CN117182721A - 一种砂光磨削制备枝晶检测样品的***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属材料性能检测技术领域,具体为一种砂光磨削制备枝晶检测样品的***及方法,通过设置在砂光磨削机的冷却水进水管上的压力检测器实时检测砂光磨削机冷却水进水压力,将进水压力检测值发送给数据处理设备,数据处理设备根据进水压力检测值和进水压力设定值的差值调节设置于冷却水进水管上的气动调节阀的开口度,实现砂光磨削机冷却水进水压力的实时调节;消除了人为因素和水压波动因素对磨削质量和枝晶成像清晰度的影响,便于稳定准确检测钢材的品质。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料性能检测技术领域,具体为一种砂光磨削制备枝晶检测样品的***及方法。
背景技术
在钢铁冶金和装备制造业,企业要按照国标、冶标、国军标或国际通用标准等对铸坯以及轧制和锻造成品进行低倍检验,之后,通过对检出裂纹、缩孔、偏析等缺陷评级,最终确定被检产品的流向。领域中广泛使用的传统低倍检验方式包括硫印、热酸、冷酸和电解腐蚀,随着国家高质量发展战略的实施,先进企业均瞄准众多细分领域的高端钢材倾力研发。然而,依据裂纹、缩孔、偏析等缺陷评级表征已不能准确反映高端钢材品质特征,其标志性的均质、细晶和致密度等品质特征,需要通过凝固组织和残余铸态凝固组织的多项形貌特征表达,包括枝晶的种类、分布和细化程度等。而其使用传统低倍检验技术只能小概率呈现出模糊的铸态凝固组织图像或根本无法呈现。
枝晶检验是本世纪初出现的新一代低倍检验技术,早期主要是针对普通钢种连铸坯的疑难缺陷检测,近年来枝晶检验技术的另一优势特点—可清晰地检出其凝固组织的细节,使其成为高端钢材质量控制和新产品研发不可或缺的手段。枝晶检验***中,枝晶砂光磨削机是关键的设备之一,但是现有的砂光磨削制备枝晶检测样品的***制备的枝晶检测样品的枝晶表面腐蚀质量不稳定,影响枝晶的清晰成像效果,导致检测结果无法稳定的反映钢材的品质。
发明内容
为解决现有技术存在的问题,本发明的主要目的是提出一种砂光磨削制备枝晶检测样品的***及方法,可稳定得到清晰的枝晶检验图像。
枝晶砂光磨削机如何高质量工作是人们一直重点关注的问题,发明人经过研究发现:砂光磨削配水控制是枝晶砂光磨削机的核心工艺,是枝晶腐蚀能够清晰成像的重要因素,枝晶砂光磨削机配水水压不合适会影响枝晶表面腐蚀质量,影响枝晶的清晰成像。现有技术中枝晶砂光配水控制方法普遍采用手动配水控制方法,常规的枝晶砂光磨削过程中操作人员通过手阀和机械刻度压力表来调节磨削配水水压,操作人员先读取机械刻度压力表的压力值,然后根据磨削工艺要求的水压值手动调节手阀。该种手动控制方法控制原理简单,操作简单但该控制方法也存在明显缺点:机械刻度压力表误差较大而且受操作工主观影响较大,不同操作人员在不同角度读取的压力值误差较大,最终影响枝晶砂光磨削工艺;操作人员手动调节手阀时很难精确调整到最合适水压,手动调节误差较大;当进水水压压力稳定的时候,枝晶砂光机手动配水控制方法相对较稳定,但是当进水水压由于外部原因导致进水压力不稳定或者进水压力发生变化时,该手动配水控制方法无法进行动态调节,最终由于砂光机水压不稳定影响磨削工艺质量进而影响枝晶腐蚀的成像效果。
为解决上述技术问题,根据本发明的一个方面,本发明提供了如下技术方案:
一种砂光磨削制备枝晶检测样品的***,包括:
砂光磨削机、压力检测器、气动调节阀、数据处理设备;
压力检测器设置在砂光磨削机的冷却水进水管上,用于实时检测砂光磨削机冷却水进水压力并将进水压力检测值发送给数据处理设备;数据处理设备根据进水压力检测值和进水压力设定值的差值调节设置于冷却水进水管上的气动调节阀的开口度,实现砂光磨削机冷却水进水压力的实时调节。
作为本发明所述的一种砂光磨削制备枝晶检测样品的***的优选方案,其中:所述数据处理设备包括数据处理模块、信号输出模块;
数据处理模块用于对进水压力检测值和进水压力设定值的差值进行PID运算,形成控制信号并将控制信号通过信号输出模块发送给气动调节阀,实现砂光磨削机冷却水进水压力的实时调节。
作为本发明所述的一种砂光磨削制备枝晶检测样品的***的优选方案,其中:气动调节阀的开口度F通过下式计算得到:
式中,Kt表示PID的系数;Kp表示比例系数;Ki表示积分系数;Kd表示微分系数;e(t)=Pp-Ps,表示进水压力检测值和进水压力设定值的差值,Pp为进水压力检测值,Ps为进水压力设定值。
作为本发明所述的一种砂光磨削制备枝晶检测样品的***的优选方案,其中:所述砂光磨削制备枝晶检测样品的***还包括:HMI界面,HMI界面和数据处理模块相连并进行数据传输。
作为本发明所述的一种砂光磨削制备枝晶检测样品的***的优选方案,其中:HMI界面用于将进水压力设定值实时发送给数据处理模块。
作为本发明所述的一种砂光磨削制备枝晶检测样品的***的优选方案,其中:所述HMI界面还用于接收***状态信号和报警信息。
作为本发明所述的一种砂光磨削制备枝晶检测样品的***的优选方案,其中:所述砂光磨削制备枝晶检测样品的***还包括:通信模块,HMI界面通过通信模块和数据处理模块相连并进行数据传输。
为解决上述技术问题,根据本发明的另一个方面,本发明提供了如下技术方案:
一种砂光磨削制备枝晶检测样品的方法,包括如下步骤:
S1、通过设置在砂光磨削机的冷却水进水管上的压力检测器实时检测砂光磨削机冷却水进水压力,将进水压力检测值发送给数据处理设备;
S2、数据处理设备根据进水压力检测值和进水压力设定值的差值调节设置于冷却水进水管上的气动调节阀的开口度,实现砂光磨削机冷却水进水压力的实时调节。
本发明的有益效果如下:
本发明提出一种砂光磨削制备枝晶检测样品的***及方法,通过设置在砂光磨削机的冷却水进水管上的压力检测器实时检测砂光磨削机冷却水进水压力,将进水压力检测值发送给数据处理设备,数据处理设备根据进水压力检测值和进水压力设定值的差值调节设置于冷却水进水管上的气动调节阀的开口度,实现砂光磨削机冷却水进水压力的实时调节;消除了人为因素和水压波动因素对磨削质量和枝晶成像清晰度的影响,便于稳定准确检测钢材的品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明砂光磨削制备枝晶检测样品的***示意图。
图2为未采用本发明所述***和方法制备的枝晶检测样品的表面图像。
图3为采用本发明所述***和方法制备的枝晶检测样品的表面图像。
附图标号说明:
1-砂光磨削机,2-冷却水进水管,3-压力检测器,4-气动调节阀,5-数据处理模块,6-信号输出模块,7- HMI界面,8-通信模块,9-出水管。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,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。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的一个实施例提供一种砂光磨削制备枝晶检测样品的***,包括:
砂光磨削机1、压力检测器3、气动调节阀4、数据处理设备;
压力检测器3设置在砂光磨削机1的冷却水进水管2上,用于实时检测砂光磨削机1冷却水进水压力并将进水压力检测值发送给数据处理设备;数据处理设备根据进水压力检测值和进水压力设定值的差值调节设置于冷却水进水管2上的气动调节阀4的开口度,实现砂光磨削机1冷却水进水压力的实时调节。
在本发明的一个实施例中,所述数据处理设备包括数据处理模块5、信号输出模块6;
数据处理模块5用于对进水压力检测值和进水压力设定值的差值进行PID运算,形成控制信号并将控制信号通过信号输出模块6发送给气动调节阀4,实现砂光磨削机1冷却水进水压力的实时调节。
在本发明的一个实施例中,气动调节阀4的开口度F通过下式计算得到:
式中,Kt表示PID的系数;Kp表示比例系数;Ki表示积分系数;Kd表示微分系数;e(t)=Pp-Ps,表示进水压力检测值和进水压力设定值的差值,Pp为进水压力检测值,Ps为进水压力设定值。
在本发明的一个实施例中,所述砂光磨削制备枝晶检测样品的***还包括:HMI界面7,HMI界面7和数据处理模块5相连并进行数据传输。
在本发明的一个实施例中,HMI界面7用于将进水压力设定值实时发送给数据处理模块5。
在本发明的一个实施例中,所述HMI界面7还用于接收***状态信号和报警信息。所述HMI界面7可以设置于砂光磨削机1上,也可以单独设置。
在本发明的一个实施例中,所述砂光磨削制备枝晶检测样品的***还包括:通信模块8,HMI界面7通过通信模块8和数据处理模块5相连并进行数据传输。
在本发明的一个实施例中,所述砂光磨削制备枝晶检测样品的***还包括:出水管9,用于***使用后水的排出。
本发明的一个实施例还提供了一种采用上述的砂光磨削制备枝晶检测样品的***的砂光磨削制备枝晶检测样品的方法,包括如下步骤:
S1、通过设置在砂光磨削机1的冷却水进水管2上的压力检测器3实时检测砂光磨削机1冷却水进水压力,将进水压力检测值发送给数据处理设备;
S2、数据处理设备根据进水压力检测值和进水压力设定值的差值调节设置于冷却水进水管2上的气动调节阀4的开口度,实现砂光磨削机1冷却水进水压力的实时调节。
在本发明的一个实施例中,砂光磨削机1开始工作,通过设置在砂光磨削机1的冷却水进水管2上的压力检测器3实时检测砂光磨削机1冷却水进水压力,将进水压力检测值发送给数据处理模块5,HMI界面7通过通信模块8将进水压力设定值实时发送给数据处理模块5,数据处理模块5用于对进水压力检测值和进水压力设定值的差值进行PID运算,形成控制信号并将控制信号通过信号输出模块6发送给设置于冷却水进水管2上的气动调节阀4,进行气动调节阀4的开口度的调节,直到进水压力检测值和进水压力设定值的差值在一定范围内(例如,进水压力检测值和进水压力设定值的差值与进水压力设定值的比例≤2%)为止,实现砂光磨削机1冷却水进水压力的实时调节,消除人为因素和冷却水进水压力波动因素等对枝晶砂光机磨削质量的影响。未采用本发明所述***和方法制备的枝晶检测样品表面图像如图2所示,由于砂光磨削机水压不稳定影响磨削工艺质量进而影响枝晶腐蚀的成像效果,被检测样品表面无法清晰显示出枝晶形貌,无法表征出被检测样品的凝固特点;采用本发明所述***和方法制备的枝晶检测样品表面图像如图3所示,本发明实现砂光磨削机冷却水进水压力的实时调节,消除了人为因素和水压波动因素对磨削质量和枝晶成像清晰度的影响,可以清晰的看到枝晶形貌和纹理,可以清晰表征出被检测样品的凝固遗传组织。
本发明通过设置在砂光磨削机的冷却水进水管上的压力检测器实时检测砂光磨削机冷却水进水压力,将进水压力检测值发送给数据处理设备,数据处理设备根据进水压力检测值和进水压力设定值的差值调节设置于冷却水进水管上的气动调节阀的开口度,实现砂光磨削机冷却水进水压力的实时调节;消除了人为因素和水压波动因素对磨削质量和枝晶成像清晰度的影响,便于稳定准确检测钢材的品质。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种砂光磨削制备枝晶检测样品的***,其特征在于,包括:
砂光磨削机、压力检测器、气动调节阀、数据处理设备;
压力检测器设置在砂光磨削机的冷却水进水管上,用于实时检测砂光磨削机冷却水进水压力并将进水压力检测值发送给数据处理设备;数据处理设备根据进水压力检测值和进水压力设定值的差值调节设置于冷却水进水管上的气动调节阀的开口度,实现砂光磨削机冷却水进水压力的实时调节。
2.根据权利要求1所述的砂光磨削制备枝晶检测样品的***,其特征在于,所述数据处理设备包括数据处理模块、信号输出模块;
数据处理模块用于对进水压力检测值和进水压力设定值的差值进行PID运算,形成控制信号并将控制信号通过信号输出模块发送给气动调节阀,实现砂光磨削机冷却水进水压力的实时调节。
3.根据权利要求1所述的砂光磨削制备枝晶检测样品的***,其特征在于,气动调节阀的开口度F通过下式计算得到:
式中,Kt表示PID的系数;Kp表示比例系数;Ki表示积分系数;Kd表示微分系数;e(t)=Pp-Ps,表示进水压力检测值和进水压力设定值的差值,Pp为进水压力检测值,Ps为进水压力设定值。
4.根据权利要求1所述的砂光磨削制备枝晶检测样品的***,其特征在于,所述砂光磨削制备枝晶检测样品的***还包括:HMI界面,HMI界面和数据处理模块相连并进行数据传输。
5.根据权利要求4所述的砂光磨削制备枝晶检测样品的***,其特征在于,HMI界面用于将进水压力设定值实时发送给数据处理模块。
6.根据权利要求4所述的砂光磨削制备枝晶检测样品的***,其特征在于,所述HMI界面还用于接收***状态信号和报警信息。
7.根据权利要求4所述的砂光磨削制备枝晶检测样品的***,其特征在于,所述砂光磨削制备枝晶检测样品的***还包括:通信模块,HMI界面通过通信模块和数据处理模块相连并进行数据传输。
8.一种砂光磨削制备枝晶检测样品的方法,采用权利要求1-7任一项所述的砂光磨削制备枝晶检测样品的***,其特征在于,包括如下步骤:
S1、通过设置在砂光磨削机的冷却水进水管上的压力检测器实时检测砂光磨削机冷却水进水压力,将进水压力检测值发送给数据处理设备;
S2、数据处理设备根据进水压力检测值和进水压力设定值的差值调节设置于冷却水进水管上的气动调节阀的开口度,实现砂光磨削机冷却水进水压力的实时调节。
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