CN114918520A - 一种防止内孔裂纹产生的等离子堆焊控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及等离子堆焊技术领域，具体为一种防止内孔裂纹产生的等离子堆焊控制系统，主要包括等离子堆焊设备、控制台、传感器模块以及加热平台；等离子堆焊设备包括旋转工作平台、双臂式移动机构、等离子堆焊枪；控制台包括人机交互设备、PLC以及供电子系统；其中等离子堆焊设备作为等离子堆焊的执行装置；控制台的人机交互设备用于人机交互、模式选择；PLC用于接收与处理用户和传感器输入的指令，控制等离子堆焊设备工作；供电子系统用于给堆焊设备各元器件和传感器供电；传感器模块用于采集温度信号和位置信号并传输到PLC；加热平台用于给工件提高恒定的温度。本方案提高了等离子堆焊设备的自动化程度并避免了等离子堆焊中产生内孔裂纹的现象。
Description
技术领域
本发明涉及等离子堆焊技术领域，具体为一种防止内孔裂纹产生的等离子堆焊控制系统。
背景技术
等离子弧堆焊是以焊枪的钨极和基体之间氩气等离子体作为热源，同时向该区域输送焊丝或者合金粉末作为填充材料，填充材料在热源的作用下熔化形成熔池，热源移动后冷却形成与基体冶金结合的堆焊层。等离子弧堆焊机械化程度高、生产效率高、焊缝成形美观等优点，在国内外制造业中得到了快速发展和广泛应用。
然而在低稀释率无裂纹长内孔等离子堆焊硬质合金技术研制方面，传统等离子堆焊技术在堆焊过程中由于工件暴露在外部的环境中，致使工件的温度不稳定，在给工件进行等离子堆焊过程中容易产生内孔裂纹的问题。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种防止内孔裂纹产生的等离子堆焊控制系统，能够全程对工件进行摄氏600度的预热，从而在保证稀释率小于2％的情况下不出现裂纹。其中，由温度传感器获取加热平台温度，由PLC控制加热平台温度，保证加热平台温度恒定为600度，解决了进行等离子堆焊过程中由于工件温度的不稳定产生内孔裂纹的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种防止内孔裂纹产生的等离子堆焊控制系统，包括等离子堆焊设备、控制台、传感器模块以及加热平台；等离子堆焊设备包括双臂式移动机构、旋转工作平台以及等离子堆焊枪；控制台包括人机交互设备，供电子系统以及PLC。其中双臂式移动机构、旋转工作平台、等离子堆焊枪作为等离子堆焊设备的执行装置；控制台的人机交互设备用于人机交互、模式选择；控制台内部的PLC用于接收与处理用户和传感器输入的指令，控制等离子堆焊设备工作；控制台内部的供电子系统用于给堆焊设备各元器件和传感器供电；传感器模块用于采集位置和温度信号并传输到PLC；加热平台用于给工件提高恒定的温度。
进一步地，所述的等离子堆焊设备的位置传感器为漫反射光电开关，设置于双臂式移动机构的固定位置以限制双臂式移动机构的行程。
进一步地，所述的加热平台的温度传感器为耐高温的热敏电阻传感器，设置于加热平台的四个凹槽位置以采集加热平台平均温度。
进一步地，所述的人机交互设备与PLC电连接，所述的PLC与传感器模块电连接。
进一步地，所述的控制台，其供电子系统包括380V转220V交流变压器，220V交流电转24V直流电开关电源，其中，380V交流电为双臂式移动机构、旋转工作平台、等离子堆焊枪以及加热平台供电，开关电源将220V交流电转换成24V直流电为人机交互设备、PLC以及传感器模块供电。
进一步地，所述的控制台，其人机交互设备包含2种模式：自动模式与手动模式，每种模式均在人机交互界面显示工件实时温度、等离子粉末储量与等离子堆焊枪位置信息，并能在等离子堆焊结束后重新回到起始位置；自动模式状态下，等离子堆焊设备根据用户输入的工件信息自动对参数进行设定，自动规划路线进行焊接；手动模式需用户根据自身的经验手动控制等离子堆焊枪对工件进行焊接，通过人机交互设备上的触摸屏控制等离子堆焊枪移动，并设置送粉器送粉速率；人机交互设备还包括急停、历史数据存储功能。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)通过对等离子堆焊设备和控制台内部的设计，实现了对工件进行等离子堆焊的自动与手动控制；
(2)自动模式状态下，等离子堆焊设备根据用户输入的工件信息自动对参数进行设定，自动规划路线进行焊接；
(3)通过PLC控制加热平台温度，保证加热平台温度恒定为600度，解决了进行等离子堆焊过程中产生内孔裂纹的问题；
(4)每种模式均在人机交互界面显示工件实时温度、等离子粉末储量与等离子堆焊枪位置信息，并能在等离子堆焊结束后重新回到起始位置；
(5)具备历史加工数据记录功能，人机交互设备可将数据发送给云服务器，操作人员可以直接从人机交互设备或云端进行查看。
附图说明
图1为本发明提出的一种防止内孔裂纹产生的等离子堆焊控制系统的逻辑示意图。
图2为本发明提出的等离子堆焊控制系统的供电子系统示意图。
图3为本发明提出的等离子堆焊设备的结构示意图。
其中，1-等离子堆焊设备，2-双臂式移动机构，3-旋转工作平台，4-等离子堆焊枪，5-加热平台，6-控制台，7-人机交互设备，8-供电子系统，9-传感器模块，10-PLC，11-变压器，12-开关电源。
具体实施方式
下面将结合本发明实例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-3所示，一种防止内孔裂纹产生的等离子堆焊控制系统，包括等离子堆焊设备1、控制台6、传感器模块9以及加热平台5；其中等离子堆焊设备1包括双臂式移动机构2、旋转工作平台3以及等离子堆焊枪4；其中控制台6包括人机交互设备7，供电子系统8以及PLC10；其中双臂式移动机构2、旋转工作平台3、等离子堆焊枪4作为等离子堆焊设备1的执行装置；控制台6的人机交互设备7用于人机交互、模式选择；控制台6内部的PLC10用于接收与处理用户和传感器输入的指令，控制等离子堆焊设备1工作；控制台6内部的供电子系统8用于给堆焊设备各元器件和传感器供电；传感器模块9用于采集位置和温度信号并传输到PLC10；加热平台5用于给工件提高恒定的温度。
其中，所述的等离子堆焊设备1的位置传感器为漫反射光电开关，设置于双臂式移动机构2的固定位置以限制双臂式移动机构2的行程。
其中，所述的加热平台5的温度传感器为耐高温的热敏电阻传感器，设置于加热平台5的四个凹槽位置以采集加热平台平均温度。
其中，所述的人机交互设备7与PLC10电连接，所述的PLC10与传感器模块9电连接。其中，所述的控制台6，其供电子系统8包括380V转220V交流变压器11，220V交流电转24V直流电开关电源12，其中，380V交流电为双臂式移动机构2、旋转工作平台3、等离子堆焊枪4以及加热平台5供电，开关电源12将220V交流电转换成24V直流电为人机交互设备7、PLC10以及传感器模块9供电。
其中，所述的控制台6，其人机交互设备7包含2种模式：自动模式与手动模式，每种模式均在人机交互界面显示工件实时温度、等离子粉末储量与等离子堆焊枪位置信息，并能在等离子堆焊结束后重新回到起始位置；自动模式状态下，等离子堆焊设备根据用户输入的工件信息自动对参数进行设定，自动规划路线进行焊接；手动模式需用户根据自身的经验手动控制等离子堆焊枪对工件进行焊接，通过人机交互设备7上的触摸屏控制等离子堆焊枪移动，并设置送粉器送粉速率；人机交互设备7还包括急停、历史数据存储功能。
本发明的工作原理：
PLC与人机交互设备通过RS232进行通信，人机交互设备通过通信协议将控制指令发送到PLC，传感器将模拟量传输到PLC进行A/D转化，PLC接收控制指令与传感器信号进行设备控制并将数据存储到PLC内部存储器里，人机交互设备通过访问地址的方式读取历史数据；PLC根据用户输入的参数，结合传感器采集到的信号，对双臂式移动机构和旋转工作平台进行位置调整，在等离子堆焊过程中，根据用户输入的工件信息自动进行焊接。
等离子堆焊设备控制系统工作时，按下控制台启动开关，供电子系统为触摸屏、PLC、传感器、等离子堆焊设备等供电，在触摸屏上选择工作模式，用户输入所需参数指令，输入的指令传送到PLC之后，PLC控制等离子堆焊设备工作，旋转工作平台、双臂式移动机构开始移动，保证等离子堆焊装置中的等离子堆焊枪根据用户输入的工件信息自动定位到堆焊起点位置，并自动下降至起弧高度；与此同时，加热平台连接电源开始向加热丝供电，不断升高温度至热敏电阻传感器检测到温度达到600℃；焊接完成后，控制台将每次焊接数据记录，并将数据发送给云服务器，操作人员可以直接从人机交互设备或云端进行查看。PLC将从传感器采集到的模拟量转化为数字量，PLC结合数字量，经过运算，输出模拟量，实现在恒温为600℃的条件下对工件进行等离子堆焊，从而在保证稀释率小于2％的情况下不出现裂纹，极大程度的满足了工件的使用周期及延长了耐磨寿命。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员而言，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种防止内孔裂纹产生的等离子堆焊控制系统，其特征在于：包括等离子堆焊设备、控制台、传感器模块以及加热平台；等离子堆焊设备包括双臂式移动机构、旋转工作平台以及等离子堆焊枪；控制台包括人机交互设备，供电子系统以及PLC。其中双臂式移动机构、旋转工作平台、等离子堆焊枪作为等离子堆焊设备的执行装置；控制台的人机交互设备用于人机交互、模式选择；控制台内部的PLC用于接收与处理用户和传感器输入的指令，控制等离子堆焊设备工作；控制台内部的供电子系统用于给堆焊设备各元器件和传感器供电；传感器模块用于采集位置和温度信号并传输到PLC；加热平台用于给工件提高恒定的温度。
2.根据权利要求1所述的一种防止内孔裂纹产生的等离子堆焊控制系统，其特征在于：所述的加热平台的温度传感器为耐高温的热敏电阻传感器，设置于加热平台的四个凹槽位置以采集加热平台平均温度。
3.根据权利要求1所述的一种防止内孔裂纹产生的等离子堆焊控制系统，其特征在于：所述的控制台，其人机交互设备包含2种模式：自动模式与手动模式，每种模式均在人机交互界面显示工件实时温度、等离子粉末储量与等离子堆焊枪位置信息，并能在等离子堆焊结束后重新回到起始位置；自动模式状态下，等离子堆焊设备根据用户输入的工件信息自动对参数进行设定，自动规划路线进行焊接；手动模式需用户根据自身的经验手动控制等离子堆焊枪对工件进行焊接，通过人机交互设备上的触摸屏控制等离子堆焊枪移动，并设置送粉器送粉速率；人机交互设备还包括急停、历史数据存储功能。
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