Стандартные измерительные приборы на заводах часто ограничиваются показателем усреднённой шероховатости поверхности (Ra), что приводит к потере важных деталей. Дело в том, что две детали с одинаковым значением Ra могут существенно различаться по своему микропрофилю и, как следствие, по долговечности. В связи с этим ученые из ТГУ разработали новую методику, использующую непрерывное вейвлет-преобразование. Этот математический инструмент позволяет разложить профиль поверхности по пространственным координатам и масштабам, что помогает выявить следы предыдущих этапов механической обработки, которые обычно скрываются под финишными слоями.
Проведенные эксперименты подтвердили эффективность нововведения. Две детали из нержавеющей стали 12Х18Н10Т, обработанные различными технологическими цепочками, продемонстрировали идентичные значения шероховатости Ra=0,22 мкм. Традиционные методы контроля качества считали их схожими, однако новый подход выявил, что одна из деталей имеет скрытую нерегулярность микрорельефа, превышающую показатели другой в 20 раз. Это связано с тем, что под сглаженным верхним слоем оставались заметные следы грубого чернового точения. Сталь 12Х18Н10Т, склонная к деформационному упрочнению, позволяет делать вывод о том, что наличие таких скрытых дефектов может значительно повлиять на прочность и износостойкость изделий.
Доктор технических наук Павел Мельников, один из авторов исследования, поясняет: «Хотя традиционные параметры шероховатости остаются основой контроля качества, они лишь дают усреднённую картину. Новый метод позволяет увидеть, где и насколько сильно проявляются скрытые структуры на поверхности». Это открытие предоставляет инженерам возможность анализировать детали на предмет следов предыдущих обработок, даже если финальная обработка создала видимость идеальной поверхности.
Алгоритм, разработанный для этой методики, оптимизирован для практического применения: расчет скалограммы и извлечение признаков одного профиля занимают менее 0,5 секунды. Это открывает возможности для интеграции метода в автоматизированные контрольные линии прямо на производственном цехе. Благодаря быстрой проверке на «технологическую чистоту» детали смогут гарантировать соответствие заявленному технологическому процессу, тем самым снижая риск появления брака в критически важных компонентах двигателей и механизмов.
Исследование стало возможным благодаря поддержке гранта Российского научного фонда. Результаты работы опубликованы в научном журнале Metals (MDPI), который занимается освещением актуальных исследований и технологических разработок в данной области.