Совершенствование системы управления технологическим комплексом закалки на базе кольцевого плазмотрона

• Автор: Галиакбаров, Азат Талгатович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Набережные Челны
• Количество страниц: 125 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. Патентноинформационный обзор

1.1. Методы и устройства оптикофизических исследований зоны взаимодействия плазмы с металлом

1.2. Обзор по системам управления и конструкции плазмотронов

1.3. Методика проведения исследований.

1.4. Микроструктура железоуглеродистых сплавов после воздействия плазмы

1.5. Схемы реализации процесса плазменной закалки.

1.6. Анализ влияния параметров потока плазмы на показатели качества технологического процесса.

1.7. Функциональное назначение САУ НТК

1.8. Выводы по первой главе.

Глава 2. Оптикофизические методы исследования зоны взаимодействия плазмы с металлами

2.1. Разработка и исследование кольцевого плазмотрона.
2.1.1. Конструкция и принцип действия кольцевого плазмотрона.
2.1.2. Проведение экспериментальных исследований характеристик кольцевого плазмотрона и обработка полученных результатов.
2.2. Дистанционные методы измерения параметров вектора Стокса теплового излучения.
2.2.1. Поляризация квазимонохроматических волн теплового излучения.
2.2.2. Параметры Стокса и вектор Стокса
2.2.3. Способы измерения степени поляризации.
2.3. Анализ структурных схем измерителей степени поляризации теплового излучения.
2.3.1. Исследование поляризационных характеристик теплового излучения металлов.
2.3.2. Метод измерения степени поляризации по четырем замерам интенсивности излучения.
2.3.3. Метод измерения степени поляризации по трем замерам интенсивности излучения.
2.3.4. Разработка измерителя степени поляризации по двум замерам интенсивности излучения.
2.4. Способ контроля температуры зоны взаимодействия плазмы с металлами.
2.5. Выводы по второй главе.
Глава 3. Анализ и синтез САУ ПТК
3.1. Основные функциональные характеристики звеньев САУ ПТК.
3.2. Обоснование разделения каналов регулирования в системе управления.
3.2.1. Расчет показателей качества первого и второго канала
3.3. Расчет постоянной времени автоматического поляриметра
3.4. Синтез структурной схемы САУ ПТК.
3.4.1. Анализ типов структурных схем.
3.4.2. Разработка САУ ПТК
3.4.3. Описание САУ ПТК
3.5. Выводы по третьей главе
Глава 4. Анализ влияния параметров ПТК на нестабильность показателей качества технологического процесса плазменной закалки.
4.1. Постановка задачи
4.2. Анализ методов расчета параметров технологического процесса
4.3. Параметрическая оптимизация системы управления.
4.4. Разработка блок схемы экспериментальной установки
4.5. Процесс взаимодействия плазмы с металлами
4.5.1. Уравнения электродуговой плазмы.
4.5.2. Обобщение характеристик электрических дуг кольцевого плазмотрона в размерных комплексах.
4.5.3. Выбор режима плазменной закалки
4.6. Разработка алгоритмов программного обеспечения.
4.7. Металлографические исследования
4.8. Выводы по четвертой главе
Заключение
ВВЕДЕНИЕ


Решение этой задачи заключается в оптимальном выборе звеньев плазменного технологического комплекса, направленном на выполнение требуемого технологического процесса и оптимизации параметров звеньев технологического комплекса для обеспечения заданных показателей качества технологической операции, где в качестве критерия оптимальности выступает его эффективность. Наиболее перспективным направлением совершенствования плазменного технологического комплекса является комплексный подход. Он включает создание системы автоматизированного проектирования технологии плазменной обработки, синтез системы автоматического управления технологического комплекса с обратными связями по параметрам процессов в зоне взаимодействия плазмы с металлами и разработку новых методов обработки информативных параметров, позволяющих создание баз данных с целью оптимизации структуры плазмотронного технологического комплекса. В настоящее время оптикофизические методы исследования используются практически во всех направлениях науки и техники, так как они являются неразрушающими, бесконтактными и надежно работают в автоматизированных системах, в том числе они незаменимы для создания систем автоматического управления плазмотронными технологическими комплексами. Оптикофизический метод исследования по существу является физическим экспериментом, в котором в качестве носителя информации используется электромагнитное поле оптического диапазона частот, в случае плазменной обработки электромагнитное поле теплового излучения из зоны взаимодействия высококонцентрированного источника энергии с металлом. Получение сведений об исследуемом объекте или явлении происходит в процессе обработки результатов измерений. Результатом измерения в оптикофизических методах являются параметры оптического сигнала, т. Поляризационное излучение характеризует свойства материалов температура, шероховатость, химический состав и т. При описании частично поляризованного света важную роль играет степень поляризации, которая определяется как отношение интенсивности полностью поляризованной компоненты к общей интенсивности волны. Использование многоплощадочного фотоприемника с поляризационной фильтрацией излучения определяет способ измерения степени поляризации и обеспечивает достаточное быстродействие для своевременной реакции на изменения параметров ПТК, что особенно важно в системах автоматического управления. В работе рассматривается три метода измерения степени поляризации по четырем, трем и двум замерам интенсивностей излучения, которые определяют параметры вектора Стокса теплового излучения металла и позволяют производить расчет температуры зоны нагрева металла с более высокой точностью. Вместе с тем в настоящее время в литературе отсутствует информация о попытках применения методов оптимизации решения поставленной задачи, об алгоритмах управления и их особенностях. Данная работа посвящена оптимизации параметров звеньев плазменного технологического комплекса и его структуры для повышения эффективности на примере плазменной закалки деталей цилиндрической формы. Основной целью работы является повышение показателей качества процесса закалки деталей цилиндрической формы за счет совершенствования системы автоматического управления плазменного технологического комплекса. Исследованы тепловые процессы, происходящие в зоне взаимодействия плазмы с металлом, с целью определения влияния параметров тепловых процессов в металле на показатели качества закалки. Установлены физические связи параметров тепловых процессов в поверхностном слое металла с технологическими параметрами закалки на основе результатов экспериментальных исследований и математического моделирования. Разработана система управления процессом закалки на основе информативного параметра из зоны взаимодействия плазмы с металлом, измеряемого в режиме реального времени. Разработан кольцевой плазмотрон с регулируемыми выходными параметрами для автоматизированной обработки деталей цилиндрической формы и исследованы его характеристики. Выражаю благодарность научному руководителю, д. Исрафилову И. Х. и научному консультанту, к. Звездину В. В. за неоценимую помощь оказанную при работе над диссертацией.