Управление технологическим процессом электролитно-плазменного удаления покрытия из нитрида титана

• Автор: Парфенов, Евгений Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 209 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР. ОСОБЕННОСТИ, ХАРАКТЕРИСТИКИ И РЕЖИМЫ ЭЛЕКТРОЛИТНОПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ. МОДЕЛИ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ РОДСТВЕННЫМИ ОБЪЕКТАМИ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ
1.1 Особенности процесса удаления покрытия из нитрида титана электролитноплазменным методом.

1.2 Вольтамперные характеристики процесса электролитноплазменной ОБРАБОТКИ

1.3 РЕЖИМЫ КИПЕНИЯ ПАРОГАЗОВОЙ ОБОЛОЧКИ

1.4 Проводимость парогазовой оболочки

1.5 Свойства электрической системы источник питания ванна

1.6 Системы управления родственными объектами электротехнологии

1.7 Алгоритмы управления и модели сложных тбхнологических процессов

ВЫВОДЫ К ЛИТЕРАТУРНОМУ ОБЗОРУ. ПУТИ РЕШЕНИЯ ПОСТАВЛЕННЫХ ЗАДАЧ.
ГЛАВА 2 МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТОВ И ОБРАБОТКИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ДАННЬХ,.
2.1 Оборудование .
2.2 Планирование эксперимента
2.3 Методика математического моделирования.
2.4 МЕТОДИКА РЕГИСТРАЦИИ ПЕРЕМЕННОЙ СОСТАВЛЯЮЩЕЙ ТОКА
2.5 Методика анализа переменной составляющей тока
ГЛАВА 3 РАЗРАБОТКА ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЛИТНОПЛАЗМЕННОГО УДАЛЕНИЯ ПОКРЫТИЯ.
3.1 Разработка блоксхемы феноменологической модели
3.2 Выбор измеримых параметров технологического процесса.
3.3 Механизм удаления покрытия на основе представлений о профиле парогазовой
оболочки.
3.4 Регрессионное моделирование параметров состояния поверхности.
3.5 Исследование области оптимизации режима обработки.
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА ИНФОРМАЦИОННОЙ МОДЕЛИ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОЛИТНОПЛАЗМЕННОГО УДАЛЕНИЯ ПОКРЫТИЯ
4.1 Анализ параметров, измеримых в ходе обработки.
4.2 Анализ постоянной составляющей тока.
4.3 Анализ переменной составляющей тока.
4.4 Спектральный анализ переменной составляющей тока
4.5 Разработка информационной модели процесса на основе корреляционно о
АНАЛИЗА ПАРАМЕТРОВ
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 5 РАЗРАБО ТКА АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ УДАЛЕНИЯ ПОКРЫТИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЙРОСБТЕВЫХ ЭТАЛОННЫХ МОДЕЛЕЙ
5.1 Принципы управления технологическим процессом.
5.2 Разработка статической эталонной нейросетевой модели процесса.
5.3 Разработка алгоритма управления длительностью обработки.
5.4 Разработка динамической эталонной нейросетевой модели процесса
5.5 Разработка алгоритма управления напряжением.
5.6 Структура системы управления процессом с интеллектуальной обратной связью
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ГЛАВА 6 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ АПРОБИРОВАНИЕ АЛГОРИТМОВ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕСОМ УДАЛЕНИЯ ПОКРЫТИЯ.
6.1 Апробирование алгоритма управления длительностью обработки
6.2 Разработка мощного регулятора для управления напряжением
6.3 Апробирование алгоритма управления натряжением для удаления покрытия
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


В связи с вышеизложенным, для построения феноменологической модели технологического процесса электролитноплазменного удаления покрытия как объекта управления необходимо изучение закономерностей электролитноплазменного оксидирования и полирования поверхностей металлов и сплавов. Анализ научной и патентной литературы в области окисления и полирования поверхностей электролитноплазменным методом выявил значительное количество работ, посвященных оксидированию алюминиевых и титановых сплавов 3, 7 9, в то время, как полированию уделено гораздо меньше внимания , . Указанные работы опираются на теоретическую и практическую базу более ранних исследований, посвященных электролитному нагреву и химикотермической обработке 1, . Для процессов электролитноплазменного оксидирования характерно проведение обработки при постоянной плотности тока порядка Адм2. В этих условиях за время порядка 5 минут на поверхности металлов 1Уб, б групп формируется достаточно толстое до 0 мкм оксидное покрытие. В качестве основного показателя процесса авторы работ 3, используют формовочную кривую, представляющую собой изменение напряжения на ванне во времени, которая обычно состоит из двухчетырех линейно возрастающих участков с убывающим наклоном. На рисунке 1 показан один из видов формовочной кривой. Каждый участок соответствует той или иной стадии формования оксидного слоя тонкослойное анодирование, область искровых разрядов, микродуговое оксидирование далее возникают мощные дуговые разряды, разрушающие покрытие. В зависимости от состава электролита каждая последующая стадия обработки может оказаться разрушительной для покрытия. Точка 2 по данным работы 3 находится в окрестности В, точка 3 В, точка 4 0 В. Поскольку при удалении тонкого проводящего покрытия ЛЫ необходимо сформировать рыхлый оксидный слой, а наиболее плотные слои образуются при анодировании участок 1 микродуговом оксидировании участок , то наилучшим режимом окисления с целью последующего удаления следует считать область искрения при напряжениях В. Указанный диапазон напряжений не противоречит результатам исследований, проведенных при поиске эффективных условий удаления покрытия из ЛЫ электролитноплазменным методом . В данной работе указывается, что с возрастанием напряжения от 0 до 0 В площадь поверхности, освобожденной от покрытия, уменьшается от до . Исследования, посвященные эрозии неорганических образований при воздействии электрического разряда в электролитах показывают высокую эффективность разрушения солевых отложений при анодном подключении разрушающего электрода . Авторы предполагают, что причиной разрушения является бомбардировка поверхности ионами плазмы и молекулами газа с высокой энергией с последующим удалением продуктов эрозии потоками пара и движением пузырьков. Указанные обстоятельства приводят к необходимости значительного повышения напряжения до максимального значения для эффективного удаления продуктов окисления покрытия. Способ полирования электропроводящих поверхностей в электролитной плазме был впервые предложен авторами патента . Полирование рекомендуется проводить при напряжениях 0 В. При определении режимов полирования меди и вольфрама авторы работы отмечают необходимость образования интенсивного гидродинамического потока жидкости у поверхности электрода, что обеспечивается подачей пульсирующего напряжения величиной В. Исследования, проведенные при ЭПО стали ЭИ1Ш показали наличие эффекта полирования при применении высоких температур электролита порядка С и напряжения В . Таким образом, рассмотренные особенности процесса удаления покрытия из нитрида титана электролитноплазменным методом требуют обеспечения оптимальных условий для каждой стадии процесса. Стадию оксидирования предпочтительно проводить при напряжении В, стадию удаления окисленного слоя при максимальном напряжении, с стадию снижения шероховатости поверхности при напряжении В. Указанные диапазоны напряжений представляют собой ориентировочные значения для управления процессом путем смены состояний. Точные значения диапазонов напряжений могут быть определены на основе экспериментальных исследований процесса электролитноплазменного удаления покрытия из нитрида титана.