轧辊等离子弧粉末堆焊设备研究

论文摘要

轧辊因其工作条件复杂、恶劣,极易造成表面损伤而导致失效,采用表面修复与强化的热处理技术已成为延长轧辊使用寿命、降低企业成本的主要发展方向和途径。实践证明,等离子弧粉末堆焊是轧辊修复的有效途径之一,已成为我国轧钢企业提高轧辊修复质量、缩短修复周期、提高效益的重要举措。等离子弧粉末堆焊是利用等离子弧作热源,以合金粉末为填充材料,将填充金属熔敷到基体表面的堆焊工艺。其目的是使材料或零部件表面获得耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化等具有特殊使用性能的堆焊熔敷层。它具有稀释率低、成型好、工艺稳定和自动化程度高等特点。应实际生产需要,研制了一台轧辊等离子弧粉末堆焊设备,它以PLC为控制核心,通过触摸屏进行堆焊参数的设置和修改,并实时显示堆焊过程中相关参数的状态。为了让焊炬具有快速摆动和精确定位的功能,以保证和提高焊接质量,在设备的摆动系统中用伺服系统代替常用的步进驱动系统。该设备的堆焊过程由焊炬摆动、轧辊转动和焊炬移动三部分运动协同完成。焊炬的摆动是通过PLC控制伺服系统驱动摆动机构实现的；轧辊的转动是PLC通过变频器控制车床电机来完成的：焊炬的移动则是通过PLC控制步进电机实现的。该设备有圆周焊和螺旋焊两种堆焊方式,其主要区别是焊炬的移动方式,圆周焊时,每焊完一圈,焊炬沿轧辊轴向进行一次换道；采用螺旋焊时,焊炬沿轧辊轴向的移动是连续进行的。两种堆焊方式的设置,增加了实际操作过程中的可选择性和灵活性,也在一定程度上为同类型焊机设备的研发和改进提供了借鉴。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 等离子弧粉末堆焊综述
• 1.1.1 等离子弧焊介绍
• 1.1.2 堆焊技术简介
• 1.1.3 等离子弧粉末堆焊介绍
• 1.2 轧辊的等离子弧粉末堆焊
• 1.2.1 轧辊的应用现状
• 1.2.2 轧辊的等离子弧粉末堆焊
• 1.3 本课题的研究背景和意义
• 1.4 论文的主要内容
• 第2章 PLC、触摸屏和变频器技术
• 2.1 PLC技术介绍
• 2.1.1 PLC的产生、定义和特点
• 2.1.2 PLC的结构
• 2.1.3 PLC的工作过程和原理
• 2.2 触摸屏技术
• 2.2.1 触摸屏简介
• 2.2.2 触摸屏的主要类型
• 2.3 变频器技术介绍
• 2.3.1 变频器的主电路
• 2.3.2 变频调速的优点
• 第3章 伺服与步进驱动控制技术
• 3.1 伺服系统控制原理
• 3.1.1 伺服系统的概念和分类
• 3.1.2 交流伺服系统的组成及控制原理
• 3.2 步进驱动系统控制原理
• 3.2.1 步进电机原理和特点简介
• 3.2.2 步进电机驱动器
• 第4章 控制系统的硬件设计
• 4.1 设备构成和原理
• 4.1.1 设备硬件构成
• 4.1.2 设备控制原理
• 4.1.3 控制系统构成和电气原理图
• 4.2 PLC和触摸屏控制单元
• 4.2.1 PLC选型
• 4.2.2 PLC的I/O分配
• 4.2.3 触摸屏的选择
• 4.3 摆动控制系统
• 4.3.1 伺服系统的选择
• 4.3.2 伺服放大器与PLC的端口接线
• 4.4 车床控制系统
• 4.4.1 变频器的选型
• 4.4.2 变频器的接线
• 4.5 机头控制系统
• 4.5.1 步进电机的选型
• 4.5.2 步进驱动系统的接线
• 第5章 控制系统的软件设计
• 5.1 堆焊设备操作工艺过程
• 5.1.1 手动操作工艺过程
• 5.1.2 自动堆焊工艺过程
• 5.2 PLC控制程序设计
• 5.2.1 程序流程图设计
• 5.2.2 程序编制
• 5.3 触摸屏软件应用
• 5.3.1 触摸屏软件简介
• 5.3.2 触摸屏控制界面的制作
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文