双通道铁液质量智能化快速分析系统的研究

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液态金属质量快速检测是铸造生产过程中的重要环节,对确保铸件质量具有重要意义。传统检验方法因检测周期长、费用高、适用性差等问题难以满足铸造生产优化控制的需要。因此,寻求快速、简便的炉前铁水质量检测与控制的方法、并研制与之配套的价格低廉、精度高且稳定性好的热分析仪具有重要的学术价值和良好的社会经济效益。本文针对现有热分析仪存在着功能单一、灵活性较差、与通用机种的硬件环境不兼容、性价比低等的现状,提出了一种新型的双通道铁液炉前快速热分析方法,并对此展开分析研究。双通道热分析系统是采用两个连体样杯同时浇注两种合金,并进行铁液温度连续采集和数据比对分析,从而实现铁液质量炉前快速检测的目的。为了确保双通道炉前快速分析系统的准确性和适用性,本文分别就系统的双样杯结构、温度数据采集系统和数据分析处理系统进行了较全面的分析研究。首先,在总结和分析热分析样杯的理论基础上,采用了某铸造数值模拟软件对热分析样杯进行了充型和凝固过程数值模拟,实现样杯结构的优化设计,探索了样杯容积大小、造型材料、形状、壁厚以及热电偶对温度数据采集的影响。其次是对数据采集系统进行优化设计,分析了温度数据采集系统对数据传输、处理、转换和单片机芯片的性能要求,设计了双通道炉前快速检测系统的电路原理图,设计单片机程序代码。热分析系统的软件部分主要采用Microsoft Visual Basic(下面简称VB)与MATLAB混合编程的方法,最终实现采样前输入与所分析铸造合金相关的数据及坐标设定、温度数据的采集以及屏幕实时绘图、特征值识别、求一阶微分曲线、数据的计算和储存以及复现等功能。可以对冷却曲线及其微分曲线进行精确的分析,能广泛用于铸铁的品质分析,实现了数据的实时采集与处理,以及在蠕墨铸铁质量分析上的应用。研究结果表明,双通道热铁液炉前快速分析系统能实现铁液凝固温度的连续检测、高强度铸铁碳、硅、碳硅当量化学成分的快速检测和铸铁合金的硬度以及抗拉强度准确预测,测定的数据快速准确,操作方便。为实现铸造行业的液态金属的连续测温和智能化炉前分析奠定了良好的基础。
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