Курсовой проект по системам автоматического управления 2005-го года

Расчетно – пояснительная записка к курсовому проекту

«Основы электронных технологий»

на тему:

«Проектирование системы управления установки диффузионной сварки»

Москва

2005

Содержание

Задание_______________________________________________

1. Введение____________________________________________

2.Описание процессной модели. Выбор и обоснование целевых, сервисных функций и функций коррекции цели_______________________________________________

3.Техническое задание и техническое предложение на систему управления установки________________________

4.Описание КПС механики_____________________________

5.Документы, сопровождающие КПС____________________

6.Информационный поиск датчиков и исполнительных механизмов машины и её САУ________________________

7.Заключение_________________________________________

Список использованных источников____________________

Приложение___________________________________________

ЗАДАНИЕ

на курсовой проект по курсу «Основы проектирования систем автоматического управления оборудованием электронных технологий»

Тема проекта: _установка диффузионной сварки______________

______________________________________________________

1. Проработать описание работы машины, выбрать и обосновать состав его основных целевых функций, сервисных функций, функций коррекции цели.

2. Разработать комплексную принципиальную схему, как совокупность системы целевых механизмов, системы их энергообеспечения и системы управления, связанных материальными, энергетическими и информационными потоками.

3. Описать механический, энергетический и информационный интерфейс компонентов машины. Дать техническое задание и техническое предложение на САУ и основные элементы машины.
4. Разработать принципиальную электрическую схему элемента САУ или САУ в целом.

Содержание графической части.

1. Процессная модель машины....................................................1 л.

2. Комплексная принципиальная схема......................................2 л.

3. Принципиальная электрическая схема..................................1 л.

Содержание расчетно-пояснительной записки.

1.Введение. Описание целевого, механического и энергетического интерфейса спроектированной технологической машины.

2.Описание процессной модели. Выбор и обоснование целевых, сервисных функций, и функций коррекции цели.

3.Техническое задание и техническое предложение на систему управления машины по приведенной в Приложении 1 форме.

4. Описание комплексной принципиальной схемы ФС. Обоснование структурно-компоновочного решения, выбор и согласование уровней потоков элементов.

5. Документы, сопровождающие комплексную принципиальную схему:

-перечень элементов ПЭ;

-перечень потоков и сигналов ПС;

-технические задания на основные подсистемы и узлы машины ТЗ.

6. Информационный поиск датчиков и исполнительных элементов машины и ее САУ, описание целевого, механического, энергетического и информационного интерфейса этих элементов ОЭ.

7. Расчет и описание принципиальной электрической схемы.

8. Заключение.

1. Введение

Описание физики процесса диффузионной сварки и проведения работы

Диффузионная сварка в твердом состоянии – способ получения монолитного соединения, образовавшегося вследствие возникновения связей на атомном уровне, появившихся в результате максимального сближения поверхностей за счет локальной пластичности деформации при повышенной температуре, обеспечивающей взаимную диффузию в поверхностных слоях соединяемых материалов.

Диффузионная сварка – это процесс, при котором детали, находясь в тесном контакте при контролируемом давлении, нагреваются до заданной температуры в течение определенного периода времени. Эти заданные условия позволяют посредством местной пластической деформации, создающей максимальное сближение поверхностей, и массопереноса (диффузии) атомов между двумя соединяемыми частями детали обеспечить равнопрочность основного материала.

Диффузионная сварка обладает целым рядом достоинств: она не требует дорогостоящих припоев, электродов, флюсов, защитных газов, более того отпадает необходимость в последующей механической обработке, так как нет окалины, шлака и грата, что исключает потерю ценного металла, масса конструкции не увеличивается, что неизбежно при других видах сварки, детали не коробятся, свойства металла в зоне соединения не изменяются, поскольку нагрев локален; сварка происходит при невысоких температурах и давлениях; отпадает необходимость в термообработке; повышается качество изделий и увеличивается срок их службы.

Применение вакуума при диффузионной сварке позволяет получить соединение с минимальным содержанием вредных примесей, даже при сварке высокоактивных металлов. Диффузионная сварка наилучшем образом протекает при вакууме не ниже 10^{-2 мм рт. ст. или при бескислородной атмосфере инертного газа.}

Диффузионная сварка – разновидность сварки давлением – происходит за счет взаимной диффузии атомов контактирующих частей при относительно длительном воздействии повышенной температуры и незначительной пластической деформации; сварное соединение образуется в результате диффузии атомов соединяемых частей через поверхность стыка как в твердом, так иногда и в жидком состоянии.

Соединяемые поверхности с помощью приложения сжимающего давления сближаются на расстоянии действия межатомных сил.

Сварку проводят в специальных сварочных установках.

За последнее время проведены важнейшие научно-технические и опытные работы, позволяющие значительно расширить применение диффузионной сварки практически во всех отраслях промышленности.

Таким образом, за сравнительно короткий срок диффузионная сварка нашла широкое применение; интерес к этому весьма прогрессивному и экономичному способу сварки, а также диффузионной металлургии и методу улучшения свойств металлов и сплавов путем их термовакуумной обработки постоянно растет.

Термодеформационный цикл сварки.

В течение всего процесса сварки давление остаточных газов в сварочной камере не должно превышать(5- l0^-5 мм_рт.ст. ).

Параметрами сварки являются: температура, усилие сдавливания и время. В совокупности эти три параметра определяют термо­деформационный цикл сварки, т.е. диаграммы изменения температуры и усилия сдавливания во времени за один сварочный цикл.

Экспериментально установленный термодеформационный цикл сварки, обеспечивающий герметичность всех металлокерамических сое­динений одного изделия состоит из трех стадий. На первой стадии осуществляется нагрев изделия и изотермичекая выдержка при 580+_10)С в течение 30 мин. При этом происходит обезгаживание всех поверхностей изделия, в том числе и контактных по­верхностей керамики и металла.

На второй стадии производится охлаждение изделия и изотермическая выдержка при (500±10)°С в течение 30 мин с усилия сдавливания 200-250Н. в течение первых 15 мин и усилия 1100Н,создающего давление на металлические поверхности, превышающее предел текучести металла, в течении последующих 15 мин выдержки. При этом из-за пластической дефор­мации металла приложенное усилие стремится самопроизвольно снизить­ся до значения, соответствующего точке перехода в упругую деформа­цию, поэтому необходимо многократно восстанавливать первоначально приложенное усилие после каждого самопроизвольного спада. Таким образом, условная штриховая линия на диаграмме усилия сдавливания реально представляет собой пилообразную линию, в которой число циклов восстановления нагрузки подбирается экспериментально, исхо­дя из двух критериев: герметичности получаемых соединений и макси­мально допустимой радиальной деформации металлических выводов, оп­ределяемой габаритным размером изделия по чертежу. На данной стадии достигается полный физический контакт на микроуровне между соединяемыми поверхностями. Алюмокерамические соединения становятся неразъемными.

На третьей стадии осуществляется нагрев изделия до (580+_10)С с изотермической выдержкой в течение 60 мин, при этом усилие под­держивается на уровне 200-250 Н. Назначение этой стадии - интенси­фикация процессов диффузии для образования прочных и герметичных диффузионных соединений.

Скорость нагрева и охлаждения изделия в пределах термодефор­мационного цикла не должна превышать 30 град/мин.