Komputerowe wspomaganie doboru materiałów na części maszyn

• Autorzy: Sitek W. , Dobrzański L. A.

Warianty tytułu

EN

Computer aided materials selection for machine parts

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono oryginalną metodykę modelowania zależności między składem chemicznym i hartownością stali konstrukcyjnych stopowych z wykorzystaniem sieci neuronowych. Bazując na wynikach doświadczalnych badań hartowności metodą Jominy'ego, opracowano i w pełni zweryfikowano doświadczalnie model sieci neuronowych, umożliwiający obliczanie krzywych hartowności Jominy'ego na podstawie składu chemicznego stali. Opracowano również i w pełni zweryfikowano numerycznie model sieci neuronowych, umożliwiający projektowanie składu chemicznego stali na podstawie znanego przebiegu krzywej hartowności Jominy'ego. Ponadto przedstawiono przydatność własnej metody modelowania krzywych hartowności do oceny wpływu pierwiastków stopowych na hartowność stali. Przeprowadzono symulację komputerową wpływu poszczególnych pierwiastków stopowych oraz ich kombinacji na hartowność stali oraz zamieszczono uzyskane wyniki.

EN

The adequate models of relations between the chemical composition and the hardenability of the alloy constructional steels were developed, basing on the experimental results of the Jominy hardenability tests. The models employed the neural networks. The hardenability models developed are useful for forecasting Jominy hardenability curves shapes, basing on the knowledge of the steel chemical composition. The preliminary classification of the steels within the particular groups into six classes altogether proved to be sufficient for developing the neural network models obtained. It was showed, that the classification can be made basing on the alloy factor value AF. It was found, as the result of the verification procedure made in the paper, that the value of the coefficient of the evaluation of the calculation method adequacy s, which was employed in the paper, is always lower (1.5-2.4 HRC) for the new method than for the others (reaching even 10 HRC). The value of the coefficient is lower than the minimum value of the coefficient for the measurement errors committed during experiments (2.5 HRC). It was proved, basing on the comparative results, that the developed method of calculating of the hardenability curves employing the neural networks, guarantees the best conformance of the calculation results and the experimental data among the existing methods. The method of designing of the steel chemical composition basing on the required hardenability curve shape was also presented in the paper. It makes it possible to design the steel chemical composition basing on the assumed Jominy hardenability curve shape. The preliminary steel classification employed was the same as in case of the modelling of the hardenability. All generalizations are based on the vast set of the experimental data. The results of the tests carried out on about 400 heats were taken for neural networks' training in the case of each model. About 550 heats of the carburizing and heat-treatable steels with various chemical compositions were used for testing. The developed method of forecasting of the steel chemical composition basing on the knowledge of Jominy hardenability curve shape is useful in practice, e.g. for the real-time control of the chemical composition of the steel with the strictly demanded hardenability curve shape during the heating process. Moreover application of the presented method, using neural network models developed, enables a scientist to make free analyses of the effect of the alloying elements occurring in carburising and heat-treatable alloy constructional steels using only computer simulation, without having to carry out additional and expensive experimental investigations.

Słowa kluczowe

PL

hartowność; projektowanie; skład chemiczny; modelowanie

EN

designing; chemical composition; modelling

• Wydawca: Wydawnictwo Wrocławskiej Rady FSNT NOT
• Czasopismo: Inżynieria Maszyn
• Rocznik: 2005
• Tom: R. 10, z. 1/2
• Strony: 20--40
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz.

Twórcy

autor

Sitek W.

• Zakład Technologii Procesów Materiałowych i Technik Komputerowych w Materiałoznawstwie, Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Śląska, 44-100 Gliwice, ul. Konarskiego 18A, Polska

autor

Dobrzański L. A.

• Zakład Technologii Procesów Materiałowych i Technik Komputerowych w Materiałoznawstwie, Instytut Materiałów Inżynierskich i Biomedycznych, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Śląska, 44-100 Gliwice, ul. Konarskiego 18A, Polska

Bibliografia

• [1] ASTM A225-1985, Standard Method for End-Quench Test for Hardenability of Steel.
• [2] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., Comparison of hardenability calculation methods of the heat-treatable constructional steels J. Mat. Proc. Tech., v.64, 1-3, 1997, pp.117-126.
• [3] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., Application of neural network in modelling of hardenability of constructional steels, J. Mat. Proc. Tech., v.78, 1-3, 1998, pp.59-66.
• [4] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., Designing of the chemical composition of constructional alloy steels, J. Mat. Proc. Tech., v.89-90, 1999, pp.467-472.
• [5] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., Computer Aided Materials Selection System as the Engineering Tool for Machine Part Design, Proceedings of International Conference "Design Tool and Methods in Industrial Engineering". Florence, Italy, 1997, pp.279-288 (main keynote paper).
• [6] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., MADEJSKI J., Some aspects of materials selection in machine design, Proceeding of the International Scientific Conference "Mechanics in Design" MID'98, Nottingham, Great Britain, pp. 10-17 (keynote paper).
• [7] DOBRZAŃSKI L.A., Material selection principles for machine design, Proceedings of the International Seminar on Principles and Methods of Engineering Design, Vol. I, Naples, Italy, 1997, pp.267-293 (keynote paper).
• [8] DOBRZAŃSKI LA., SITEK W., Application of CAHM method for evaluation of the alloying elements effects on steels' hardenability, Proceedings of the International Scientific Conference Conference Advances in Materials and Processing Technologies AMPT'98, Kuala Lumpur, Malaysia, 1998, v.2, pp.1125-1131.
• [9] DOBRZAŃSKI L.A., SZOTA J.G., SITEK W., STEFANIAK W., Koncepcja systemu doradczego doboru stali na elementy konstrukcyjne ulepszane cieplnie lub obrabiane cieplno-chemicznie, Proceedings of the 2nd International Conference PAN Achievements in the Mechanical and Material Engineering AMME'93, Gliwice, 1993, pp.75-85.
• [10] DOBRZAŃSKI L.A., SZOTA J.G., SITEK W., CZACHOWSKI J., Computer aided steel selection for heat treated machine elements, Proceedings of the International Conference on Computer Integrated Manufacturing CIM'94, Zesz. Nauk. Pol. Śl. Nr 1237, Mechanika z. l 17, Gliwice, 1994, pp.45-156.
• [11] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., STADNIK R., Wykorzystanie sieci neuronowych do oceny metod obliczania krzywych hartowności stali konstrukcyjnych stopowych. Proceedings of the 2nd International Conference PAN Achievements in the Mechanical and Material Engineering AMME'94, Gliwice, 1994, pp.117-128.
• [12] DOBRZAŃSKI L.A., Sitek W., Szota J.G., Kotania T., Computer aided thermo-chemical treatment selection of machine elements, Mat. 2 Konferencji s miedzinarodnou ucastou CO MAT TECH'94, Trnava 1994, t. l, pp.105-108.
• [13] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., Comparison of hardenability calculation methods of the heat treatable constructional steels, Proceedings of the 14th International Scientific Conference AMT'95, Gliwice-Zakopane, 1995, vol. "Scripta", pp.117-126.
• [14] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., Computer aided system for constructional steel selection, Proceedings of the 14th International Scientific Conference AMT'95, Gliwice-Zakopane, 1995, vol. "Extended Abstract", pp. 113-116.
• [15] DOBRZAŃSKI LA., SITEK W., STEFANIAK W., Koncepcja modelowania hartowności stali konstrukcyjnych stopowych, Proceedings of the 4th International Conference PAN Achievements in the Mechanical and Material Engineering AMME'95, Politechnika Śląska, Gliwice - Wisła, 1995, pp. 91-96.
• [16] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., KRYSIŃSKI D., Zastosowanie sieci neuronalnych do modelowania hartowności stali konstrukcyjnych. Proceedings of the 5th International Conference PAN Achievements in the Mechanical and Material Engineering AMME'96, Politechnika Śląska, Gliwice - Wisła, 1996, pp.97-102.
• [17] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., Komputerowe wspomaganie prognozowania hartowności stali konstrukcyjnych. Materiały IV Konferencji "Zastosowanie komputerów w zakładach przetwórstwa metali". Ustroń - Jaszowiec, 1997, s.233-240.
• [18] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., Application of neural network in modelling of hardenability of constructional steels, Proceedings of the International Scientific Conference Advances in Materials and Processing Technologies AMPT'97, Guimaraes, Portugal, 1997, pp.24-31.
• [19] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., Metoda projektowania składu chemicznego stali konstrukcyjnych stopowych na podstawie wymaganej hartowności. Proceedings of the 6th International Conference PAN Achievements in the Mechanical and Material Engineering AMME'97, Politechnika Śląska, Gliwice - Wisła, 1997, pp.59-64.
• [20] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., Modelowanie hartowności stali konstrukcyjnych stopowych. Materiały Konferencji Naukowej KBN-PAN "Projekty badawcze z zakresu obróbki plastycznej, metaloznawstwa i metalurgii proszków", Wrocław-Szklarska Poręba, 1997, s.26-31.
• [21] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., New method of hardenability modelling of the constructional steels, Proceedings of the 2nd International Scientific Conference Engineering and Functional Materials EFM'97, State University "Lviv Polytechnic", Lviv, Ukraine, 1997, pp. 135-136.
• [22] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., The method of modelling of relationships between hardenability and chemical composition of the constructional alloy steels, Inżynieria Materiałowa, z.4, 1998 - Materiały Międzynarodowej Konferencji Naukowej AMT'98, Kraków-Krynica, 1998, v. 2, s.655-658.
• [23] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., Application of neural networks in modelling of relationships between chemical composition an hardenability of constructional alloyed steels. Proceedings of the International Scientific Conference Artificial Intelligence in Engineering AIENG'98, Galway, Ireland, 1998, pp. 73-76.
• [24] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., Zależność między hartownością i składem chemicznym. Proceedings of the 7th International Conference PAN Achievements in the Mechanical and Material Engineering AMME'98, Politechnika Śląska, Gliwice - Zakopane, 1998, pp. 123-126.
• [25] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., Komputerowo wspomagana ocena wpływu pierwiastków stopowych na hartowność stali". Proceedings of the 8th International Conference PAN Achievements in the Mechanical and Material Engineering AMME'99, Politechnika Śląska, Gliwice -Rydzyna, 1999, pp. 181-184.
• [26] DOBRZAŃSKI L.A, SITEK W., Application of Neural Networks in Steels' Chemical Composition Design", Proceedings of the 15th Brasilian Congress of Mechanical Engineering COBEM'99, Sao Paulo, Brasil, 1999, (CD-ROM).
• [27] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., Modelowanie zależności między składem chemicznym i hartownością stali konstrukcyjnych. The Scientific Conference on the occasion of the 55th Anniversary of the Faculty of Mechanical Engineering, „Materials and Mechanical Engineering, M2E'2000, Gliwice, 2000, pp. 161-168.
• [28] DOBRZAŃSKI L.A., SITEK W., Ocena wpływu pierwiastków stopowych na hartowność stali konstrukcyjnych. The Scientific Conference on the occasion of the 55th Anniversary of the Faculty of Mechanical Engineering, „Materials and Mechanical Engineering, M2E'2O0O, Gliwice, 2000, pp. 169-176.
• [29] SITEK W., ZACLONA J., Komputerowe wspomaganie doboru stali na elementy konstrukcyjne, Materiały Konferencyjne XXII Ogólnopolskiego Seminarium Młodych Metaloznawców, AGH, Kraków-Krynica, 1994, s.7-10.