權(quán)利要求

1.一種鋁合金熔體質(zhì)量快速檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，采集鋁合金熔體樣品并獲取冷卻曲線，具體為：從鋁合金熔煉爐中取樣，倒入安裝有K型熱電偶的一次性樣杯中，通過溫度采集設(shè)備記錄鋁合金熔體冷卻凝固過程，獲得冷卻曲線數(shù)據(jù);

S2，定義冷卻曲線特征值，具體為：在獲得的冷卻曲線中，定義初晶形核溫度、初晶最低過冷溫度、初晶生長(zhǎng)溫度、共晶形核溫度、共晶最低過冷溫度、共晶生長(zhǎng)溫度、初晶再輝溫升、共晶再輝溫升、初晶過冷再輝時(shí)間、共晶過冷再輝時(shí)間、共晶生長(zhǎng)凝固結(jié)束時(shí)間差、初晶下面積、共晶下面積的特征值，以表征鋁合金熔體凝固過程中的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性;

S3，數(shù)據(jù)處理及特征值提取，具體為：對(duì)冷卻曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行文件格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)質(zhì)量?jī)?yōu)化和平滑濾波處理，計(jì)算冷卻曲線的一階和二階導(dǎo)數(shù)，結(jié)合特征值識(shí)別算法提取冷卻曲線中的特征值;

S4，建立熔體質(zhì)量多元判據(jù)，具體為：基于提取的特征值，采用機(jī)器學(xué)習(xí)回歸方法建立鋁合金熔體質(zhì)量的多元判據(jù)，利用隨機(jī)森林模型對(duì)特征值進(jìn)行訓(xùn)練和預(yù)測(cè)，并結(jié)合SHAP分析評(píng)估冷卻曲線特征值對(duì)熔體質(zhì)量的影響，建立熔體質(zhì)量得分模型，最終對(duì)熔體質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金熔體質(zhì)量快速檢測(cè)方法，其特征在于，步驟S1中，從鋁合金熔煉爐中取樣時(shí)需確保所有樣品在670℃~690℃溫度區(qū)間的條件下澆注，并在樣杯上蓋上隔離桶，以減少外界環(huán)境對(duì)樣品的干擾。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金熔體質(zhì)量快速檢測(cè)方法，其特征在于，步驟S3中，所述對(duì)冷卻曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行文件格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)質(zhì)量?jī)?yōu)化，具體為：將溫度采集設(shè)備得到的.txt文件轉(zhuǎn)換為.csv文件的程序，轉(zhuǎn)換后的文件包含時(shí)間和溫度兩列數(shù)據(jù);對(duì)常見的數(shù)據(jù)問題進(jìn)行優(yōu)化處理，以確保數(shù)據(jù)的完整性和一致性。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金熔體質(zhì)量快速檢測(cè)方法，其特征在于，步驟S3中，采用有限差分方法計(jì)算冷卻曲線的一階和二階導(dǎo)數(shù)，以提高特征值識(shí)別的準(zhǔn)確性，并對(duì)所得導(dǎo)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行再次平滑處理，以消除短期波動(dòng)和噪聲。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金熔體質(zhì)量快速檢測(cè)方法，其特征在于，步驟S4中，所述結(jié)合SHAP分析評(píng)估冷卻曲線特征值對(duì)熔體質(zhì)量的影響，具體為：通過SHAP分析可視化每個(gè)特征值對(duì)模型輸出的貢獻(xiàn)度，確定初晶下面積、共晶下面積、凝固時(shí)間、初晶再輝溫升、共晶再輝溫升、初晶最低過冷溫度、初晶生長(zhǎng)溫度的特征值作為評(píng)估熔體質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，并采用高斯分布模型對(duì)每個(gè)特征值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鋁合金熔體質(zhì)量快速檢測(cè)方法，其特征在于，所述熔體質(zhì)量得分模型中，熔體質(zhì)量得分通過確定的作為評(píng)估熔體質(zhì)量關(guān)鍵指標(biāo)的特征值進(jìn)行加權(quán)求和實(shí)現(xiàn)，其中權(quán)重由機(jī)器學(xué)習(xí)的SHAP分析確定，每個(gè)特征值采用基于高斯分布的得分模型。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明涉及鋁合金材料加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體的，涉及一種鋁合金熔體質(zhì)量快速檢測(cè)方法。

背景技術(shù)

[0002]鋁合金的比強(qiáng)度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能好、抗腐蝕性能強(qiáng)、易加工成形，在航天、航空、汽車、機(jī)械、建筑及民用等工業(yè)部門的應(yīng)用越來越廣泛。隨著鋁合金應(yīng)用的推廣，它的質(zhì)量問題引起越來越多的關(guān)注。鋁合金澆注前的液態(tài)質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接影響著鑄件缺陷的形成及其微觀組織和力學(xué)性能，因此要想控制鋁合金鑄件的整體性能，需首先在澆注前對(duì)鋁合金液態(tài)熔體的質(zhì)量進(jìn)行分析。

[0003]現(xiàn)有的電子顯微鏡、X射線、波譜儀、能譜儀、金相分析和化學(xué)分析等測(cè)試手段能對(duì)液態(tài)合金的質(zhì)量作出較為可靠的測(cè)試，但是這些儀器和方法對(duì)工作環(huán)境和試樣都有較高的要求，且檢測(cè)周期長(zhǎng)，無法滿足爐前快速檢測(cè)的要求。

[0004]現(xiàn)有的熱分析法(ThermalAnalysis)從熱電偶收集的信號(hào)轉(zhuǎn)化為溫度，提供了鋁合金熔體冷卻過程的溫度與時(shí)間的曲線，被稱為冷卻曲線。在合金中無論發(fā)生哪一種變化(如加熱時(shí)的熔化、冷卻時(shí)的結(jié)晶、同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變、固態(tài)中過剩相熔解或析出等)，都伴隨有熱量的釋放或吸收，從而使得因加熱而溫度上升或因冷卻而溫度下降時(shí)，溫度變化的連續(xù)性受到破壞，并顯示出特殊的溫度特征值，在加熱或冷卻曲線上形成“拐點(diǎn)”或“平臺(tái)”。熱分析法通過對(duì)冷卻曲線的拐點(diǎn)和平臺(tái)進(jìn)行分析，能夠反映出鋁合金熔體變質(zhì)效果等特點(diǎn)。具有易于操作、成本低廉、操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，然而，熱分析法的缺點(diǎn)也很明顯：1)只能進(jìn)行定性檢測(cè)：傳統(tǒng)熱分析法主要基于冷卻曲線的拐點(diǎn)特征來評(píng)估熔體質(zhì)量，但這種方法只能進(jìn)行定性的判斷，無法量化評(píng)估熔體的實(shí)際質(zhì)量水平;2)準(zhǔn)確性和可重復(fù)性較差：由于熱分析法對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境較為敏感，例如溫度測(cè)量、環(huán)境干擾等因素會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生較大影響，因此其檢測(cè)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性存在較大局限性;3)缺乏多元特征分析：熱分析法僅依賴于冷卻曲線的特征點(diǎn)，缺乏對(duì)熔體其他物理化學(xué)特性的綜合分析，導(dǎo)致在復(fù)雜熔體系統(tǒng)中的適用性有限。

[0005]因此本發(fā)明提出一種鋁合金熔體質(zhì)量快速檢測(cè)方法，可用來研究爐前鋁合金熔體質(zhì)量快速檢測(cè)問題，通過該方法在實(shí)際澆注前，檢測(cè)鋁合金熔體含氣、含渣以及變質(zhì)等詳細(xì)情況，對(duì)改善鑄件質(zhì)量有積極意義，同時(shí)為優(yōu)化生產(chǎn)工藝提供參考。

發(fā)明內(nèi)容

[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種鋁合金熔體質(zhì)量快速檢測(cè)方法，包括以下步驟：

S1，采集鋁合金熔體樣品并獲取冷卻曲線，具體為：從鋁合金熔煉爐中取樣，倒入安裝有K型熱電偶的一次性樣杯中，通過溫度采集設(shè)備記錄鋁合金熔體冷卻凝固過程，獲得冷卻曲線數(shù)據(jù);

S2，定義冷卻曲線特征值，具體為：在獲得的冷卻曲線中，定義初晶形核溫度、初晶最低過冷溫度、初晶生長(zhǎng)溫度、共晶形核溫度、共晶最低過冷溫度、共晶生長(zhǎng)溫度、初晶再輝溫升、共晶再輝溫升、初晶過冷再輝時(shí)間、共晶過冷再輝時(shí)間、共晶生長(zhǎng)凝固結(jié)束時(shí)間差、初晶下面積、共晶下面積的特征值，以表征鋁合金熔體凝固過程中的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性;

S3，數(shù)據(jù)處理及特征值提取，具體為：對(duì)冷卻曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行文件格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)質(zhì)量?jī)?yōu)化和平滑濾波處理，計(jì)算冷卻曲線的一階和二階導(dǎo)數(shù)，結(jié)合特征值識(shí)別算法提取冷卻曲線中的特征值;

S4，建立熔體質(zhì)量多元判據(jù)，具體為：基于提取的特征值，采用機(jī)器學(xué)習(xí)回歸方法建立鋁合金熔體質(zhì)量的多元判據(jù)，利用隨機(jī)森林模型對(duì)特征值進(jìn)行訓(xùn)練和預(yù)測(cè)，并結(jié)合SHAP分析評(píng)估冷卻曲線特征值對(duì)熔體質(zhì)量的影響，建立熔體質(zhì)量得分模型，最終對(duì)熔體質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分。

[0007]優(yōu)選的，步驟S1中，從鋁合金熔煉爐中取樣時(shí)需確保所有樣品在670℃~690℃溫度區(qū)間的條件下澆注，并在樣杯上蓋上隔離桶，以減少外界環(huán)境對(duì)樣品的干擾。

[0008]優(yōu)選的，步驟S3中，所述對(duì)冷卻曲線數(shù)據(jù)進(jìn)行文件格式轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)質(zhì)量?jī)?yōu)化，具體為：將溫度采集設(shè)備得到的.txt文件轉(zhuǎn)換為.csv文件的程序，轉(zhuǎn)換后的文件包含時(shí)間和溫度兩列數(shù)據(jù);對(duì)常見的數(shù)據(jù)問題進(jìn)行優(yōu)化處理，以確保數(shù)據(jù)的完整性和一致性。

[0009]優(yōu)選的，步驟S3中，采用有限差分方法計(jì)算冷卻曲線的一階和二階導(dǎo)數(shù)，以提高特征值識(shí)別的準(zhǔn)確性，并對(duì)所得導(dǎo)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行再次平滑處理，以消除短期波動(dòng)和噪聲。

[0010]優(yōu)選的，步驟S4中，所述結(jié)合SHAP分析評(píng)估冷卻曲線特征值對(duì)熔體質(zhì)量的影響，具體為：通過SHAP分析可視化每個(gè)特征值對(duì)模型輸出的貢獻(xiàn)度，確定初晶下面積、共晶下面積、凝固時(shí)間、初晶再輝溫升、共晶再輝溫升、初晶最低過冷溫度、初晶生長(zhǎng)溫度的特征值作為評(píng)估熔體質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，并采用高斯分布模型對(duì)每個(gè)特征值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。

[0011]優(yōu)選的，所述熔體質(zhì)量得分模型中，熔體質(zhì)量得分通過確定的作為評(píng)估熔體質(zhì)量關(guān)鍵指標(biāo)的特征值進(jìn)行加權(quán)求和實(shí)現(xiàn)，其中權(quán)重由機(jī)器學(xué)習(xí)的SHAP分析確定，每個(gè)特征值采用基于高斯分布的得分模型;

熔體質(zhì)量得分模型中的熔體質(zhì)量得分為初晶下面積，共晶下面積，凝固時(shí)間，共晶再輝溫升，初晶再輝溫升，初晶最低過冷溫度和初晶生長(zhǎng)溫度這七個(gè)特征值的加權(quán)求和，具體如下：

[0012]其中，

[0013]

[0014]

[0015]

[0016]

[0017]

[0018]和分別為初晶下面積的期望、標(biāo)準(zhǔn)差;的期望、標(biāo)準(zhǔn)差;和分別為初晶再輝的期望、標(biāo)準(zhǔn)差;和分別為共晶再輝的期望、標(biāo)準(zhǔn)差;和分別為初晶最低過冷溫度的期望、標(biāo)準(zhǔn)差;和分別為初晶生長(zhǎng)溫度的期望、標(biāo)準(zhǔn)差;和分別為凝固時(shí)間的期望、標(biāo)準(zhǔn)差,為凝固時(shí)間的最大得分，標(biāo)準(zhǔn)凝固時(shí)間為根據(jù)凝固理論確定的時(shí)間長(zhǎng)度。

[0019]本發(fā)明以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

1.量化熔體質(zhì)量評(píng)估：本發(fā)明基于冷卻曲線的多特征點(diǎn)提取，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋁合金熔體質(zhì)量的量化評(píng)估;通過建立熔體質(zhì)量得分模型，可以更精確地表征熔體的冷卻特性和質(zhì)量水平;

2.提高準(zhǔn)確性和一致性：通過標(biāo)準(zhǔn)化的取樣過程，數(shù)據(jù)預(yù)處理和多個(gè)特征值的識(shí)別提取，本發(fā)明提高了熔體質(zhì)量評(píng)估的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，減少了環(huán)境因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響;

3.多元特征綜合分析：利用機(jī)器學(xué)習(xí)和回歸分析等手段，本發(fā)明能夠?qū)鋮s曲線中的多項(xiàng)特征進(jìn)行綜合分析，從而建立多元判據(jù)，對(duì)熔體質(zhì)量進(jìn)行更全面的評(píng)估，提升了分析的科學(xué)性和適用性;

4.數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的質(zhì)量判定：通過使用SHAP分析和隨機(jī)森林回歸模型，本發(fā)明能夠識(shí)別出對(duì)熔體質(zhì)量影響最大的關(guān)鍵特征，從而建立數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的質(zhì)量評(píng)估體系，為鋁合金熔體的質(zhì)量控制提供了更為科學(xué)的依據(jù)。

附圖說明

[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中鋁合金熔體質(zhì)量快速檢測(cè)方法的流程圖。

[0021]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中鋁合金熔體取樣及測(cè)溫過程示意圖。

[0022]圖3 為本發(fā)明實(shí)施例中經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的熔體冷卻曲線、一階和二階導(dǎo)數(shù)數(shù)據(jù)及其特征值示意圖。

[0023]圖4為本發(fā)明實(shí)施例中未經(jīng)數(shù)據(jù)處理的熔體冷卻曲線及其一階和二階導(dǎo)數(shù)數(shù)據(jù)示意圖。

[0024]圖5為本發(fā)明實(shí)施例中數(shù)據(jù)處理及冷卻曲線特征值識(shí)別提取流程圖。

具體實(shí)施方式

[0025]為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

[0026]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實(shí)施，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。

[0027]圖1是按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所構(gòu)建的鋁合金熔體質(zhì)量快速檢測(cè)方法的流程圖，如圖1所示，一種鋁合金熔體質(zhì)量快速檢測(cè)方法，該方法包括下列步驟：

S1：獲得鋁合金熔體樣品的冷卻曲線

鋁合金熔體取樣及測(cè)量冷卻曲線的操作，如圖2所示。首先使用取樣勺，從鋁合金的熔煉爐中取得熔體，接著倒入安裝有K型熱電偶的一次性樣杯中冷卻，熱電偶連接溫度采集設(shè)備和電腦，記錄鋁合金熔體冷卻凝固的過程，獲得未經(jīng)數(shù)據(jù)處理的熔體冷卻曲線及其一階和二階導(dǎo)數(shù)數(shù)據(jù)，如圖4所示。

[0028]本實(shí)施例中，規(guī)范了取樣和測(cè)量的操作。在剛完成熔化或使用除渣劑處理后的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行取樣。如需多次取樣，需設(shè)定靜置時(shí)間(理想靜置時(shí)間為20-40分鐘)進(jìn)行比較。即使熔體狀況沒有明顯變化，也需注意靜置時(shí)間對(duì)熔體性質(zhì)的影響。對(duì)于使用鋁錠和回爐料的對(duì)比研究，僅在未攪拌狀態(tài)下取鋁錠樣，而對(duì)于回爐料需進(jìn)行緩慢攪拌并靜置后取樣。若涉及多個(gè)爐的比較，則直接進(jìn)行取樣而不進(jìn)行任何操作;

在取樣時(shí)需控制熔體溫度，確保所有樣品在相同溫度條件下澆注，以減少溫度差異對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。澆注時(shí)稍微溢出杯面，并及時(shí)刮掉溢出的熔體，同時(shí)在試杯內(nèi)澆注熔體后應(yīng)立即蓋上蓋子，以減少外界環(huán)境對(duì)樣品的影響。本實(shí)施例中，為避免風(fēng)的影響，需將風(fēng)扇轉(zhuǎn)向其他方向;為減少振動(dòng)干擾，試杯底座應(yīng)放置在無振動(dòng)的環(huán)境中。取樣完成后，需等待15分鐘或使用冷卻手段(如水或空氣)使底座溫度降至50℃以下后再進(jìn)行測(cè)試。

[0029]取樣工具(如湯勺)需充分預(yù)熱30-60秒，以避免工具導(dǎo)致的熔體溫度下降。同時(shí)，取樣工具的預(yù)熱位置應(yīng)與取樣位置分開，并在預(yù)熱后去除工具表面的氧化物。在熔體靜止區(qū)域取樣，避免表面氧化物干擾取樣過程。

[0030]S2：定義冷卻曲線特征值

圖3為本發(fā)明實(shí)施例中經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后的熔體冷卻曲線、一階和二階導(dǎo)數(shù)數(shù)據(jù)及其特征值示意圖。結(jié)合圖3，表1詳細(xì)說明了在鋁合金熔體的冷卻曲線中的各個(gè)特征值及其詳細(xì)的定義與描述。

[0032]S3：數(shù)據(jù)處理及特征值識(shí)別提取

數(shù)據(jù)處理及特征值識(shí)別提取的流程圖如圖5所示，主要包含文件格式轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)質(zhì)量?jī)?yōu)化，數(shù)據(jù)預(yù)處理，計(jì)算冷卻曲線的一階導(dǎo)數(shù)及二階導(dǎo)數(shù)，識(shí)別冷卻曲線特征值，輸出特征值結(jié)果。

[0033]本實(shí)施例中，將溫度采集設(shè)備得到的.txt文件轉(zhuǎn)換為.csv文件的程序，轉(zhuǎn)換后的文件包含時(shí)間和溫度兩列數(shù)據(jù);對(duì)常見的數(shù)據(jù)問題(如表頭錯(cuò)誤、缺值、錯(cuò)值等)進(jìn)行優(yōu)化處理，以確保數(shù)據(jù)的完整性和一致性。

[0034]對(duì)于冷卻曲線的數(shù)據(jù)，采用平滑和濾波等方法進(jìn)行預(yù)處理，消除曲線中的高頻成分和短期波動(dòng)，從而獲得更為平滑和連續(xù)的冷卻曲線。對(duì)經(jīng)過預(yù)處理的冷卻曲線，利用有限差分方法計(jì)算其一階和二階導(dǎo)數(shù)，為提高計(jì)算準(zhǔn)確性，分別對(duì)所得導(dǎo)數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行了再次平滑處理。結(jié)合預(yù)處理后的冷卻曲線及其一階和二階導(dǎo)數(shù)，開發(fā)特征值識(shí)別算法，一些較重要的特征值識(shí)別算法如下：

初晶最低過冷溫度(TU)的識(shí)別：在一階導(dǎo)數(shù)為非正數(shù)并持續(xù)至少五個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)，確定為初晶最低過冷溫度，同時(shí)記錄相應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)。

[0035]初晶生長(zhǎng)溫度(TG)的識(shí)別：在初晶最低過冷溫度之后，當(dāng)一階導(dǎo)數(shù)為非負(fù)數(shù)并持續(xù)至少八個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，且溫度達(dá)到局部最大值時(shí)，確定為初晶生長(zhǎng)溫度，同時(shí)記錄相應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)。

[0036]初晶再輝溫升(ΔT1)的計(jì)算：通過初晶生長(zhǎng)溫度與初晶最低過冷溫度的溫差計(jì)算得出，同時(shí)計(jì)算對(duì)應(yīng)的過冷再輝時(shí)間。

[0037]共晶最低過冷溫度(TEU)的識(shí)別：在共晶形核溫度點(diǎn)之后，當(dāng)一階導(dǎo)數(shù)為非正數(shù)且二階導(dǎo)數(shù)為非負(fù)數(shù)并持續(xù)至少五個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)，確定為共晶最低過冷溫度，同時(shí)記錄相應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)。

[0038]共晶生長(zhǎng)溫度(TEG)的識(shí)別：在共晶最低過冷溫度之后，當(dāng)一階導(dǎo)數(shù)為非負(fù)數(shù)并持續(xù)至少十個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，且溫度達(dá)到局部最大值時(shí)，確定為共晶生長(zhǎng)溫度，同時(shí)記錄相應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)。

[0039]共晶再輝溫升(ΔT2)的計(jì)算：通過共晶生長(zhǎng)溫度與共晶最低過冷溫度的溫差計(jì)算得出，同時(shí)計(jì)算對(duì)應(yīng)的過冷再輝時(shí)間。

[0040]凝固結(jié)束溫度(TF)的識(shí)別：當(dāng)溫度低于550℃時(shí)，確定為凝固結(jié)束溫度，同時(shí)記錄相應(yīng)的時(shí)間點(diǎn)。

[0041]共晶生長(zhǎng)凝固時(shí)間差(Δt3)的計(jì)算：通過共晶生長(zhǎng)溫度時(shí)間與凝固結(jié)束時(shí)間的時(shí)間差計(jì)算得出。

[0042]初晶面積(PrimaryArea)的計(jì)算：初晶面積的計(jì)算基于初晶形核溫度到初晶生長(zhǎng)溫度之間的時(shí)間區(qū)間。通過遍歷冷卻數(shù)據(jù)，選取在初晶形核時(shí)間(primaryDendriteNucleationTime)到初晶生長(zhǎng)時(shí)間(primaryGrowTime)之間的溫度數(shù)據(jù)點(diǎn)，使用梯形法近似計(jì)算面積。具體而言，時(shí)間間隔(dx)為相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的時(shí)間差，溫度差(dy)為相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均溫度減去凝固結(jié)束溫度(solidificationEndTemp);將所有時(shí)間區(qū)間內(nèi)的面積累加得到初晶面積。

[0043]共晶面積(EutecticArea)的計(jì)算：共晶面積的計(jì)算類似于初晶面積，基于共晶形核溫度到共晶生長(zhǎng)溫度之間的時(shí)間區(qū)間。通過遍歷冷卻數(shù)據(jù)，選取在共晶形核時(shí)間(eutecticNucleationTime)到共晶生長(zhǎng)時(shí)間(eutecticGrowTime)之間的溫度數(shù)據(jù)點(diǎn)，同樣使用梯形法近似計(jì)算面積。時(shí)間間隔(dx)為相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的時(shí)間差，溫度差(dy)為相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的平均溫度減去凝固結(jié)束溫度(solidificationEndTemp);將所有時(shí)間區(qū)間內(nèi)的面積累加得到共晶面積。

[0044]S4：建立熔體質(zhì)量多元判據(jù)

基于提取的特征值，利用機(jī)器學(xué)習(xí)等回歸方法學(xué)習(xí)冷卻曲線的特征值，建立熔體質(zhì)量的多元判據(jù)，對(duì)熔體質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分。

[0045]本實(shí)施例中，在特征值識(shí)別后，使用K模法獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果作為標(biāo)簽，采用隨機(jī)森林回歸對(duì)特征值進(jìn)行分析，以識(shí)別對(duì)熔體質(zhì)量影響最顯著的指標(biāo);通過SHAP分析，能夠評(píng)估每個(gè)特征值對(duì)熔體質(zhì)量的影響程度，并據(jù)此建立多元熔體質(zhì)量判據(jù)。

[0046]具體而言，使用隨機(jī)森林模型對(duì)特征值進(jìn)行訓(xùn)練和預(yù)測(cè)，同時(shí)，通過SHAP分析可視化每個(gè)特征對(duì)模型輸出的貢獻(xiàn)度，以確定最重要的特征指標(biāo)。選取初晶下面積，共晶下面積，凝固時(shí)間，共晶再輝溫升，初晶再輝溫升，初晶最低過冷溫度，初晶生長(zhǎng)溫度的7個(gè)特征值，進(jìn)一步建立多元熔體質(zhì)量判據(jù)，熔體質(zhì)量得分為上述7個(gè)特征值的加權(quán)求和，并以此建立熔體質(zhì)量得分模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)熔體質(zhì)量的精準(zhǔn)評(píng)估。其中每個(gè)判據(jù)的得分服從高斯分布模型，期望μ與標(biāo)準(zhǔn)差σ由標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)驗(yàn)測(cè)量確定，權(quán)重w由SHAP分析可視化每個(gè)特征對(duì)模型輸出的貢獻(xiàn)度確定。熔體質(zhì)量得分模型如下：

[0047]其中，

[0048]

[0053]和分別為初晶下面積的期望、標(biāo)準(zhǔn)差;的期望、標(biāo)準(zhǔn)差;和分別為初晶再輝的期望、標(biāo)準(zhǔn)差;和分別為共晶再輝的期望、標(biāo)準(zhǔn)差;和分別為初晶最低過冷溫度的期望、標(biāo)準(zhǔn)差;和分別為初晶生長(zhǎng)溫度的期望、標(biāo)準(zhǔn)差;和分別為凝固時(shí)間的期望、標(biāo)準(zhǔn)差,為凝固時(shí)間的最大得分，標(biāo)準(zhǔn)凝固時(shí)間為根據(jù)凝固理論確定的時(shí)間長(zhǎng)度。

[0054]以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。

說明書附圖(5)