Badanie i analiza metodą logiki rozmytej parametrów procesu mieszania pod kątem poprawy własności kompozytów otrzymanych z proszków

• Autorzy: Wojtaszek M. , Durak J. , Pernal F.

Warianty tytułu

EN

The research and analysis of mixing process parameters with application of fuzzy logic method for the improvement of properties of PM composites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zastosowano analizę za pomocą logiki rozmytej w roli narzędzia, pozwalającego na szybki dobór korzystnych i ekonomicznych parametrów procesu mieszania składników kompozytu w układzie cząstki stopu aluminium-cząstki ceramiczne. Do komputerowej analizy wykorzystano dane eksperymentalne. Materiałem osnowy był proszek stopu Al17Si5Fe3 Cu1,1Mg0,6Zr, o kulistym kształcie i średnicy cząstek < 40 žm, a fazą umacniającą cząstki węglika krzemu o objętości względnej 10%. Mieszanie składników prowadzono przy prędkości obrotowej mieszalnika 0,2 i 0,9 s-1 w czasie od 5 do 60 minut. Z przygotowanych mieszanin wykonano kompozyty, stosując w tym celu technologię zagęszczania na gorąco w matrycach zamkniętych w warunkach izotermicznych. Ocenie poddano wybrane własności kompozytów oraz przeprowadzono obserwacje ich mikrostruktur. Otrzymane zależności między przyjętymi do badań parametrami mieszania a określonymi na drodze eksperymentu własnościami wyrobów oraz jakością struktury użyto jako dane do analizy. Do ich uzupełnienia wykorzystano informacje na temat charakterystyki procesu mieszania, rozumiane jako tak zwana wiedza eksperta. Źródłem tych informacji była wiedza oparta na wynikach prowadzonych wcześniej badań oraz analizie literatury tematycznej. Przeprowadzono testową analizę z wykorzystaniem pakietu Fuzzy Toolbox, będącego częścią programu Matlab. Na podstawie jej wyników oszacowano kombinacje parametrów procesu mieszania, które umożliwiają równomierne rozprowadzenie fazy umacniającej w osnowie kompozytu.

EN

The fuzzy logic method was used as a tool for quick choice of optimal and economic parameters of the mixing process in aluminium alloy particles-ceramic particles system. Experiments were the source of the input data for computer analysis. Al17Si5Fe3Cu1.1Mg0.6Zr alloy powder, with particles of diameter below 40 žm, was used as a matrix. Particles of silicon carbide (10%) were used as a reinforcing phase. Mixing of components was carried out using several rotation speeds and mixing times. The samples of the composite were prepared from obtained mixtures by hot-compaction in a closed die at 500°C in isothermal conditions. Microstructural examinations of obtained composites were carried out and selected properties of samples were evaluated. The correct distribution of particles of the reinforcing phase in the matrix was reached at rotational speed 0.9 s-1 and mixing time 45 min. For the composites prepared by hot compaction with these parameters, favourable properties and their smallest dispersion were found and the particles of reinforcing phase were uniformly distributed. Prolongation of mixing time, at the rotation speed mentioned above, didn't lead to amelioration of the product's properties. For the rotation speed equal to 0.2 s-1, an attempt of optimal time determination wasn't successful. For this purpose, a method based on knowledge engineering was proposed. The obtained relations between the parameters of mixing process and properties of the final products were used as input data for the analysis. Information about mixing process characteristics, in knowledge engineering called expert's knowledge, were the complementary data. The source of this information was the experience based on previous experiments and the data found in the literature. A set of data was prepared, which, from the point of view of knowledge engineering, was incomplete and uncertain, because a part of those data wasn't verified by experiments. Those data could be used for quick estimation of the mixing process parameters for future experiments with compound characteristics similar to those used in this experiment. A fuzzy reasoning was carried out using Fuzzy Toolbox program, which is a part of Matlab software. The mixing time for the rotation speed 0.2 s-1 was estimated to be about 80 minutes.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt; umocnienie; cząstka; stop aluminium; węglik krzemu; mieszanie; metalurgia proszków; logika rozmyta

EN

composite; particle; aluminium alloy; silicon carbide; mixing process; powder metallurgy; fuzzy logic

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 9, nr 4
• Strony: 327--331
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wojtaszek M.

autor

Durak J.

autor

Pernal F.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Metali i Informatyki Przemysłowej, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków,

Bibliografia

• [1] Wojtaszek M., Durak J., The application of fuzzy logic analysis to assessing the significance of mixing parameters for the PM metal - ceramic composites, Metallurgy and Foundry Engineering 2007, 3, 1, 23-31.
• [2] Wojtaszek M., Durak J., Wykorzystanie logiki rozmytej do wyznaczania parametrów procesu mieszania podczas wytwarzania metodą metalurgii proszków kompozytów umacnianych cząstkami, Kompozyty (Composites) 2008, 4, 390-396.
• [3] Rutkowska D., Piliński M., Rutkowski L., Sieci neuronowe, algorytmy genetyczne i systemy rozmyte, WN PWN, Warszawa 1997.
• [4] Mrzygłód B., Elementy reprezentacji wiedzy w zakresie wad powierzchni wyrobów metalowych, Rozprawa doktorska, AGH, Kraków 2006.
• [5] Ramanathan S., Karthikeyan R., Gupta M., Development of processing maps for Al/SiC composite using fuzzy logic, Journal of Materiale Processing Technology 2007, 183, 104-110.