文档介绍：南昌大学
硕士学位论文
超声波实时检测蠕铁蠕化率及自动控制系统研究
姓名:朱丹
申请学位级别:硕士
专业:材料加工
指导教师:曾效舒
20100609
摘要蠕墨铸铁作为性能和组织介于球墨铸铁和灰铸铁之间受到广泛重视,尤其是近期在汽车发动机缸体中的成功应用,使对其产量和质量要求越来越高,其中蠕化率是影响蠕墨铸铁性能的主要参数之一,它直接影响蠕墨铸铁优劣。因此能够快速、准确检测炉前蠕墨铸铁蠕化率并及时调整可以保证稳定得到优良综合性能的蠕墨铸铁。目前常用金相分析法检测蠕墨铸铁的蠕化率,该方法直观、准确、简单,但操作时间长,要求操作者技术熟练。因此为了能够实现蠕化率的快速、准确检测,并及时调整,急需一种先进的检测方法。经大量研究发现,在一定温度,蠕墨铸铁蠕化率与超声波声速呈函数关系,且随着计算机、自动化技术的飞速发展,使自动化超声检测技术广泛应用于蠕墨铸铁在线快速检测成为可能。本文介绍了超声波声速与蠕化率的函数关系理论基础,采用ḿ觳獬ㄉ佟G椅A耸迪秩淠铁蠕化率检测和调整的自动化,设计了一套自动化超声波检测系统,该系统是以殖ㄌ缴艘俏;。谩钡テ”结构控制转化器组成的高速数据采集系统,使ㄌ缴艘悄芏匀淠阶试样进行数据的高速、实时采集和转化。实现实时、准确测量蠕墨铸铁的声速并计算蠕墨铸铁蠕化率,根据检测结果,与需求蠕化率相比较,分析计算需要补加蠕化剂的量。后由单片机控制步进电机运动,采用喂丝法向原铁液中加入所需蠕化剂来改变蠕墨铸铁的蠕化率。整个系统是利用工控机借助中杓频牟僮鹘缑婧蚼杓拼锌谕ㄑ叮瓿啥运猩璞傅目刂坪屯讯,并且利用实验证明该系统检测结果与金相分析的结果相差不大,使蠕墨铸铁蠕化率炉前检测和调整完成自动化并且保证良好的精度。操作人员只要根据自己的需求设计相应的参数,对操作人员技术要求低,检测时间不到,大大减少在生产蠕墨铸铁中对蠕化率的控制难度,缩短检测和调整时间,具有非常重要的使用价值。关键词:蠕化率超声波检测甇单片机摘要
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猭第一章绪论选题意义和背景蠕墨铸铁足在世纪年代发展的新型铸铁,』煞謋%丁酥挛..甋.,甅.—,.⋯,通过对铸铁液蠕化处理,,比球墨铸铁低,抗拉强度比狄铸铁高%,略低十球墨铸铁,铁水流动性和补缩等铸造性能比球果铸铁好,耐热疲多比狄铸铁和球墨铸铁高的性能,蠕零铸铁优良的综合性能,尤其近几年束汽牟行业中总成和零件的要求,使蠕墨铸铁得到广泛的应用。特别是在欧洲,首次将蠕墨铸铁作为一种材质运『骸灸客夥⒍滋宓戎匾V籮:,使对其史进~步深入研究掀起了高潮。荚囤将产最从球墨铸铁中独立醇扑悖遗访艘惨丫贫ㄈ淠多汽午企、采丌淠#琠零件。如倒旧腣裼头⒍缶澹珼公司生产功;笨为抛钪乜ǚ⒍滋澹撂毓和荚刚椭特公司合作早住年就于巴西生产出甇×’个蠕翠铸铁发动机缸体。年,我【词一汽集网研制的蠕墨铸铁柴油机缸体成功投产,填补了铸铁材料存性能旱摹罢浴乎弧薄U准。⋯此表明绺饔亩则胕墨铸铁的重视。年翯估阑酙:,:表咧姘攫铸铁矗:大马力柴油机缸体的应,已经产业化¨R步徊剿得魃筇⋯章绪论蠕墨铸铁疆微细织幽
蠕化率荀糅凇#ア搿ぃ来计算蠕化率,该方法已经应用于蠕墨铸铁件的在线检测中【浚蟠筇岣呒觳馑优质蠕墨铸铁是现代工业的必然要求。众所周知,优质蠕墨铸铁生产的关键是控制蠕墨铸铁蠕化率,即蠕虫状石墨占石墨总量的百分率,见公式.‘。。其对蠕墨铸铁的力学性能和物理性能影响见表蠕化率不仅是判定石墨蠕化好坏和评定蠕墨铸铁质量与生产工艺水平的重要指标,也是蠕墨铸铁质量控制与验收的依据。机械行业标准/《蠕墨铸铁件》规定蠕墨铸铁的蠕化率不小于%,但在生产蠕墨铸铁过程中,既要防止处理不足出现片状石墨,又要防止因处理过剩而生产过量的球状石墨,而且熔炼时间和浇注时间的控制也需要技术熟练的技术人员,因此生产中为了要得到优质性能的蠕墨铸铁,炉前必须能精确、快速、简单的检测蠕化率并及时调整蠕化剂的量。目前常用的蠕化率炉前检测为金相法,该方法是从冲天炉中取铁液浇注试样,凝固后淬冷,进行抛光,最快能准确无误的检测蠕化率,是一种直观,准确的方法。但是此方法要求操作者技术熟练、动作迅速,检测速度慢,费时费力。因此急需开发一种先进、方便、快速的方法来检测。经研究发现,超声波声速与蠕墨铸铁蠕化率之间有一定关系,根据这关系,可以利用超声波声速度且减少了检测成本。超声波声速检测蠕墨铸铁的蠕化率,是基于超声波在被检测材料中的传播声速,即在不同介质中传播时,声速发生改变。不同的蠕化率表明铸铁中不同石墨形式含量不一样,故超声波声速不一样。许多研究显示,若其他条件一致,蠕化率为~%饕3是蛲抛春腿涑孀矗孀湃浠实牟欢咸岣撸第一章绪论表