噴射沉積制備大規(guī)格管坯中的控制技術(shù)研究.pdf

1、噴射沉積技術(shù)是制備快速凝固高性能材料的新型金屬近成形技術(shù)，沉積坯件具有成分均勻、組織細(xì)化、致密度高、含氧量低、偏析程度小等特征。該技術(shù)在歐美、日本等國家已經(jīng)進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)階段，國內(nèi)對該技術(shù)的研究基本還處于實(shí)驗(yàn)室材料研究或中試階段，對噴射沉積自動控制及智能控制方面的研究已經(jīng)展開，但離工業(yè)化生產(chǎn)尚有一段距離。 本文對噴射沉積制備大規(guī)格管坯工業(yè)化生產(chǎn)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，研究了噴射沉積管坯設(shè)備的構(gòu)造及其工作原理，構(gòu)建了由系統(tǒng)管理層、控制

2、層、設(shè)備層組成的三層遞階控制結(jié)構(gòu)。對關(guān)鍵工藝參數(shù)的閉環(huán)控制進(jìn)行了研究，針對兩個(gè)傾倒式中間包在換包過程中的金屬液斷流問題，提出了漏包的自動連續(xù)移液結(jié)構(gòu)及其控制策略，很好地解決了換包過程的斷流問題；研究了基于PID算法的液位精確控制結(jié)構(gòu)和方法，建立了漏包液位控制系統(tǒng)的仿真模型，通過Matlab/Simulink仿真得出PID參數(shù)，并應(yīng)用在實(shí)際液位控制系統(tǒng)中，得到了很好的驗(yàn)證，生產(chǎn)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)表明，PID調(diào)節(jié)時(shí)間約為30秒，換包過程中最大波動

3、量不超過10毫米，穩(wěn)態(tài)誤差為 毫米，系統(tǒng)的響應(yīng)較快、超調(diào)小、液位穩(wěn)定并具有較高的控制精度；研究了噴嘴噴射高度控制技術(shù)，提出了噴嘴噴射高度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及其控制方法，并對噴嘴噴射高度控制控制過程中的漏包提升執(zhí)行機(jī)構(gòu)、沉積層厚度在線測量、相關(guān)傳感器安裝位置的要求及漏包提升控制等關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行了研究，噴嘴噴射高度閉環(huán)控制技術(shù)可生產(chǎn)大壁厚管坯，并可適應(yīng)不同內(nèi)徑的管坯的生產(chǎn)，噴嘴噴射高度的累積誤差（壁厚200mm）小于10mm。 控制系統(tǒng)及相