СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ЭЛЕКТРОСТИМУЛИРОВАННОГО ВОЛОЧЕНИЯ

Рассмотрена система регулирования параметров электростимулированного волочения (температуры в зоне деформации и усилия волочения), формирующая управляющий сигнал на генератор мощных импульсов тока, принцип действия которого основан на периодическом разряде предварительно заряженного конденсатора на низкоомную нагрузку. Для реализации возможности регулирования амплитуды импульса и увеличения его мощности вместо нерегулируемого источника постоянного тока в зарядном устройстве используются два нереверсивных, включенных последовательно и однонаправленно тиристорных преобразователя, которые позволяют получить регулируемое напряжение на силовых конденсаторах. С целью оптимизации процесса заряда конденсаторов выполнена двухконтурная система подчиненного регулирования параметров с внешним контуром регулирования напряжения и внутренним контуром регулирования тока заряда конденсаторов. В связи с высоким быстродействием переходных процессов при электростимулированном волочении (высокая степень нарастания температуры в зоне деформации из-за значительной величины токового импульса до 10 кА и частоты его воспроизведения до 400 Гц), регулирование параметров вручную практически невозможно. С целью повышения надежности и качества процесса электростимулированного волочения с использованием генератора мощных импульсов тока реализована система автоматического управления электростимулированным процессом волочения (САУЭСВ), которая содержит одноконтурную систему регулирования усилия волочения, а также задержанную обратную связь по температуре в зоне деформации. Зависимости изменения усилия волочения и температуры от частоты воспроизведения импульсов получены по результатам выполненных лабораторных исследований и расчетов с использованием известных и оригинальных методик. Для анализа режимов работы при электростимулированном волочении с использованием системы автоуправления выполнена модель САУЭCВ в среде MATLAB-Simulink. Модель адекватна реальным параметрам, полученным в процессах исследования электропластического эффекта. Разработанная модель позволила усовершенствовать технические характеристики и режимы работы системы. Рассмотрены структурная схема, модель системы в среде MATLAB-Simulink, осциллограммы переходных процессов.
Одноконтурная система автоматического управления усилием волочения с гибкой обратной связью по температуре в зоне деформации позволяет оптимизировать режимы работы, а также повысить надежность процесса электростимулированного волочения. Система рекомендована для применения при исследовании процессов электростимулированной деформации, а также для внедрения в производство при волочении проволоки.

1. Троицкий О.А., Лихтман В.И. Об анизотропии действия электронного и α-облучения на процесс деформации монокристаллов цинка в хрупком состоянии // ДАН СССР. Техническая физика. 1963. Т. 148. № 2. С. 332 – 334.

2. Okazaki K., Kagawa M., Conrad H. A study of the electroplastic effect in metals // Scripta Metallurgica. 1978. Vol. 12. No. 11. P. 1063 – 1068.

3. А.с. 884092 СССР. Генератор мощных импульсов тока / В.А. Кузнецов, В.Е. Громов, В.П. Симаков; заявл. 26.03.1980; опубл. 21.07.1981.

4. Кузнецов В.А., Громов В.Е., Перетятько В.Н. Применение генератора мощных импульсов тока при электростимулированном волочении // Промышленная энергетика. 1986. № 10. С. 17 – 19.

5. Жмакин Ю.Д., Романов Д.А., Рыбянец В.А. Экономичный способ регулирования электропотребления с применением генератора мощных токовых импульсов // Промышленная энергетика. 2012. № 4. С. 14 – 16.

6. Кузнецов В.А., Громов В.Е., Кузнецова Е.С., Гагарин А.Ю. Аппаратурное обеспечение электростимулированной обработки металлов // Изв. вуз. Черная металлургия. 2017. Т. 60. № 2. С. 157 – 163.

7. А.с. 12677668 СССР. Система управления устройством для обработки давлением металлической заготовки / В.А. Кузнецов, В.Е. Громов; заявл. 1.02.1985; опубл. 01.07.1986.

8. Asai S. Recent development and prospect of electromagnetic processing of materials // Sci. and Tech. of Advanced Materials. 2000. No. 1. P. 191 – 200.

9. Li X., Tang G., Kuang J., Li X., Zhu J. Effect of current frequency on the mechanical properties, microstructure and texture evolution inAZ31 magnesium alloy strips during electroplastic rolling // Mater. Sci. Eng: A. 2014. No. 612. P. 406 – 413.

10. Li X., Wang F., Li X., Tang G., Zhu J. Improvement of formability of Mg-3Al-lZn alloy strip by electroplastic-differential speed rolling // Mater. Sci. Eng: A. 2014. No. 618. P. 500 – 504.

11. Liu D., Li X., Tang G., Chen L., Wang H. An ultrasonic-electric surface modification of stainless steel treatment // Materials Science and Technology. 2014. Submission. Vol. 31. No. 13A. P. 1572 – 1576.

12. Ye Y., Li X., Tang G. The effect of electropulsing assisted ultrasonic impact treatment on the mechanical properties and microstructure evolution of steel // Materials Science and Technology. 2014. Submission. Vol. 31. No. 13A. P. 1583 – 1588.

13. Guan L., Tang G., Chu P.K., Jiang Y., J. Enhancement of ductility in Mg–3Al–1Zn alloy with tilted basal texture by electropulsing // Mater. 2009. Res. 24. P. 3674 – 3679.

14. Guan L., Tang G., Chu P.K., J. Recent advances and challenges in electroplastic manufacturing processing of metals // Mater. Res. 2010. No. 25. P. 1215 – 1224.

15. Xu Z., Tang G., Tian S., Ding F., Tian H., J. Research of electroplastic rolling of AZ31 Mg alloy strip // Mater. Process. Technol. 2007. Vol. 182. P. 128–133.

16. Столяров В.В., Угурчиев У.Х. Электроимпульсное стимулирование деформируемости никелида титана при прокатке с током // Заготовительные производства в машиностроении. 2016. № 2. C. 41 – 44.

17. Терентьев В.Ф., Столяров В.В., Слизов А.К., Сиротинкин В.П., Рыбальченко О.В. Особенности электропластического деформирования трип-стали // Деформация и разрушение материалов. 2016. № 2. C. 35 – 41.

18. Столяров В.В. Роль структурного измельчения и импульсного тока в механическом поведении сплава с памятью формы // Проблемы машиностроения и автоматизации. 2015. № 1. C. 58 – 64.

19. Столяров В.В. Деформационное поведение ультрамелкозернистых материалов при растяжении с током // Изв. вуз. Физика. 2015. Т. 58. № 6. С. 57 – 60.

20. Коврев Г.С. Электроконтактный нагрев при обработке цветных металлов. – М.: Металлургия, 1975. С. 30 – 35.