Машинное обучение позволяет определить наилучшие настройки для сварки современных алюминиево-магниевых сплавов, что выполняется намного оперативнее классического лабораторного подбора. Эту задачу решает аспирант Московского Политехнического университета Денис Богуш. Информация была предоставлена CNews пресс-службой вуза.
Алюминиево-магниевые сплавы обладают целым рядом преимуществ: высокой прочностью, пластичностью, свариваемостью и устойчивостью к коррозии. Благодаря этому они незаменимы в авиационной промышленности и при создании транспортных средств. Однако процесс их сварки сопряжен со сложностями. Традиционные методы, основанные на плавлении, часто приводят к образованию внутренних дефектов в сварочном шве: пор, трещин и оксидных включений. Кроме того, при сварке плавлением возможна деформация тонколистовых конструкций, что снижает прочность и надежность соединений. Решением является сварка трением с перемешиванием в твердой фазе, без расплавления металла: вращающийся инструмент разогревает и перемешивает материал в зоне стыка, не доводя его до жидкого состояния. В результате формируется плотный мелкозернистый шов, практически лишенный типичных дефектов.
Но и этот метод имеет свои нюансы. Качество соединения зависит от множества факторов: скорости вращения и перемещения инструмента, прижимного усилия, угла его наклона. Ручной подбор и проверка каждого сочетания параметров требуют значительных временных и финансовых затрат. Именно на этом этапе на помощь приходят алгоритмы машинного обучения.
«Мы собираем экспериментальные данные и на их основе обучаем модели, которые выявляют взаимосвязь между параметрами сварки и характеристиками шва. В итоге алгоритм самостоятельно предлагает такие режимы, которые обеспечивают получение соединения без изъянов. Это сокращает количество необходимых экспериментов и ускоряет внедрение технологии в промышленность», — пояснил Денис Богуш.
Основное внимание в проекте уделено сплаву 1565чН2 — перспективному материалу с улучшенными прочностными и антикоррозионными свойствами. Несмотря на многолетнее изучение сварки трением с перемешиванием, оптимальные параметры для этого конкретного сплава, а также требования к подготовке заготовок, до сих пор не установлены. Вопрос о том, как именно толщина заготовок, геометрия инструмента и комбинации технологических настроек влияют на структуру и долговечность шва, остается открытым.
В рамках исследования аспирант Московского Политеха проведет серию сварочных испытаний, проанализирует макро- и микроструктуру полученных образцов и оценит их механические свойства при постоянных и переменных нагрузках. Все собранные данные войдут в лабораторную базу, которая станет основой для обучения моделей. Итогом работы должна стать интеллектуальная система, способная предлагать технологические решения для конкретного сплава и производственных условий.
Результатом работы станет образец сварного шва, прошедший лабораторные испытания, а также полный комплект технологической документации: указания по выбору параметров сварки, спецификации к оборудованию, условия подготовки стыков под сварку и способы проверки качества соединений. Эти наработки могут стать основой для нормативных материалов и привлечь внимание компаний в области авиационно-космического и транспортного машиностроения.
Исследование ведётся при поддержке гранта конкурса молодёжных научных проектов Московского Политеха имени академика В. Е. Фортова. Конкурс проходит в рамках федеральной программы «Приоритет 2030». Срок выполнения работы — один год, по завершении планируется публикация в международном рецензируемом журнале и выступление на научной конференции.
