復合彎管燃燒合成的自動化設備設計與應用
發布時間：2010-01-14 共2頁
5控制系統
鋁熱—重力分離SHS法制備復合彎管過程是一個復雜的燃燒合成過程，受反應物料配方、裝料密度、預熱處理工藝和彎管幾何尺寸等多種因素的影響，熔池移動速度的精確數學模型難以建立。
本系統以智能控制原理為基礎，首次將模糊邏輯理論[8，9]與重力分離SHS技術相結合，以熔池位置誤m 對控制器性能的改進，一方面通過系統參數自調整，另一方面通過實驗比較優化模糊控制。
自蔓延合成彎管機控制系統原理圖
為保證反應時間和控制精度，采用步進電機作為執行電機，用步進驅動器來驅動，對電機功率要求不高。
6陶瓷內襯復合彎管的組織性能
用上述自動化設備所制備出的陶瓷內襯復合彎管的實物照片。管材為20碳鋼，弧度為90°，曲率半徑為160mm.由可見，內襯陶瓷層壁厚均勻（約為1.5mm），且與鋼管結合良好。由于彎管是冷加工成型，彎弧處存在明顯的機械變形，使其截面形狀顯現出不規則圓形，而該處內襯陶瓷層截面也以同樣形狀出現，從而證明該自動化設備運行可靠有效。
經對樣品陶瓷層進行X射線衍射分析，見圖7.發現陶瓷層中存在著α-Al2O3基體相和FeO.Ａl2O3尖晶石亞穩相，SiO2以石英相結構存在。α-Al2O3基體以樹枝晶沿鋼管徑向向心分布，FeO.Ａl2O3尖晶石相構成枝晶晶界，SiO2石英相存在于枝晶晶界上
陶瓷復合彎管的力學性能為：陶瓷層孔隙率4.0%～6.0%、陶瓷層顯微硬度（1531±102）HVO.2、壓潰強度（430±20）MPa、抗剪強度（直管段）16.7MPa.
由于在彎管弧彎處存在著明顯的機械變形，故抗壓剪強度只能以直管段的抗壓剪強度予以參考。
7結論
1）根據輻射測溫原理，用“光闌→光纖→光敏二極管陣列→放大器→比較器→單片機”組成的檢測系統，檢測復合彎管燃燒合成過程中熔池液面位置和應用模糊控制原理，用單片機系統軟件，通過步進電機→減速機→彎管夾具系統，控制復合彎管燃燒合成過程中熔池液面位置，其方案可行，計算簡單，易于實現。
2）用該自動化生產設備制備出的復合彎管內襯陶瓷壁厚均勻，質量穩定，其組織性能可以滿足工程需要。
3）應用由光纖光電傳感器和以單片機為核心智能部件的模糊控制器組成的燃燒合成復合彎管設備，不僅能滿足生產需要，而且可以減輕勞動強度，具有結構簡單、操作方便、適用范圍廣、成本低、控制精度較高等優點，適用于陶瓷復合彎管的批量生產.
鋁熱—重力分離SHS法制備復合彎管過程是一個復雜的燃燒合成過程，受反應物料配方、裝料密度、預熱處理工藝和彎管幾何尺寸等多種因素的影響，熔池移動速度的精確數學模型難以建立。
本系統以智能控制原理為基礎，首次將模糊邏輯理論[8，9]與重力分離SHS技術相結合，以熔池位置誤m 對控制器性能的改進，一方面通過系統參數自調整，另一方面通過實驗比較優化模糊控制。
自蔓延合成彎管機控制系統原理圖
為保證反應時間和控制精度，采用步進電機作為執行電機，用步進驅動器來驅動，對電機功率要求不高。
6陶瓷內襯復合彎管的組織性能
用上述自動化設備所制備出的陶瓷內襯復合彎管的實物照片。管材為20碳鋼，弧度為90°，曲率半徑為160mm.由可見，內襯陶瓷層壁厚均勻（約為1.5mm），且與鋼管結合良好。由于彎管是冷加工成型，彎弧處存在明顯的機械變形，使其截面形狀顯現出不規則圓形，而該處內襯陶瓷層截面也以同樣形狀出現，從而證明該自動化設備運行可靠有效。
經對樣品陶瓷層進行X射線衍射分析，見圖7.發現陶瓷層中存在著α-Al2O3基體相和FeO.Ａl2O3尖晶石亞穩相，SiO2以石英相結構存在。α-Al2O3基體以樹枝晶沿鋼管徑向向心分布，FeO.Ａl2O3尖晶石相構成枝晶晶界，SiO2石英相存在于枝晶晶界上
陶瓷復合彎管的力學性能為：陶瓷層孔隙率4.0%～6.0%、陶瓷層顯微硬度（1531±102）HVO.2、壓潰強度（430±20）MPa、抗剪強度（直管段）16.7MPa.
由于在彎管弧彎處存在著明顯的機械變形，故抗壓剪強度只能以直管段的抗壓剪強度予以參考。
7結論
1）根據輻射測溫原理，用“光闌→光纖→光敏二極管陣列→放大器→比較器→單片機”組成的檢測系統，檢測復合彎管燃燒合成過程中熔池液面位置和應用模糊控制原理，用單片機系統軟件，通過步進電機→減速機→彎管夾具系統，控制復合彎管燃燒合成過程中熔池液面位置，其方案可行，計算簡單，易于實現。
2）用該自動化生產設備制備出的復合彎管內襯陶瓷壁厚均勻，質量穩定，其組織性能可以滿足工程需要。
3）應用由光纖光電傳感器和以單片機為核心智能部件的模糊控制器組成的燃燒合成復合彎管設備，不僅能滿足生產需要，而且可以減輕勞動強度，具有結構簡單、操作方便、適用范圍廣、成本低、控制精度較高等優點，適用于陶瓷復合彎管的批量生產.
