、航空航天、能源环保等领域，已经成为工业生产与制造中不可替代的部分。因此针对粉末冶金制品的检测研究重要性也不言而喻，传统的粉末冶金制品检测技术包括人工检测、超声波检测、涡流检测以及磁漏检测等，虽取得了一定的效果，但仍避不开效率低下、成本昂贵以及对产品有损伤等缺点。

关键词：智能化检具；粉末冶金；产品质量；控制

引言

随着我国信息技术的快速发展,电力、冶金以及能源和化工等领域得到了有效发展,并且自动化程度也逐渐增高,使用人员可以通过远程监控系统来掌控系统的运行情况。但是在远程设备的智能检测和安全运维系统中还存在数据传输比较慢的情况,同时在工作的进行中还存在工作效率低下等问题,而这些问题的出现主要是因为采集数据时出现数据孤立的情况,同时还存在数据独立传输、误码率较高等原因。对设备采集的视频帧图像直接进行传输和检测,可能会出现分辨率较低和故障无法及时检测的情况。除此之外,已经使用的检测产品和设备功能相对来说比较孤立,大幅度减少了不同应用领域的通用性,远程检测过程中也会出现系统不稳定的情况,需要有效提高远程智能化检测系统的能力。

1研究背景及意义

粉末冶金技术与常规金属锻造工艺相比，有着工序少、成型快、节约原料、材料纯度高等优点，因此有着显著的经济效益，特别是应用于齿轮等轮廓复杂的金属零件，可以大大降低生产成本叫。据中国机协粉末冶金协会数据，粉末冶金行业市场规模整体呈现出稳定增长趋势，且随着粉末冶金零件在新能源、5G通讯方面等新兴领域应用，中国粉末冶金行业规模不断扩大，产品结构也趋于完整，未来发展方向仍是围绕于产业升级、高质量发展要求，朝着新技术、新工艺、新能源等方向发展。但在粉末冶金产品金属粉末成型和烧结过程中，由于生产设备好坏不同、人员操作水平有高低，导致产品会出现不同的缺陷，并且不存在后续的加工以提高产品质量，因此对粉末冶金产品的质量检测并能及时反馈上端的生产尤为重要。目前针对粉末冶金零件产品缺陷的主流检测方式包括人工检测、涡流检测、超声波检测、渗透检测、射线检测、磁粉检测等。人工检测灵活性好，但主观性强、识别率低，不适用于大批量检测。涡流检测是根据探测线圈涡电流差异量得到缺陷的信息，对裂纹检测效果好，但耗能高，受工件形状影响较大。超声波检测原理是利用超声波在介质中的反射原理来检测缺陷，其优点是无需接触，缺点是使用成本高、对复杂构件检测精度低、难以普及。

2粉末冶金件的发展

2.1家电（压缩机类）

目前，适合粉末冶金法生产的家电用零件主要应用在制冷设备领域，主要是冰箱压缩机（部分饮水机）和空调压缩机（部分除湿机），冰箱压缩机一般采用的全封活塞压缩机（主要粉末冶金零件为活塞、连杆和阀板）；空调一般采用转子（旋转）压缩机（主要粉末冶金零件为上下法兰或气缸与法兰）和涡旋压缩机（主要粉末冶金零件为平衡块）。

2.2转子压缩机：先抑后扬，粉末冶金件优势得到发挥

纵观全年市场，2020年转子压缩机行业先抑后扬，最终市场以略微下降遗憾收尾。其中，内销市场从第二季度开启复苏周期；6月国内空调销售逐步恢复，行业产销量稳步回归常态；出口方面，8月起，市场明显好转，尤其是欧洲热泵干衣机压缩机需求旺盛。之前由于铸造件价格、为压缩机降低噪音、焊接点变更和粉末冶金件一系列质量问题，导致粉末冶金件大量被铸造件所替代。最近，走访主要转子压缩机厂，由于原材料涨价以及实际铸造和粉末冶金件成本的核算，粉末冶金件在成本和性能方面有优势，部分厂家正在做制件的粉末冶金化工作，但由于制造厂家的利益因素，技术开发部门担心粉末冶金件的质量是否达标。

3智能化检具在粉末冶金产品质量控制中的应用

3.1高性能光学测量系统的推出及实际应用

当然，在国内制造业，尤其是汽车行业中，应用光学测量，包括配有光学测头的坐标测量机在内的检测系统正在不断扩大。但在显示出众多优点的同时，一些局限性也渐渐地暴露出来。其中，与接触型的测量方式相比，其检测精度较差则是主要的一项。不过近年来，这种情况已发生了相当大的变化。可实现高倍率快速影像测量，其独到的远心技术则可满足其中高精度尺寸要求。通过提供独到的整体解决方案，具有对复杂工件及其中微细结构尺寸进行全面分析评价的能力。

3.2远程设备运维服务平台

远程设备运维服务平台主要对Web服务器以及数据库服务器的生产和运维服务系统进行有效开发,从而实现生产所具备的设备数字化以及网络化,同时可以对数据进行及时处理,对本地数据进行提前分析,从而保证生产出现故障之后可以及时报警,在出现紧急情况时可以自动地对设备停止使用。这样可以进行数据的管理以及对大数据的分析,并根据不同设备和应用的特点,进行数据的深层研究,从而明确显示出曲线和报表以及地图位置等。在进行使用中可以采用Web和手机App等多种方式来进行调整和监管。

3.3移动智能监测与虚拟维护平台的应用

移动智能检测主要针对正在进行工作的移动生产设备的特点以及参数和状态进行有效采集,同时对相关的算法进行数据检测及数据处理。虚拟维护平台主要对生产设备零部件和虚拟技术的设备进行研究,通过对运行中的物理设备进行虚拟化的方式来进行测评,从而确保维护的方式更加合理科学,同样也可以对设备进行维。

3.4网络技术结合测量技术

通过若干个远程数据工作站将分散的测量工位进行组网，测量设备控制模块与远程工作站之间通过网络接口及IP寻址的方式实现了测量软件对设备的远程控制、数据传输及测量结果评定。防火墙技术确保了所有的产品设计数模将只能保留于远程工作站而无法下载至本地电脑，不同的用户权限确保了对数模使用的合理性。同时通过在远程工作站之间建立公共存储区域实现了数据的统一存放、分类管理。

结语

由于粉末冶金产品本身的材质与工艺，工业相机会拍出其表面金属纹路，并且容易出现反光现象，对光源要求很高，之后可以进一步探宄光源和相机的安装方法，降低工件表面材质和光源角度对图像质量的影响。制作数据集图片的数量相对于实验是足够的，但对于真正的工业应用方面是远远不够的，因此未来需要补充数据集数量，以达到更好的训练效果。并且使用卷积祌经网络时，只选用了两种典型的网络模型进行实验对比，两种网络模型都存在训练时间长的问题，之后的工作可以采用迁移学习的方式减少训练时间，也可以多比较先进的分类网络模型，选取最优方案。

参考文献

[1]曹阳。中国粉末冶金零件产业发展现状[J]、粉末冶金工业，2019.

[2]孙世杰.近年一些亚洲国家（地区）粉末冶金制品产量统计[J]、粉末冶金工业，2023，33（01）：125.