大截面摩擦焊装备及自动控制系统研发
Welding & Joining（2023）
摘要
针对传统电解铝预焙阳极导电装置中使用手工焊时存在的劳动强度过大、环境污染严重及导电率偏低等问题,创新研制了国内首台5000kN铝导杆摩擦焊装备和首台4000kN铸钢爪摩擦焊装备,并投入实际生产.重点剖析2套装备在研发过程中涉及自动控制设计范畴时,面临的焊件大惯量及大截面特性、摩擦焊工艺要求相位控制误差小、速度输出精度高,以及数据采集速率快等挑战,通过科学设计,实现摩擦焊装备对输入信号快速准确采集;同时,依靠高效控制策略构建,达到实时精准调控结果,满足大截面同种或异种金属在加工过程中对系统稳定性和人机互动质量,以及速度、位置、压力、安全等控制参数指标要求,进而满足摩擦焊工艺对加工焊件质量及重复性要求高的指标;由于其能够为焊接工艺研究提供过程精准数据,继而为追寻最佳接头质量提供科学路径.由于目前针对同种或异种金属大截面摩擦焊接头历经热时效、热循环及电流载荷下的基础理论和实际应用较少,相关装备研制成果对焊接与控制交叉学科融合发展具有积极作用.对该类装备及自动控制系统的发展趋势予以展望.
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