基本信息
- 项目名称：
- 蠕铁机械性能参数液态在线检测系统
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本系统能够在蠕铁铸件生产之前，对蠕化率、强度、碳、硅等参数进行快速在线检测，从而保证铸件在浇注前材质达到蠕墨铸铁生产要求。
- 详细介绍：
- 本系统在热分析理论的基础上，采用“热分析联用技术”对现场采集的大量数据进行分析处理，建立了蠕铁铸件机械性能参数液态在线检测的数学模型，可以检测包括抗拉强度、伸长率、蠕化率、碳、硅等多项物理和化学性能参数。 在检测出的材质参数达不到要求的情况下，本系统建立了工艺调整数学模型和专家知识库，能够根据质量目标，通过专家系统给出工艺提示，及时有效地指导调整生产工艺，从而大幅度提高质量，减少废品。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 一、作品设计、发明的目的 目前蠕铁生产中,蠕化效果等方面不能准确快速进行炉前检测，从而无法指导生产。为实现在蠕铁铸件生产之前的快速在线检测，我们研制了蠕铁机械性能参数液态在线检测系统。 二、基本思路 1.首先在理论分析和现场实验的基础上，提炼蠕铁理化参数与其熔液冷却曲线变化规律之间关系的专家知识，再大量采集和分析实测数据，提炼数学模型。 2.在炉前对蠕铁熔液的冷却曲线进行快速实时检测，通过上述数学模型和专家知识计算（推导）出铸件的理化参数，进而判定是否达到质量要求，如没有达到要求，则给出工艺挽救措施。 三、创新点 1.采用“热分析联用技术”，建立了蠕铁机械性能参数液态在线检测数学模型，可检测蠕化率等多项理化参数。 2.建立了铸造工艺调整专家知识库，能够根据质量目标，通过专家系统给出工艺提示。 四、技术关键 1. 建立专家知识库 2. 建立材质参数与特征变量之间的函数关系 3. 工艺调整与质量控制 4. 信号采集与滤波 五、主要技术指标 1.蠕铁主要检测参数：蠕化率、强度等。 2.计算误差：小于常规误差。 3.检测时间：1.5-3分钟
科学性、先进性
- 一、在线检测，避免批量损失 传统的检测手段为事后检测，通常在浇注后5～24小时后得到检测结果，如出现废品，不可避免的产生批量报废的情况。本检测系统实现了液态条件下的在线检测，从而彻底避免这一问题。 二、检测成本低 采用传统的试棒检测，需要浇注试棒，加工试棒，再对试棒进行检测，每次检测成本高昂，本项目通过样杯浇样进行检测，每次检测成本为消耗的样杯成本，样杯制造成本约为7元人民币左右，大大低于传统方法。 三、检测参数多 本检测系统可以检测的参数包括C，Si，抗拉强度，伸长率，蠕化率等多项化学和物理性能参数，其中，检测结果中的物理性能参数是关键判废指标，如果达不到要求，系统会进行一些工艺提示，可以根据工艺提示进行工艺调制，从而直接指导炉前生产。
获奖情况及鉴定结果
- 2008年11月，某高校大学生课外学术科技作品竞赛特等奖 2009年6月，某省“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛一等奖
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、图片、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 一、系统使用说明 首先在《首页》触摸【进入测试】按钮进入测试。输入相关参数，进入《测试页面》等待测试。（详见论文文档） 二、作品技术特点和优势 1.本系统可较全面的检测出蠕铁材质参数。 2.本系统实现了蠕铁材质参数的液态在线检测。 3.本系统建立了铸造工艺调整专家知识库。 三、作品适应范围及推广前景 1.作品适应范围：本系统可应用于蠕铁的生产检验过程。 2.推广前景的的技术性说明 蠕铁作为优异的铸铁材料，在生产工艺和检测手段突破后，必将取得飞速发展，特别在汽车发动机的制造上，蠕铁的优势地位将逐渐确立，为本项目的推广提供了有利的条件。 3.项目经济社会效益分析 ①使用本系统的用户可显著降低废品率。 ②由于本系统的有效质量控制，企业可生产优质铸件，争取高档次订单，提高了产品国产化水平。
同类课题研究水平概述
- 热分析法快速测定化学成分、物理特性是60年代发展起来的一项测试技术。与传统的分析法相比，具有快速、准确、简便及价廉等特点。 经查新，国内有一些厂家和研究单位已生产出金属液炉前检测仪，如：天津撒布浪斯探测仪器有限公司开发的NSP-510型炉前铁水成分测定仪，可炉前快速测量铁水的碳当量CE、碳含量C%、硅含量Si%；其特点是：冷却曲线和测量数据CE、C% 、Si%同时显示；可设定两条检测线，以适应不同类型的铁水成分测量。南京崛宇科技有限公司生产的JY金相图像分析系统提供了数十种金相检验标准方便客户做金相检验的需要，软件可自动评定完成金相检验工作。系统可以完成蠕墨铸铁评级、球铁评级等分析项目。 国外也有许多企业在研制并生产金属液炉前快速检测仪，研究的国家有日本、瑞典、美国、德国等。瑞典Novacast公司在球铁的主要工艺品质一文中介绍了PQ—DIT系统，该系统可以估计铁水中的含氧量和氧的活度以及实际碳当量、形核水平以及其他一些冶金参数，根据这些参数和化学成分可以评估熔体以及是否需要添加特殊微量元素来调节原铁水成分。日本生产的3E-SG可测试C、Si、CEV、球化率；德国生的Detal-CII可测试C、Si、CEV、SC球化率、孕育效果等。 与本项目产品相比，其它同类产品或多或少地还存在着一些问题，主要有： （1）现场抗干扰能力差，测试故障率高； （2）精度、稳定性、重现性差(未考虑三元相图、Ts找不准、Si误差大)； （3）功能少，关键参数不能输出，适应范围有限。 （4）目前同类型检测仪没有联网的功能。 并且，据目前资料显示，国内外厂家和研究单位已生产出的金属液炉前检测仪只能针对蠕铁的化学成分和个别物理性能参数进行检测，但对于综合的物理性能参数的检测还没有相关的产品报告。 本项目开发的蠕铁机械性能参数液态在线检测系统，采用热分析联用技术，能快速检测的参数包括C，Si，抗拉强度，伸长率，蠕化率等多项化学和物理性能参数，其中，检测结果中的物理性能参数是关键判废指标，如达不到要求，系统会进行一些工艺提示，可以根据工艺提示进行工艺调制，从而直接指导炉前生产。并能提供以太网、USB等多种数据传输接口，在蠕铁的多功能检测、功能扩充性、远程网络监控诸方面，具有明显的技术优势。
