OBRABOTKAMETALLOV Vol. 28 No. 2 2026 181 EQUIPMENT. INSTRUMENTS Помимо экспериментальных методов исследователи связывают ультразвуковые параметры с микроструктурой и механическими свойствами с помощью инструментов статистического моделирования. Регрессионные модели часто используются для установления взаимосвязей между скоростью ультразвука и такими характеристиками, как твердость, предел прочности при растяжении и степень сфероидизации. В последние годы для повышения точности прогнозирования применяются методы машинного обучения, позволяющие одновременно анализировать несколько переменных, включая химический состав, параметры обработки и ультразвуковые измерения [17–19]. Тем не менее многие современные исследования сосредоточены на небольших наборах данных или специализированных материалах, а комплексные модели, включающие в себя механические свойства, ультразвуковые измерения и технологические параметры, по-прежнему встречаются редко. Таким образом, для точной оценки отливок из ЧШГ необходим методический подход, включающий в себя планирование эксперимента, ультразвуковое исследование и прогнозное моделирование. Настоящее исследование, использующее методологию экспериментального планирования Taguchi и регрессионный анализ, направлено на разработку неразрушающего метода на основе ультразвука для прогнозирования степени сфероидизации и механических свойств отливок из чугуна с шаровидным графитом [20, 21]. Цель работы заключается в установлении четких взаимосвязей между скоростью ультразвука, степенью сфероидизации и механическими свойствами, что позволит превратить ультразвуковой контроль в полезный инструмент оценки качества в литейной промышленности по производству ЧШГ. Методы Объектом исследования стали три марки чугуна с шаровидным графитом (ЧШГ) – ВЧ 400/12, ВЧ 500/7 и ВЧ 600/3, – которые в совокупности обеспечивают практический диапазон механических свойств для инженерных применений [8, 9]. Фактический химический состав этих марок, представленный в табл. 1, показывает, что концентрации углерода (C), кремния (Si), марганца (Mn), фосфора (P), серы (S), магния (Mg) и меди (Cu, если присутствует) находятся в пределах, установленных соответствующими стандартами на ЧШГ [22]. Было установлено, что углерод, кремний и фосфор очень важны для формирования шаровидного графита и, как следствие, для регулирования степени сфероидизации и механических свойств отливок [22]. Планирование эксперимента и литейные испытания Для исследования многофакторного влияния параметров литья на скорость распространения ультразвуковых колебаний и процент сфероидизации в ступенчатых отливках из ЧШГ использовался систематический подход планирования эксперимента (Design of Experiments, DoE) с применением ортогонального массива Taguchi L27. Исследуя три управляющих фактора на трех уровнях каждый, массив L27 эффективно охватывает экспериментальную область. Это обеспечивает ортогональную сбалансированность и независимость факторов при сокращении числа опытов с 81 (полный факторный Т а б л и ц а 1 Ta b l e 1 Химический состав исследуемых марок ЧШГ Chemical composition of the SG iron grades Марка ЧШГ C (%) Si (%) Mn (%) P (%) S (%) Mg (%) Cu (%) 400/12 (факт.) 3,65 2,825 0,66 0,045 0,021 0,035 – 500/7 (факт.) 3,45 2,62 0,45 0,045 0,018 0,035 0,4 600/3 (факт.) 3,25 2,36 0,66 0,045 0,020 0,035 0,4 Обозначение: 400 – предел прочности при растяжении, Н/мм2, 12 – относительное удлинение, %.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1