电子束钎焊的能量密度控制方法

基于电子束扫描轨迹和方式控制，提出了电子束钎焊能量密度控制方法及能量密度计算方法，以扫描电子束作为移动热源，电子束扫描轨迹和扫描方式根据钎焊接头的形状及要求设计，通过控制扫描点在工件加热区域的分配．可对接头各区域进行能量密度的高精度控制，在工件表面获得所需要的能量密度分布；也可以对异种金属电子束焊接进行能量输入比可调的不对称能量输入控制，可有效地控制接头两侧异种金属的熔化量，使接头两侧异种金属以适当的比例熔合。     

电子束钎焊接头温度计算机控制系统

研究了电子束钎焊接头温度高精度数字PID控制系统。为了在钎焊过程中使接头温度在所设定的钎焊温度下保持恒定,基于计算机控制及离散控制理论,建立了钎焊温度数字PID控制模型及控制器。通过开环和闭环阶跃响应确定电子束钎焊被控对象类型,在PID模型参数整定过程中比较了扩充临界比例度法及扩充响应曲线法的整定效果。为了得到最优PID参数,采用归一化方法对电子束钎焊数字PID控制器参数进行在线优化。为了进一步提高控制系统的动态性能,采用积分分离PID算法。结果表明,可以达到超调极小、不需调整时间的控制效果,温度控制准确度可达±2.5℃。     

硬质合金的真空钎焊

讨论了真空钎焊的工作原理及钎焊工艺,并提出可通过测量炉内真空度的办法来确定焊接工作温度。通过测试应力与焊接变形量可知采用真空钎焊法有利于钎焊复杂及大件硬质合金工件。     

变规则模糊控制及其在逆变式电阻点焊电源中的应用

研制了一种变规则模糊控制技术,并成功应用于逆变式电阻点焊焊接电流的闭环控制.通过比较常规模糊控制、变规则模糊控制、自适应模糊控制、PID模糊控制、模糊神经网络控制在控制算法复杂性、实现难易程度、运算与响应速度、适应性、控制精度等方面的优势与不足,考虑了电阻点焊焊接电流控制的实际需求.选定变规则模糊控制作为焊接电流调节的控制策略.根据焊接电流误差改变带修正因子模糊控制器中的修正因子,使模糊控制器的控制规则随焊接电流误差变化而变化,结合采取增量A-式输出控制信号,从而使焊接电流控制器的控制性能更符合实际需要.     

模糊控制器在焊枪高度调整中的应用

针对塔吊臂架角钢焊接特点,采用激光视觉传感器获取焊枪高度位置偏差信息,对焊枪高度调整采用模糊控制算法。针对工件焊接过程变形的特点,将在线插值法和积分算法应用于模糊控制算法中,并用S7-200 PLC实现。现场应用证明,改进型模糊控制与常规PID及常规模糊控制器相比较,其控制效果三者中最优。     

基于可编程控制的扫描电子束加工技术

在通用真空电子束焊机的基础上配置两对电子束偏转线圈、工控机多功能数据采集卡、功率放大器、可编程控制器以及虚拟仪器软件LabVIEW等，构建一个电子束扫描控制系统。利用该系统可对电子束扫描轨迹、扫描频率以及加热区域电子束能量密度的分配进行离线编辑和在线调节。使用该系统进行了不锈钢毛细管板结构的钎焊试验，钎焊接头质量满足结构技术规范。对铌钛异种合金采用不对称热输入的扫描加热方式进行焊接，获得了铌、钛熔化量相当，焊缝形状对称的焊接接头。对于不能直接焊接的异种金属(如Re—Ti)，可使用该系统的扫描加热技术，通过粉末冶炼制备中间过渡层。     

扫描轨迹可控的电子束钎焊

提出一种电子束扫描轨迹和扫描方式控制方法，采用二维曲线来描述电子束扫描轨迹，根据实际焊缝的形状、扫描区域的尺寸、扫描方式等建立曲线方程，并对其进行离散化处理，然后经D／A转换产生所需的模拟信号，该信号经放大后输入给偏转线圈驱动电子束按设定的扫描轨迹和扫描方式运动。不仅扫描轨迹可根据实际焊接的需要任意编辑，而且扫描方式也可任意设定，如连续或断续扫描、点、线、区域扫描等，使电子束成为可控移动热源，并将该方法成功地应用于电子束钎焊中。     

工艺过程对散热器电子束钎焊残余应力影响的数值模拟

利用ANSYS软件,建立二维有限元模型,分析了两种不同钎焊工艺对1Cr18Ni9Ti不锈钢散热器电子束钎焊接头残余应力的影响,旨在筛选出一种合适的工艺及参数.结果表明,对于径向残余应力,采用直接加热钎焊工艺,钎焊面上出现明显的应力集中区域;而采用分阶段加热钎焊工艺,钎焊面上没有应力集中区出现,且应力变化曲线比直接加热钎焊工艺平缓得多;对于周向残余应力,分阶段加热与直接加热钎焊工艺相比,拉应力峰值减小了11.2%.两种钎焊工艺的周向残余拉应力峰值均大于径向残余拉应力,钎焊面的危险部位沿圆周方向,即电子束扫描加热的方向.     

自适应模糊PID控制器在精密成型系统温度控制中的应用

温度控制系统具有非线性、大惯性、时变性等特点,常规PID控制和常规模糊控制还不能使精密成型系统温度控制效果理想。笔者设计了一种自适应模糊PID控制器,该控制器在大偏差范围内采用模糊推理控制,根据偏差和偏差变化的需要实时调整PID参数,小偏差范围采用PID精确输出。仿真表明,这种自适应模糊PID控制器既具有模糊控制灵活、响应快、适应性强等优点,又具有PID控制精度高的特点。它改善了精密成型系统温度的控制效果。     

基于焊缝背面实时温度场检测的焊缝自动跟踪系统

为避免在焊接过程中采集焊接正面温度场的缺点,本文使用ICCD工件背面采集焊接温度场图像,通过对焊接温度场图像进行分析,提出了改进的梯度算法获得焊缝偏差信号.利用自调整模糊控制的方式调节纠偏,解决了焊接过程难以控制问题.通过对近L形焊缝跟踪试验表明,该系统能够有效识别焊接偏差,并实现快速纠偏,跟踪精度可控制在0.5mm以内.     

Energy Density Distribution and Temperature Closed-Loop Control in Electron Beam Processing

Various electron beam (EB) processing methods such as EB brazing, surface modification, heat treatment, etching, evaporation coating and quick manufacture, etc. require that the energy distribution and processing temperature be controlled. In this study, the energy distribution control was realized by EB scanning trajectory pattern control, and the temperature control was realized by the combined use of fuzzy logic and PID control. These were integrated into one system. To obtain large deflection angle of EB, an external deflection coil was used. The scanning trajectory pattern was the synthesization of deflections of EB in X and Y directions, and each of the deflections was controlled by an analog. Because of high energy density of the EB, and consequently high sensitivity of weldment temperature to the beam current, closed-loop control of processing temperature is indispensable, which was realized in this paper. Satisfactory transient and steady-state specifications were obtained. The brazing of a specially designed specimen verified the effectiveness of the method.     

基于模糊自适应PID算法的PDC刀具高频感应钎焊温度控制

为满足PDC刀具高频感应钎焊过程中对温度的控制要求,本文设计了一种模糊自适应PID控制系统.用IB51适配AC1226构成K型热电偶温度检测与信号处理电路,给出了模糊自适应PID控制器的工作原理、设计方法及基于DSP的软件流程.实验证明系统具有较好的动态和静态性能,能满足实际需要.     

Development of pressure control system in counter gravity casting for large thin-walled A357 aluminum alloy components

Counter gravity casting equipments（CGCE） were widely used to produce large thin-walled A357 aluminum alloy components. To improve the pressure control precision of CGCE to get high quality castings, a pressure control system based on fuzzy-PID hybrid control technology and the digital assembled valve was developed. The actual pressure tracking experiment results show that the special system by applying PID controller and fuzzy controller to varied phases, is not only able to inherit the small error and good static stability of classical PID control, but also has fuzzy control＇s advantage of fully adapting itself to the object. The pressure control error is less than 0.3 kPa. By using this pressure control system, large complex thin-walled A357 aluminum alloy castings with high quality was successfully produced.     

基于反翘电压的脉冲穿孔等离子弧焊熔透控制系统

采用无源探针检测系统从脉冲穿孔等离子弧焊的反翘电压信号中实时、准确、便捷地提取了熔池熔透信息.并以此作为反馈信号,以每个脉冲周期小孔存在时间作为被控制量,脉冲峰值电流作为控制量,采用MATLAB模糊逻辑工具箱进行熔透控制器的设计与仿真,以查表法完成了模糊控制系统的开发.结果表明,该系统可以在脉冲穿孔等离子弧焊接中实现"一脉一孔"过程,不仅保证了连续、稳定、可靠的穿孔焊接过程,而且可以得到良好的焊缝成形.     

Vacuum electron beam brazing technology and finite element analysis on temperature field of capillary to plate joint

Some parts with capillary to plate joint have important application in aerocrafi. Vacuum electron beam brazing （VEBB） technology is used to realize this jointing with capillaries. Firstly 3D finite element analysis model is built in this paper according to this special structure. And then ANSYS finite element analysis software is used to analyze brazing temperature field at different brazing parameters. The calculation results show that the temperature field of simulation has good agreement with that measured by experiment, which proves dependence of the model built in this paper. And also reference parameters could be provided for real brazing process through calculation in this model. Brazed joint of capiUary to plate with good performance is achieved using VEBB technology. The achievement of the study will be applied in aerocrafi in the future.     

模糊自适应PID控制器在液压AGC系统中的应用

针对液压AGC(Automatic Gauge Control)系统生产工艺中对厚度控制的要求,设计一种应用于液压AGC系统的模糊自适应PID控制器。该控制器以常规PID控制为基础,根据偏差和偏差的变化率,利用模糊逻辑实现PID参数的在线自调整,进一步完善PID控制器的性能,提高厚度控制系统的控制精度。仿真结果表明:该控制器既具有常规PID控制器高精度的特点,又具有模糊控制器响应速度快的特点,而且具有良好的动态、稳态性能以及较强的鲁棒性,能够使液压AGC系统达到满意的控制效果。     

基于模糊PID算法的高精度转台控制系统研究

以高精度转台控制系统为研究对象,围绕其控制框架与策略,提出基于模糊PID的直接闭环控制方法。建立步进电机模糊PID控制模型,对系统进行MATLAB仿真分析,验证了模糊PID控制在步进电机直接闭环控制系统中的优越性;为了解决传统控制方式中步进电机丢步、转台启动抖动和运行漂移等问题,以绝对光栅尺位置误差和误差率作为输入量进行了闭环模糊PID控制,进一步减小了误差。实验结果表明:该方法在提高回转定位精度方面具有显著的优势,同时保证了系统的可靠性。     

电子束扫描控制系统

设计了一个可编程电子束扫描控制系统，能够使电子束受控的偏摆产生任何图形。该系统的控制软件能够计算、控制电子束偏摆获得所要的波形，这些波形是由若干独立的数据点构成。使用该系统，温度梯度可以很精确地调整，且误差比较小。该系统可以很容易地应用于原有的电子束加工设备上，适用于电子束硬化、重熔、钎焊和表面改性处理。