[發明專利]一種自阻電加熱漸進成形溫度實時控制系統

有效

• 申請號: 202011259576.1
• 申請日: 2020-11-12
• 公開（公告）號: CN112317608B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 魯世紅;薛澄澄;高越
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學;南京航空航天大學無錫研究院
• 主分類號: B21D31/00
• 分類號: B21D31/00;G05D23/27
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產權代理事務所(普通合伙) 11562
• 代理人: 王穎

本發明提供一種自阻電加熱漸進成形溫度實時控制系統及方法，控制系統包括：上位機、溫度控制單元、成形單元及直流電源；上位機與溫度控制單元相連；溫度控制單元、成形單元與直流電源依次相連。控制方法包括：上位機設定初始溫度，基于溫度預測模型計算有效電流；上位機下達上電命令，控制溫度控制單元采集成形單元的成形溫度；溫度控制單元對成形區溫度數值進行信號轉換；上位機對成形區溫度數值及預設溫度進行比較，得到溫度調整量，并對溫度控制單元進行控制，調整電流大小，進行在線控溫。本發明能夠消除溫度不穩定、過高、過低對產品質量的不良影響，實現在線快速調溫控溫，避免傳統控制系統調整時間過長的弊端。

技術領域

本發明涉及板料塑性成形技術領域，特別涉及一種自阻電加熱漸進成形溫度實時控制系統及方法。

背景技術

自阻電加熱漸進成形技術具有快速成形、無模成形、升溫快和加熱裝置簡單等優點，在小批量、多品種的生產模式下具有柔性高、開發周期短、成本低等特點，可以滿足航空領域對高性能輕質合金材料個性化結構件快速成形的需求。該技術在原漸進成形技術的基礎上，采取了對板材通大電流瞬間產生大量焦耳熱的自阻電加熱方式來加工該類材料，推動了漸進成形技術的發展，在航空航天領域對常溫下塑性差的輕質合金的成形制造具有重大意義。

目前，常用的單點電輔助加熱漸進成形的方法存在溫度控制不穩定、易開裂、易氧化等問題，就目前的研究現狀來看，針對成形區溫度的控制并不完善，存在調整時間過長及溫度調整不夠靈活等問題。具體流程是：成形開始時，接通電路，比較事先確定的溫度預設值與成形區溫度，通過可編程邏輯控制器進行控制。這種溫度控制方法初始調整時間過長，且無法靈活在成形過程中快速人為對溫度預設值進行調整。對于此不足之處，國內外還沒有學者提出相應的解決方案。因此，提供一種能夠有效解決自電阻加熱漸進成形過程中溫度控制不穩定、調溫時間過長等問題的在線溫度控制系統是完全有必要的。

發明內容

本發明的目的在于在針對成形區溫度的在線監控及調整設計一種自阻電加熱漸進成形溫度實時控制系統及方法，以消除溫度不穩定、過高、過低對產品質量的不良影響。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：本發明提供一種自阻電加熱漸進成形溫度實時控制系統，其特征在于，包括：上位機、溫度控制單元、成形單元及直流電源；

所述上位機與所述溫度控制單元相連；

所述溫度控制單元、所述成形單元與所述直流電源依次相連；

所述上位機用于對初始溫度進行設定，基于溫度預測模型計算有效電流，并對所述成形單元的成形溫度進行實時調整；

所述溫度控制單元用于對所述成形單元的成形溫度進行實時監控調整；

所述成形單元用于對待加工材料進行漸進成形。

優選地，所述上位機內包括有溫度預測模型；

所述溫度預測模型的構建過程為：通過參考電阻與待加工材料變形區電阻之間的關系計算待加工材料變形區的電阻，根據有效電流及待加工材料變形區電阻值得到待加工變形區的熱量值；根據待加工材料密度、所述成形單元成形時的進給速度及漸進成形時接觸區橫截面面積得到質量流量，通過質量流量、設定的初始溫度及待加工板材溫度得到待加工變形區的設定熱量值；根據待加工變形區熱量值及待加工變形區的設定熱量值的關系得到溫度預測模型。

優選地，所述溫度控制單元包括依次連接的紅外測溫儀、變送器、可編程邏輯控制器及繼電器；

所述紅外測溫儀用于采集所述成形單元的成形溫度數據；

所述變送器用于接收所述紅外測溫儀采集的成形溫度數據并進行數據信號轉換；

所述可編程邏輯控制器與所述上位機相連，用于接收數據信號轉換后的成形溫度數據并傳入到所述上位機；