噴射沉積制備大規(guī)格管坯中的控制技術研究.pdf

1、噴射沉積技術是制備快速凝固高性能材料的新型金屬近成形技術，沉積坯件具有成分均勻、組織細化、致密度高、含氧量低、偏析程度小等特征。該技術在歐美、日本等國家已經進入工業(yè)化生產階段，國內對該技術的研究基本還處于實驗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展開，但離工業(yè)化生產尚有一段距離。 本文對噴射沉積制備大規(guī)格管坯工業(yè)化生產特點進行了分析，研究了噴射沉積管坯設備的構造及其工作原理，構建了由系統(tǒng)管理層、控制

2、層、設備層組成的三層遞階控制結構。對關鍵工藝參數的閉環(huán)控制進行了研究，針對兩個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)移液結構及其控制策略，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構和方法，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，并應用在實際液位控制系統(tǒng)中，得到了很好的驗證，生產現場采集數據表明，PID調節(jié)時間約為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)的響應較快、超調小、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，提出了噴嘴噴射高度控制系統(tǒng)的結構及其控制方法，并對噴嘴噴射高度控制控制過程中的漏包提升執(zhí)行機構、沉積層厚度在線測量、相關傳感器安裝位置的要求及漏包提升控制等關鍵點進行了研究，噴嘴噴射高度閉環(huán)控制技術可生產大壁厚管坯，并可適應不同內徑的管坯的生產，噴嘴噴射高度的累積誤差（壁厚200mm）小于10mm。 控制系統(tǒng)及相