[发明专利]一种自阻电加热渐进成形温度实时控制系统

说明书

本发明提供一种自阻电加热渐进成形温度实时控制系统及方法，控制系统包括：上位机、温度控制单元、成形单元及直流电源；上位机与温度控制单元相连；温度控制单元、成形单元与直流电源依次相连。控制方法包括：上位机设定初始温度，基于温度预测模型计算有效电流；上位机下达上电命令，控制温度控制单元采集成形单元的成形温度；温度控制单元对成形区温度数值进行信号转换；上位机对成形区温度数值及预设温度进行比较，得到温度调整量，并对温度控制单元进行控制，调整电流大小，进行在线控温。本发明能够消除温度不稳定、过高、过低对产品质量的不良影响，实现在线快速调温控温，避免传统控制系统调整时间过长的弊端。

技术领域

本发明涉及板料塑性成形技术领域，特别涉及一种自阻电加热渐进成形温度实时控制系统及方法。

背景技术

自阻电加热渐进成形技术具有快速成形、无模成形、升温快和加热装置简单等优点，在小批量、多品种的生产模式下具有柔性高、开发周期短、成本低等特点，可以满足航空领域对高性能轻质合金材料个性化结构件快速成形的需求。该技术在原渐进成形技术的基础上，采取了对板材通大电流瞬间产生大量焦耳热的自阻电加热方式来加工该类材料，推动了渐进成形技术的发展，在航空航天领域对常温下塑性差的轻质合金的成形制造具有重大意义。

目前，常用的单点电辅助加热渐进成形的方法存在温度控制不稳定、易开裂、易氧化等问题，就目前的研究现状来看，针对成形区温度的控制并不完善，存在调整时间过长及温度调整不够灵活等问题。具体流程是：成形开始时，接通电路，比较事先确定的温度预设值与成形区温度，通过可编程逻辑控制器进行控制。这种温度控制方法初始调整时间过长，且无法灵活在成形过程中快速人为对温度预设值进行调整。对于此不足之处，国内外还没有学者提出相应的解决方案。因此，提供一种能够有效解决自电阻加热渐进成形过程中温度控制不稳定、调温时间过长等问题的在线温度控制系统是完全有必要的。

发明内容

本发明的目的在于在针对成形区温度的在线监控及调整设计一种自阻电加热渐进成形温度实时控制系统及方法，以消除温度不稳定、过高、过低对产品质量的不良影响。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种自阻电加热渐进成形温度实时控制系统，其特征在于，包括：上位机、温度控制单元、成形单元及直流电源；

所述上位机与所述温度控制单元相连；

所述温度控制单元、所述成形单元与所述直流电源依次相连；

所述上位机用于对初始温度进行设定，基于温度预测模型计算有效电流，并对所述成形单元的成形温度进行实时调整；

所述温度控制单元用于对所述成形单元的成形温度进行实时监控调整；

所述成形单元用于对待加工材料进行渐进成形。

优选地，所述上位机内包括有温度预测模型；

所述温度预测模型的构建过程为：通过参考电阻与待加工材料变形区电阻之间的关系计算待加工材料变形区的电阻，根据有效电流及待加工材料变形区电阻值得到待加工变形区的热量值；根据待加工材料密度、所述成形单元成形时的进给速度及渐进成形时接触区横截面面积得到质量流量，通过质量流量、设定的初始温度及待加工板材温度得到待加工变形区的设定热量值；根据待加工变形区热量值及待加工变形区的设定热量值的关系得到温度预测模型。

优选地，所述温度控制单元包括依次连接的红外测温仪、变送器、可编程逻辑控制器及继电器；

所述红外测温仪用于采集所述成形单元的成形温度数据；

所述变送器用于接收所述红外测温仪采集的成形温度数据并进行数据信号转换；

所述可编程逻辑控制器与所述上位机相连，用于接收数据信号转换后的成形温度数据并传入到所述上位机；