超音速火焰喷涂操控体系规划论文规划,论文,协助,操控体系,操控系 统,超音速火焰,喷涂体系,超音速喷涂

　　超音速火焰喷涂技能是一种可在零部件外表高功率地构成涂层的工艺办法，该办法具有火焰速度高、涂层结合强度高、细密性好、耐磨等长处。在对此技能日益推行和产 业化的布景下，咱们对超音速火焰喷涂操控体系进行地研讨与规划，不光能够改进咱们 现有设备的运用功率，并且提高了超音速火焰喷涂的易操作性和智能性，这些关于超音 速火焰喷涂设备的商业化推行和运用有着重要的含义。 本文介绍了超音速火焰喷涂操控体系的组成，论述了体系的技能要求。依据体系的 技能要求，本文给出了体系的整体规划方案，分别从硬件和软件两大方面进行叙说：在 硬件方面，依据操控要求，进行了操控器、压力传感器、温度传感器、液位传感器、流 量传感器、电磁阀和电液份额操控阀的选型，一起也进行了显现体系的选型；在软件方 面，首要编写了主程序、体系初始化程序、ＡＤ采样、ＤＡ输出，ＰＩＤ调理以及串口通讯 程序等相关程序。特别是对氧气供应体系进行了ＰＩＤ闭环操控剖析，树立操控体系模型， 并在程序上给予了完结。 终究，进行了相关模仿调试作业，成果表明：所规划的操控体系能够满意运用要求。 关键字：热喷涂，超音速火焰喷涂，操控体系，微操控器 Ａｂｓｔｒａｃｔ ＨＶＯＦ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｓａ ｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｉｎｔｈｅ ｐａｒｔｓ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｔｏｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｈａｓａ ｈｉｇｈ ｆｌａｍｅ ｓｐｅｅｄ，ｃｏａｔｉｎｇ ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈ ｌｌｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｇｏｏｄｄｅｎｓｉｔｙｗｅａｒ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄＳＯｏｎ．Ａｔｔｈｅ ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ ｏｆｔｈｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄｔｈｅ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｏｆｔｈｅ ｇｒｏｗｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ，ｗｅ ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅ ＨＶＯＦ ｓｙｓｔｅｍ，ｎｏｔｏｎｌｙ ｃａｎ ｉｍｐｒｏｖｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｏｆｏｕｒ ｅｘｉｓｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｂｕｔ ａｌｓｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ＨＶＯＦｅａｓｉｌｙ ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙ ｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｐｒｏｍｏｔｉｏｎ ａｎｄｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆＨＶＯＦ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ． Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆＨＶＯＦｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ，ｅｌａｂｏｒａｔｅｓ ｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏｔｈｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒ ｐｒｅｓｅｎｔｓ ｔｈｅｏｖｅｒａｌｌ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍｐｒｏｇｒａｍ，ｓｅｐａｒａｔｅｌｙ ｆｒｏｍｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｔｗｏ ａｓｐｅｃｔｓ：Ｉｎ ｔｅｒｍｓｏｆ ｈａｒｄｗａｒｅ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏｃｏｎｔｒｏｌ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ａｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅｓｅｎｓｏｒｓ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｏｒｌｉｑｕｉｄ ｌｅｖｅｌｓｅｎｓｏｒｆｌｏｗｓｅｎｓｏｒ，ｓｏｌｅｎｏｉｄ ｖａｌｖｅｓａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏ－ｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｔｒｏｌｖａｌｖｅａｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄ，ａｓｗｅｌｌ ａｓａ ｄｉｓｐｌａｙｓｙｓｔｅｍ ｓｅｌｅｃｔｅｄ；Ｏｎｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅｓｉｄｅ，ｔｈｅｍａｉｎ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｏｆｔｈｅｍａｉｎ ｐｒｏｇｒａｍ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍ ｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ，ＡＤｓａｍｐｌｉｎｇ，ＤＡｏｕｔｐｕｔ，ＰＩＤｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ，ａｓ ｗｅｌｌ ｓｅｒｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ａｎｄｏｔｈｅｒｒｅｌａｔｅｄ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｈａｓｃａｒｄｅｄｏｎｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓ ｔｏｔｈｅＰＩＤ ｃｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ ｃｏｎｔｒｏｌｏｆｔｈｅ ｏｘｙｇｅｎｓｕｐｐｌｙｓｙｓｔｅｍ，ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｇｉｖｅｎａｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｎｔｈｅ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ． Ｆｉｎａｌｌｙｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｊｏｂ Ａｎａｌｏｇｄｅｂｕｇｇｉｎｇｉｓｄｏｎｅ，ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ：ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｍｅｅｔｓｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄ：ＴｈｅｒｍａｌＳｐｒａｙ，ＨＶＯＦ，ＣｏｎｔｒｏｌＳｙｓｔｅｍ，Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ 论文独创性声明 自己声明：自己所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研讨工 作所取得的效果。除论文中现已注明引证的内容外，对论文的研讨做出重 要奉献的个人和团体，均已在文中以清晰办法标明。本论文中不包括任何 未加清晰注明的其他个人或团体现已揭露宣布的效果。 本声明的法律责任由自己承当。 论文作者签名：社辱芍２００ｑ年６月１日 论文知识产权权属声明 自己在导师指导下所完结的论文及相关的职务著作，知识产权归属学 校。校园享有以任何办法宣布、仿制、揭露阅读、借阅以及申请专利等权 利。自己离校后宣布或运用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位依然为长安大学。 （保密的论文在解密后应恪守此规则） 论文作者签名：杠学考 ２０Ｆ／年６月１日 长安大学硕上学位论文第一章序言 跟着科学技能和现代工业不断地开展，对各种设备零部件的外表功能的要求也越来 越高，特别是在重载、腐蚀介质、高温、高压和高速度等条件下作业的零部件，其资料 的损坏往往从零部件的外表开端，如磨损、腐蚀和高温氧化等，而零部件外表的部分破 坏又往往构成整个零部件失效，终究导致设备停用。因而，需求一种有用的工艺来改进 资料的外表功能，超音速火焰喷涂技能便是完结这一工艺进程的一门技能。 １．１超音速火焰喷涂简介 超音速火焰喷涂（英文全称为ＨｉｇｈＶｅｌｏｃｉｔｙＯｘｙｇｅｎＦｕｅｌ简称ＨＶＯＦ）是２０世纪８０ 年代初在一般火焰喷涂的基础上开展起来的一种新式热喷涂技能，它是一种在资料外表 高功率地构成涂层的工艺办法。该办法是将喷涂资料粒子加热并雾化成熔化或半熔化的 状况，经超音速火焰加快后，以较高的速度碰击已构成的涂层或基体的外表，扁平化后 堆积在外表构成的涂层【。 １．１．１超音速火焰喷涂技能的特色 由于喷涂粒子以超音速飞行并碰击到基体外表，所以ＨＶＯＦ涂层的密度、硬度和结 合强度都十分高，高速（可使粒子的氧化露出时刻减短并使其取得较高的动能）和相对 较低的温度是ＨＶＯＦ工艺办法最重要的两个特征【２１。ＨＶＯＦ技能的杰出特色是： １．火焰速度高，可达１５００ｍ／ｓ以上【３，４，５１，可将喷涂粒子加快到高达３００－－５００ｍ／ｓｔ６１； ２．温度比等离子喷涂低许多，约２７６００ｃ［７１，可有用防止喷涂进程中粒子的氧化，特别 合适喷涂加热后易于分化的金属陶瓷涂层： ３．涂层的细密性好，结合强度高（大于７０ＭＰａ）【８，９】，耐磨功能优越。 １．１．２超音速火焰喷涂与其它喷涂办法的比较 以下是ＨＶＯＦ与等离子喷涂、电弧喷涂进行的比较，成果如下表１．１所示： 表１．１不同外表改性工艺办法的比较 外表改性涂层 功能 出产率 涂层 工艺 结合 均匀 资料 堆积动力 运转 设备 强度 速度运用 本钱 出资 等离子喷涂 一般 一般 电弧喷涂一般 一般 一般 第一章序言从上表中可见，ＨＶＯＦ的明显长处是涂层资料选择性好，堆积速度快，设备出资低， 别的，ＨＶＯＦ能够取得比等离子或电弧喷涂结合强度更高、均匀性更好的涂层。需特别 指出的是ＨＶＯＦ具有优秀的高速低温特性，这特别合适于喷涂耐磨功能杰出的ＷＣ类 资料，由于在氧化和高温条件下喷涂很难防止ＷＣ脱碳【ｌ０１。 １．１．３超音速火焰喷涂技能的运用 ＨＶＯＦ技能由于其焰流温度和速度在大范围内接连可调，能够满意多种喷涂资料的 要求，因而有着十分广泛的运用范畴和前剥１１】。其典型运用范畴如下表１．２所示： 表１．２超音速火焰喷涂的典型运用 运用范畴 典型零部件 冶金 轴类、风机叶片、辊类 化工 轴类、阀门、反应釜、管道 电力 风机叶片、锅炉四管 石油 轴类、液压轴塞、抽油泵、活塞 造纸印刷 卷纸辊、压光轴、涂布辊、机辊筒、烘缸、刀具 一般机械 ＨＶＯＦ技能在呈现初期，就受到了航空航天界的喜爱，并很快地投入了出产运用。美国近年来在航空发动机部件如轴承套和压缩机叶片等上运用ＨＶＯＦ技能现已完结了 标准化，彻底替代了之前所运用的爆破喷涂层，旨在降低本钱【１２１。 近几年来，ＨＶＯＦ技能在耐磨、耐腐蚀、抗氧化和机械零部件修正等范畴也得到了 较广泛的运用。例如：日本钢铁工业运用ＨＶＯＦ修正退火炉辊，修正率从８０年代中期 的３０％上升为９０年代后期的８０％【ｌ３１。再如：由于发动机的高压压缩机前轴的磨损是在 轴孔内，所以运用传统的修正办法适当困难，但关于ＨＶＯＦ工艺来说，由于它具有长的 喷涂间隔、准确且易于操作的喷枪以及十分高的粒子速度，尽管喷涂视点较小，仍能制 备出厚度超越２ｍｍ的涂层，且修正外表具有很高的质量，一起喷涂外表加工也很简单， 其修理本钱远远低于替换整个部件所需的费用【ｌ４１。 １．２超音速火焰喷涂原理 ＨＶＯＦ是将很多燃料（气体或液体，如：氢、甲基乙炔、乙炔、丙烯、丙烷、天然 气【”ｌ、火油、柴油【１６１）和氧气在高压下供应喷枪，使其在焚烧室中进行焚烧，其焚烧的 火焰沿着喷嘴喷出，在范诺流和瑞利流的效应下，关于拉瓦尔喷嘴在喷嘴内部，焰流呈 现出阻塞状况，在高压下能够取得超音速火焰射流，这类似于火箭发动机焚烧所喷出的 长安大学硕士学位论文焰流，也可称之为小型火箭发动机【１刀；将喷涂粉末送入该火焰中，超音速火焰射流能够 将喷涂粒子加热成熔化或半熔化状况，一起使粒子速度到达超音速，然后具有很高的动 能；当喷涂粒子碰击基体外表时，冲击动能转化为热能，进一步使其发生充沛变形，从 而取得结合强度高、细密性好的高质量的涂层【１，１８１。 １．３超音速火焰喷涂操控体系的研讨现状 ＨＶＯＦ技能是国际热喷涂界的重大进展之一，１９９４年，这种设备日本有６０多套， 欧洲大约有１２０套，其间德国大约有３０套，１９９５年在日本神户举行的第１４届热喷涂国 际会议上，以ＨＶＯＦ为主题的论文就到达４０篇【１６１。在９０年代初期，ＨＶＯＦ设备在热 喷涂商场中所占的份额约为３％，到了２０００年，该份额到达约２５嘣１９ｌ。据英国Ｍｅｔａｌｌｉｓａｔｉｏｎ 有限公司称，ＨＶＯＦ设备在热喷涂商场上越来越热销。该公司以为ＨＶＯＦ设备越来越受 到那些寻求耐腐蚀功能或耐磨功能更好的涂层的工程师们的欢迎，由于相关于那些选用 较了解的惯例喷涂工艺，如：电弧喷涂、火焰喷涂和等离于喷涂等制成的涂层来说，ＨＶＯＦ 制成的涂层硬度更高、细密度会更好一些【２们。 到现在为止，我国己连续从国外购进了几台ＨＶＯＦ设备，如上海的司太立公司引进了美国Ｓｔｅｌｌｉｔｅ公司的Ｊｅｔ．Ｋｏｔｅ高速火焰喷涂设备，我国有色金属研讨总院引进了 Ｄｉａｍｏｎｄ．Ｊｅｔ体系，鞍山钢铁公司引进了Ｔｏｐ．Ｇｕｎ体系。此外，西安交通大学于１９９５年 已研制成功了我国自己的ＨＶＯＦ体系（ＣＨ一２０００），长安大学、沈阳工业大学、装甲兵工 程学院、武汉资料维护研讨院、北京钢铁研讨总院、北京钛得新工艺资料有限公司等几 家单位也都在进行这方面研讨，并相继研制成功了各具特色的ＨＶＯＦ体系【２１１。 国际上闻名的热喷涂设备出产公司普莱克斯外表技能公司推出的ＪＰ一５０００、ＪＰ．８０００ 型高压ＨＶＯＦ体系是当时国际上最为热销的ＨＯＶＦ体系，现在在国际上已有超越５００台的 在役量，这是其他ＨＶＯＦ体系无法比拟的【２２】。其ｄ？ｊｐ一８０００体系的８１００型ＣＯＲＯＮＡ操控 台，是一闭环、全自动操控的操控台，其外形如下图１．４所示：

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