5控制系统
铝热—重力分离SHS法制备复合弯管过程是一个复杂的燃烧合成过程,受反应物料配方、装料密度、预热处理工艺和弯管几何尺寸等多种因素的影响,熔池移动速度的精确数学模型难以建立。
本系统以智能控制原理为基础,首次将模糊逻辑理论[8,9]与重力分离SHS技术相结合,以熔池位置误m 对控制器性能的改进,一方面通过系统参数自调整,另一方面通过实验比较优化模糊控制。
自蔓延合成弯管机控制系统原理图
为保证反应时间和控制精度,采用步进电机作为执行电机,用步进驱动器来驱动,对电机功率要求不高。
6陶瓷内衬复合弯管的组织性能
用上述自动化设备所制备出的陶瓷内衬复合弯管的实物照片。管材为20碳钢,弧度为90°,曲率半径为160mm.由可见,内衬陶瓷层壁厚均匀(约为1.5mm),且与钢管结合良好。由于弯管是冷加工成型,弯弧处存在明显的机械变形,使其截面形状显现出不规则圆形,而该处内衬陶瓷层截面也以同样形状出现,从而证明该自动化设备运行可靠有效。
经对样品陶瓷层进行X射线衍射分析,见图7.发现陶瓷层中存在着α-Al2O3基体相和FeO.Al2O3尖晶石亚稳相,SiO2以石英相结构存在。α-Al2O3基体以树枝晶沿钢管径向向心分布,FeO.Al2O3尖晶石相构成枝晶晶界,SiO2石英相存在于枝晶晶界上
陶瓷复合弯管的力学性能为:陶瓷层孔隙率4.0%~6.0%、陶瓷层显微硬度(1531±102)HVO.2、压溃强度(430±20)MPa、抗剪强度(直管段)16.7MPa.
由于在弯管弧弯处存在着明显的机械变形,故抗压剪强度只能以直管段的抗压剪强度予以参考。
7结论
1)根据辐射测温原理,用“光阑→光纤→光敏二极管阵列→放大器→比较器→单片机”组成的检测系统,检测复合弯管燃烧合成过程中熔池液面位置和应用模糊控制原理,用单片机系统软件,通过步进电机→减速机→弯管夹具系统,控制复合弯管燃烧合成过程中熔池液面位置,其方案可行,计算简单,易于实现。
2)用该自动化生产设备制备出的复合弯管内衬陶瓷壁厚均匀,质量稳定,其组织性能可以满足工程需要。
3)应用由光纤光电传感器和以单片机为核心智能部件的模糊控制器组成的燃烧合成复合弯管设备,不仅能满足生产需要,而且可以减轻劳动强度,具有结构简单、操作方便、适用范围广、成本低、控制精度较高等优点,适用于陶瓷复合弯管的批量生产.