客车箱体磷化加工处理程控搬行车电气控制系统所有专业(编辑修改稿)

客车箱体磷化加工处理程控搬行车电气控制系统所有专业(编辑修改稿)内容摘要：

酸盐类型的脱脂剂 )或增加喷湿处理。 对于油污较重或不易洛阳理工学院毕业设计（论文） 9 起清洗到位的表面，要采用手工预擦洗，他不仅是脱脂的要求，也能明显的改善磷化质量，经预擦洗的磷化膜结晶细小、致密，而未经预擦洗的结晶则粗大的多。 (4).脱脂效果的检查 检查脱脂效果的方法有很多，例如 ： 目视法、擦拭法、水浸润法、接触角法、硫酸铜法、残留油份质量法、比色法、荧光法、红外分光法等。 最常用的是水浸润法，即观察脱脂水洗 后的表面水膜连续完整情况。 充分脱脂的表面，其水膜应连续完整，无水珠悬挂。 在磷化条件正常的情况下，观察磷化膜也可检查脱脂效果，只有在无油污的金属表面才能形成外观完整的均匀磷化膜，任何清洗方面的不足都会立即显示出来 清洗 1. 清洗的方式 (1).机械搅拌。 在液体中加以机械搅拌，使固体表面之液膜减薄。 搅拌越强，液膜越薄，但其作用有一定限度。 (2).擦洗。 (3).加温清洗，增加热运动。 (4).喷洗。 用高压喷洗。 (5).蒸汽 清洗。 用溶剂 蒸汽 清洗，溶剂在金属表面上冷凝成液体，液体流淌时 带下污物。 (6).超声波辅助清洗。 利用超声波振荡作用，使固体表面被冲击震动，促使污物离开金属表面。 (7).电解清洗。 利用金属表面电化学反应生成气体。 气体自表面 溢出 时，使污物析出，自表面剥离。 2. 清洗用材料 清洗用材料有几类：石油系溶剂，卤代烃溶剂，碱性化学水溶液，乳化液等。 简单的说就是溶剂清洗和碱液清洗 两 种。 (1).常见的有机溶剂为： 石油系溶剂有溶剂汽油、煤油、正己烷等；芳香族溶剂有甲苯、二甲苯等；氯系溶剂有三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、二氯甲烷等。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 10 有机溶剂的特点是脱脂效率高，特别是 清除那些高黏度、高滴落点的油脂具有特殊的效果，而且可以在常温下用简单的器具和石油系溶剂进行手工清洗，对于各种金属、各种尺寸和形状的零件都适用，在产量不大、机械化水平不高及有特殊要求的工厂中仍然采用。 为了使油污除净，至少要用有机溶剂 稀两 次以上，使用一段时间后，当溶剂中的油污含量增加到一定程度时，要及时更换，最后一道清洗要用比较干净的溶剂。 除了液相有机溶剂脱脂，还有气相有机溶剂脱脂。 例如利用三氯乙烯、三氯甲烷等物质，他们的沸点低、受热易汽化，遇冷易液化、 蒸汽 密度大、 蒸汽 界面不易扩散、不燃烧、溶解能力强 (15176。 时三氯乙烯的溶解能力比汽油大四倍， 50176。 时大七倍 )，因而常用做气相脱脂，即把零件置于这类有机溶剂的 蒸汽 中 蒸汽 就在冷的零件上冷凝化，零件上的油脂就溶解于液化了的有机溶剂中而脱离零件，液化了的溶剂又被加热成 蒸汽 ，这种过程一直持续到零件表面的温度与溶剂的温度相等， 蒸汽 不在被液化为止。 虽然气 相 有机溶剂去油效率内很高，但是不能洗掉无机盐类和碱类物质，不能除去零件上的灰尘微粒。 把三氯乙烯的浸洗、气相清洗和喷洗来联合采用，可以获得极好的清洗效果。 由于采用有机溶剂去油的劳动条件差、毒性较大，气相脱脂必须有良好的封 闭式脱脂设备和通用装置，大多数有机溶剂防火要求严格，而且脱脂费用高，现在又有高效的水基清洗剂的出现，现在一般已不采用有机溶剂去油。 (2).碱性水基清洗 以碱性清洗剂为主的水溶液，对动植物油脂通过皂化作用使之成为可溶于水的皂类。 此皂为表面活性剂，对非极性的矿物油有乳化作用，使之 “ 增溶 ” 于水相中碱性清洗剂的水溶液也可溶解汗迹等无机污物，故也能将其洗去。 加入合成洗涤剂的清洗液，对油脂的清洗作用更有效。 碱性化学水溶液能清洗各种污物，在下一工序要求亲水表面时特别适用。 他有较溶剂经济、清洗液能用水洗净，有不燃 性，无毒性。 一般的碱性水溶液不如有机溶剂清洗快，而且需要加温，还要有机械搅拌，并需注意 PH 值高 时对 铜、铝、锌等金属的腐蚀作用 3. 涂装前除锈、除氧化皮 洛阳理工学院毕业设计（论文） 11 钢铁热加工时受氧化产生硬而脆的氧化皮，如热轧钢板、热处理零件、锻件、焊接件都会有氧化皮。 此外钢铁在储运过程中，接触水或其他腐蚀介质，都极易出现一层黄锈。 而这氧化皮和黄锈在涂层下时会加快钢铁的腐蚀速度。 可见充分的除去钢铁表面的氧化皮和黄锈，对涂装物得到有效保护是非常重要的。 除锈方法就 两 类，一是机械法，二是化学法。 4. 磷化处理 所谓磷化处理是指金属表 面与含磷酸二氢盐的酸性溶液接触，发生化学反应而在金属表面生成稳定的不溶性的无机化合物膜层的一种表面的化学处理方法。 所形成的膜称为磷化膜。 它的成膜机理为 (以锌系为例 )： (1).金属的溶解过程 当金属浸入磷化液中时，先与磷化液中的磷酸作用，生成一代磷酸铁，并有大量的氢气析出。 其化学反应为 ： Fe + 2H3PO4 = Fe(H2PO4)2 + H2↑ （ 11） 上式表明，磷化开始时，仅有金属的溶解，而无膜生成。 (2).促进剂的加速 上步反应 释放出的氢气被吸附在金属工件表面上，进而阻止磷化膜的形成。 因此加入氧化型促进剂以去除氢气。 其化学反应式为： 3Zn(H2PO4)2 +2Fe+2NaNO2 = Zn3(PO4)2+2FePO4+N2↑+ 2NaH2PO4+ 4H2O （ 12） 上式是以亚硝酸钠为促进剂的作用机理。 (3).水解反应与磷酸的三级离解 磷化槽液中基本成分是一种或多种重金属的酸式磷酸盐，其分子式Me(H2PO4)2，这些酸式磷酸盐溶于水，在一定浓度及 PH值下发生水解 反应 产生游离磷酸： Me(H2PO4)2 = MeHPO4 + H3PO4 （ 13） 3MeHPO4 = Me3(PO4)2 + H3PO4 （ 14） H3PO3 = H2PO4 + H+ = HPO42 + 2H+ = PO43 + 3H+ （ 15） 由于金属工件表面的氢离子浓度急剧下降，导致磷酸根各级离解平衡向右移动，最终成为磷酸根。 (4).磷化膜的形成 洛阳理工学院毕业设计（论文） 12 当金属表面离解出的三价磷酸 根与磷化槽液中的 (工件表面 )的金属离子 (如锌离子、钙离子、锰离子、二价铁离子 )达到饱和时，即结晶沉积在金属工件表面上，晶粒持续增长，直至在金属工件表面上生成连续的不溶于水的黏结牢固的磷化 膜。 2Zn2+ + Fe2+ + 2PO43 +4H2O → Zn2Fe(PO4)2H2O↓ （ 16） 3Zn2+ + 2PO42 + 4H2O = Zn3(PO4)2H2O↓ （１ ７） 金属工件溶解出的二价铁离子一部分作为磷化膜的组成部分被消耗掉，而残留在磷化槽液中的 二价铁离子，则氧化成三价铁离子，发生 ② 式的化学反应，形成的磷化沉渣其主要成分是磷酸亚铁，也有少量的 Me3(PO4)2。 5. 磷化的分类方法有以下几种 (1).根据组成磷化液的磷酸盐分类 有磷酸锌系、磷酸锰系、磷酸铁系。 此外还有在磷酸锌中加钙的锌钙系，在磷酸锌中加镍、加锰的 “ 三元体系 ” 磷化等。 (2).根据磷化的温度 分类 有高温 (80176。 以上 )磷化、中温 (50～ 70176。 )磷化和低温 (40176。 以下 )磷化。 (3).按磷化施工法分类 有喷淋式磷化、浸渍式磷化、喷浸结合式磷化、涂刷型磷化。 (4).按磷化 膜的质量分类 有重量型 ()，中量型 (～ ),轻量型 (～ )和特轻量型 (～ )。 铁盐磷化膜最薄，其膜重为 (～ )g/m2，属于轻量型。 锌盐磷化视配方而定，可以分为轻量型、中量型或重型磷化膜。 膜重范围广，在 (～ )g/m2之间。 磷化成膜原理可以用过饱和理论来解释。 即构成磷化膜的离子积达到该种不溶性磷酸盐的溶度积时，就在金属表面沉积形成磷化膜。 磷化处理的材料主要成分为酸式磷酸盐，其分子式为 Me(H2PO4)2。 金属离子 Me 通常为锌、锰、铁等。 这些酸式磷酸盐均能溶解于水。 在含有氧化剂及各种添加剂的酸性磷化液中，磷酸二氢盐要发生离解，产生金属离子 Me 和磷酸根离子，但此时离子积未达到不溶性磷酸盐的溶度积，并不产生膜的沉积： Me(H2PO4)2 → Me2+ + H2PO4 → HPO4 + H+ → PO4 + H+ 洛阳理工学院毕业设计（论文） 13 为在适当的温度下使磷化液与被处理的金属表面接触时，发生金属的溶解反应 ： Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑ 由于上式反应，铁与磷化液界面处 H+不断被消耗，引起 PH 值上升，这就又促使了三步离 解反应。 于是界面处 Me2+与 PO43浓度不断上升，直到[Me2+][PO43]Me3(PO4)2 时，就产生 Me3(PO4)2 不溶性磷酸盐的沉积，覆盖在金属表面，构成磷化膜。 但是， 上式生成的氢气吸附在金属表面，造成所谓的阴极极化，使磷化反应的 进程受到阻碍。 因此要添加一定量的氧化剂作为阴极去极化 ，以保证磷化反应在规定的时间内完成。 氢气被氧化剂氧化成水除掉。 产生 Fe2+除部分参与成膜形成 Zn2Fe(PO4)2H2O 外，剩余部分被氧化成 Fe3+， Fe3+与 PO43结合成浓度积很小的 FePO4,成为淤渣沉 淀出来排除于体系外。 洛阳理工学院毕业设计（论文） 14 第 2 章 可编程序控制器控制系统的设计 变频器 变频器即交流电压由交流器部分一次转变成直流，该直流再由变频器部分转变成频率可变的交流，使频率变化后控制负载三相感应电动机的回转速度。 改变频率后，能够有效的控制电动机的旋转速度。 采用变频调速控制系统，具有以下显著优点：（ 1）变频调速系统属于转差功率不变型调速系统。 无论低 速还是高速，其转差功率不变，效率最高。 （ 2）变频器采用无触点电力电子元件，节省了大量的继电器和接触器，简化了外部接线，缩小了控制设备的体积。 （ 3）变频器内部控制的核心是 CPU 单元，具有较强的运算和控制能力，能够实现参数化调速控制，设置合理的电机运行参数，保证起重机各机构有较大的调速范围和较高的调速精度。 （ 4）变频器内部具有故障自诊断功能，能实现系统的过电压，过电流和过载保护等功能，液晶显示界面可显示出故障信息。 因此，该系统性能可靠，故障率极低。 对整个工艺过程要求能够自动运行，同时大车和夹具的正反向运行，以 及夹具的夹紧和放松均能进行手动控制。 起升与运行机构采用变频调速，以实现搬运车精确定位控制。 直接转矩控制 直接转矩控制（ DTC）是一种新的感应电动机控制方法。 它充分整合了变频器及电动机的控制，算法简单。 直接转矩控制的核心是直接转矩和磁通控制及最优开关逻辑控制，精确的电动机模型也是 DTC核心的重要部分。 电动机模型利用电动机的两相电流和中间电压辨识电动机的转矩，定子磁通和电动机转速。 转矩和磁通的实际值分别比较，产生一组优化的开关控制信号，控制逆变桥 IGBT，达到控制电动机转矩和转速的目的。 实际电 压矢量是由逆变桥的开关位置计算出的。 电动机转矩等于定子磁通矢量和转子磁通矢量或转子电流矢量的叉积。 定子磁通矢量的幅值一般保持恒定，以保证电动机的最大出力和避免电动机过磁发热。 控制定子磁通矢量和转子磁通矢量之间的矢量夹角就可以控制电动机洛阳理工学院毕业设计（论文） 15 转矩的大小。 一般来说，电动机的转子时间常数较大，因此相对定子磁通矢量来说，转子磁通矢量变化很慢。 由此，直接控制定子磁通矢量的运动就可以极快地控制电动机的转矩。 由逆变器中间电压和开关控制信号生成定子电压矢量。 直接转矩控制思想的本质就是根据电动机转矩给定值与电动机模型辨识的转 矩实际值得出最优的瞬态定子电压矢量，用这些瞬态定子矢量去控制定子磁通矢量的旋转方向和旋转速度。 例如，电压矢量会减少定子磁通矢量的幅值，同时会促使定子磁通矢量沿旋转方向运动。 定子磁通矢量的幅值变化会改变电动机的激磁。 定子磁通矢量沿旋转方向运动会增加矢量夹角和转矩。 直接转矩控制变频器 直接转矩控制变频器是在 DTC 核心添加许多控制功能实现的。 其中主要功能是与转矩给定相关的。 转矩给定可以使速度调节器的输出，也可以使外部转矩给定。 转矩给定被实时修正，以保证适当的中间电压和电气角频率。 变频器的过载由转 矩极限保护，但允许瞬态过载。 转矩极限保护同样会避免电动机转矩超过矢步转矩。 电动机的 速度控制是 变频器的主要控制内容。 过程量的控制品质往往取决于速度调节器。 DTC 变频器的速度控制不像传统的变频器将速度控制作为变频器的一个内部环节，速度调节器的输出是转矩控制的一个外部给定。 这样就允许更 多种类的过程变量可以在速度调节器中处理。 最基本的速度调节器算法是 PID。 另外一个很有用的功能加减速度补偿，它控制负载的加减速度偏差。 PID 和加减速度补偿的调整，是 根据辨识的机械负载的时间常数自动进行的。 定子磁通幅值可以作为给定值 送入 DTC 核 心。 灵活的控制定子磁通幅值可以实现许多功能，如磁通优化，电动机弱磁等。 这对 提升 卷取类负载的控制极为有。