【摘要】：隨著汽車不斷向高速、重載以及頻繁制動等方向發(fā)展,原有材質(zhì)制動鼓的性能已經(jīng)不能滿足日益增長的需求,開發(fā)出同時具有高強度、高耐熱疲勞性、高耐磨性和良好導(dǎo)熱性等綜合性能優(yōu)良的制動鼓材料成為當務(wù)之急。蠕墨鑄鐵,因其兼有球墨鑄鐵和灰鑄鐵的綜合優(yōu)良性能,很快就成為了高速、重載以及頻繁制動重卡汽車制動鼓鑄件生產(chǎn)的首選材料。針對高質(zhì)量蠕墨鑄鐵生產(chǎn)技術(shù)難度大的難題,本文提出了一種蠕墨鑄鐵喂線蠕化-孕育處理的新工藝,用于高質(zhì)量蠕墨鑄鐵制動鼓鑄件的大批量、穩(wěn)定而可靠的生產(chǎn),對于促進高質(zhì)量蠕墨鑄鐵制動鼓鑄件在高速、重載以及頻繁制動汽車領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展有著重要的戰(zhàn)略意義。本文以合金包芯線線皮作為研究對象,建立了合金包芯線線皮在鐵液中的熔化分解物理模型,并運用傳熱和傳質(zhì)基本理論對合金包芯線線皮在待處理鐵液中的熔化分解過程進行了數(shù)值模擬研究。分析研究了不同的鐵液處理溫度、不同的線皮厚度以及不同的合金包芯線線徑等對合金包芯線在待處理鐵液中的喂給速度的影響；分析研究了不同的合金包芯線喂給速度以及鐵液處理溫度等對合金包芯線內(nèi)合金元素收得率的影響；分析研究了不同的喂線處理工藝參數(shù)對鑄件蠕化率和性能的影響；建立了可用于指導(dǎo)實際工業(yè)化批量處理高質(zhì)量蠕墨鑄鐵制動鼓鑄件的“一步法”喂線蠕化-孕育處理過程數(shù)學(xué)模型。本文選用線徑為10 mm的RE合金包芯線、Mg合金包芯線和硅鐵合金包芯線,對待處理鐵液依次進行喂線蠕化處理和喂線孕育處理,通過控制鐵液中目標殘余Mg含量和殘余RE含量在適合高質(zhì)量蠕墨鑄鐵生成的含量范圍,從而實現(xiàn)高質(zhì)量蠕墨鑄鐵鑄件的研究和開發(fā)�！耙徊椒ā蔽咕�蠕化-孕育處理工藝,是以RE元素為主導(dǎo)、Mg元素為輔助直接對待處理鐵液進行喂線蠕化處理,最后用硅鐵孕育合金包芯線對鐵液進行喂線孕育處理的處理工藝。長期的實踐經(jīng)驗和試驗結(jié)果表明,喂線蠕化處理后的鐵液中殘余Mg含量在0.013%～0.017%、殘余RE含量在0.019%～0.025%的范圍內(nèi)時,可穩(wěn)定獲得蠕化率在80%以上,且不存在片狀石墨的高質(zhì)量蠕墨鑄鐵鑄件。本文在經(jīng)典控制理論的基礎(chǔ)上,對“一步法”喂線蠕化-孕育處理設(shè)備傳動電機的無級變頻調(diào)速控制算法進行最優(yōu)化處理,設(shè)計了喂線處理過程自適應(yīng)模糊PID控制器,并在Matlab/SimuLink環(huán)境下建立喂線處理設(shè)備傳動電機的仿真模型,分別將傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng)和自適應(yīng)模糊PID控制系統(tǒng)應(yīng)用于“一步法”喂線蠕化-孕育處理設(shè)備傳動電機的變頻調(diào)速中,通過仿真試驗,證明了相對于傳統(tǒng)的PID控制系統(tǒng),自適應(yīng)模糊PID控制系統(tǒng)具有響應(yīng)速度較快、超調(diào)量較低以及系統(tǒng)調(diào)節(jié)時間短的優(yōu)點,可以實現(xiàn)“一步法”喂線蠕化-孕育處理過程控制系統(tǒng)比較理想的靜態(tài)性能和動態(tài)性能。最后,應(yīng)用工業(yè)控制計算機、西門子S7-300系列PLC CPU模塊及相應(yīng)的I/O控制模塊、FM350-2高速計數(shù)器模塊、HMI觸摸屏等對喂線蠕化-孕育過程控制系統(tǒng)進行PLC程序編程,為“一步法”喂線蠕化-孕育處理過程自適應(yīng)模糊PID控制算法的實現(xiàn)提供了硬件平臺。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG250

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 萬仁芳;王熙燃;陳勉己;洪曉先;;稀土鎂鈦蠕墨鑄鐵排氣管的應(yīng)用及流水穩(wěn)定生產(chǎn)[J];二汽科技;1985年02期

2 馬建華;;熱分析技術(shù)在鑄鐵領(lǐng)域的應(yīng)用[J];中國鑄造裝備與技術(shù);2007年01期

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本文編號：2583917