【文章內容簡介】 酸鹽類型的脫脂劑 )或增加噴濕處理。對于油污較重或不易洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 9 起清洗到位的表面，要采用手工預擦洗，他不僅是脫脂的要求，也能明顯的改善磷化質量，經預擦洗的磷化膜結晶細小、致密，而未經預擦洗的結晶則粗大的多。 (4).脫脂效果的檢查 檢查脫脂效果的方法有很多，例如 ： 目視法、擦拭法、水浸潤法、接觸角法、硫酸銅法、殘留油份質量法、比色法、熒光法、紅外分光法等。最常用的是水浸潤法，即觀察脫脂水洗 后的表面水膜連續(xù)完整情況。充分脫脂的表面，其水膜應連續(xù)完整，無水珠懸掛。在磷化條件正常的情況下，觀察磷化膜也可檢查脫脂效果，只有在無油污的金屬表面才能形成外觀完整的均勻磷化膜，任何清洗方面的不足都會立即顯示出來 清洗 1. 清洗的方式 (1).機械攪拌。 在液體中加以機械攪拌，使固體表面之液膜減薄。攪拌越強，液膜越薄，但其作用有一定限度。 (2).擦洗。 (3).加溫清洗，增加熱運動。 (4).噴洗。用高壓噴洗。 (5).蒸汽 清洗。用溶劑 蒸汽 清洗，溶劑在金屬表面上冷凝成液體，液體流淌時 帶下污物。 (6).超聲波輔助清洗。利用超聲波振蕩作用，使固體表面被沖擊震動，促使污物離開金屬表面。 (7).電解清洗。利用金屬表面電化學反應生成氣體。氣體自表面 溢出 時，使污物析出，自表面剝離。 2. 清洗用材料 清洗用材料有幾類：石油系溶劑，鹵代烴溶劑，堿性化學水溶液，乳化液等。簡單的說就是溶劑清洗和堿液清洗 兩 種。 (1).常見的有機溶劑為： 石油系溶劑有溶劑汽油、煤油、正己烷等；芳香族溶劑有甲苯、二甲苯等；氯系溶劑有三氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、二氯甲烷等。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 10 有機溶劑的特點是脫脂效率高，特別是 清除那些高黏度、高滴落點的油脂具有特殊的效果，而且可以在常溫下用簡單的器具和石油系溶劑進行手工清洗，對于各種金屬、各種尺寸和形狀的零件都適用，在產量不大、機械化水平不高及有特殊要求的工廠中仍然采用。 為了使油污除凈，至少要用有機溶劑 稀兩 次以上，使用一段時間后，當溶劑中的油污含量增加到一定程度時，要及時更換，最后一道清洗要用比較干凈的溶劑。 除了液相有機溶劑脫脂，還有氣相有機溶劑脫脂。例如利用三氯乙烯、三氯甲烷等物質，他們的沸點低、受熱易汽化，遇冷易液化、 蒸汽 密度大、 蒸汽 界面不易擴散、不燃燒、溶解能力強 (15176。 時三氯乙烯的溶解能力比汽油大四倍， 50176。時大七倍 )，因而常用做氣相脫脂，即把零件置于這類有機溶劑的 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機溶劑中而脫離零件，液化了的溶劑又被加熱成 蒸汽 ，這種過程一直持續(xù)到零件表面的溫度與溶劑的溫度相等， 蒸汽 不在被液化為止。 雖然氣 相 有機溶劑去油效率內很高，但是不能洗掉無機鹽類和堿類物質，不能除去零件上的灰塵微粒。把三氯乙烯的浸洗、氣相清洗和噴洗來聯(lián)合采用，可以獲得極好的清洗效果。由于采用有機溶劑去油的勞動條件差、毒性較大，氣相脫脂必須有良好的封 閉式脫脂設備和通用裝置，大多數有機溶劑防火要求嚴格，而且脫脂費用高，現(xiàn)在又有高效的水基清洗劑的出現(xiàn)，現(xiàn)在一般已不采用有機溶劑去油。 (2).堿性水基清洗 以堿性清洗劑為主的水溶液，對動植物油脂通過皂化作用使之成為可溶于水的皂類。此皂為表面活性劑，對非極性的礦物油有乳化作用，使之 “ 增溶 ” 于水相中堿性清洗劑的水溶液也可溶解汗跡等無機污物，故也能將其洗去。加入合成洗滌劑的清洗液，對油脂的清洗作用更有效。 堿性化學水溶液能清洗各種污物，在下一工序要求親水表面時特別適用。他有較溶劑經濟、清洗液能用水洗凈，有不燃 性，無毒性。 一般的堿性水溶液不如有機溶劑清洗快，而且需要加溫，還要有機械攪拌，并需注意 PH 值高 時對 銅、鋁、鋅等金屬的腐蝕作用 3. 涂裝前除銹、除氧化皮 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 11 鋼鐵熱加工時受氧化產生硬而脆的氧化皮，如熱軋鋼板、熱處理零件、鍛件、焊接件都會有氧化皮。此外鋼鐵在儲運過程中，接觸水或其他腐蝕介質，都極易出現(xiàn)一層黃銹。而這氧化皮和黃銹在涂層下時會加快鋼鐵的腐蝕速度。可見充分的除去鋼鐵表面的氧化皮和黃銹，對涂裝物得到有效保護是非常重要的。除銹方法就 兩 類，一是機械法，二是化學法。 4. 磷化處理 所謂磷化處理是指金屬表 面與含磷酸二氫鹽的酸性溶液接觸，發(fā)生化學反應而在金屬表面生成穩(wěn)定的不溶性的無機化合物膜層的一種表面的化學處理方法。所形成的膜稱為磷化膜。它的成膜機理為 (以鋅系為例 )： (1).金屬的溶解過程 當金屬浸入磷化液中時，先與磷化液中的磷酸作用，生成一代磷酸鐵，并有大量的氫氣析出。其化學反應為 ： Fe + 2H3PO4 = Fe(H2PO4)2 + H2↑ （ 11） 上式表明，磷化開始時，僅有金屬的溶解，而無膜生成。 (2).促進劑的加速 上步反應 釋放出的氫氣被吸附在金屬工件表面上，進而阻止磷化膜的形成。因此加入氧化型促進劑以去除氫氣。其化學反應式為： 3Zn(H2PO4)2 +2Fe+2NaNO2 = Zn3(PO4)2+2FePO4+N2↑+ 2NaH2PO4+ 4H2O （ 12） 上式是以亞硝酸鈉為促進劑的作用機理。 (3).水解反應與磷酸的三級離解 磷化槽液中基本成分是一種或多種重金屬的酸式磷酸鹽，其分子式Me(H2PO4)2，這些酸式磷酸鹽溶于水，在一定濃度及 PH值下發(fā)生水解 反應 產生游離磷酸： Me(H2PO4)2 = MeHPO4 + H3PO4 （ 13） 3MeHPO4 = Me3(PO4)2 + H3PO4 （ 14） H3PO3 = H2PO4 + H+ = HPO42 + 2H+ = PO43 + 3H+ （ 15） 由于金屬工件表面的氫離子濃度急劇下降，導致磷酸根各級離解平衡向右移動，最終成為磷酸根。 (4).磷化膜的形成 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 12 當金屬表面離解出的三價磷酸 根與磷化槽液中的 (工件表面 )的金屬離子 (如鋅離子、鈣離子、錳離子、二價鐵離子 )達到飽和時，即結晶沉積在金屬工件表面上，晶粒持續(xù)增長，直至在金屬工件表面上生成連續(xù)的不溶于水的黏結牢固的磷化 膜。 2Zn2+ + Fe2+ + 2PO43 +4H2O → Zn2Fe(PO4)2H2O↓ （ 16） 3Zn2+ + 2PO42 + 4H2O = Zn3(PO4)2H2O↓ （１ ７） 金屬工件溶解出的二價鐵離子一部分作為磷化膜的組成部分被消耗掉，而殘留在磷化槽液中的 二價鐵離子，則氧化成三價鐵離子，發(fā)生 ② 式的化學反應，形成的磷化沉渣其主要成分是磷酸亞鐵，也有少量的 Me3(PO4)2。 5. 磷化的分類方法有以下幾種 (1).根據組成磷化液的磷酸鹽分類 有磷酸鋅系、磷酸錳系、磷酸鐵系。此外還有在磷酸鋅中加鈣的鋅鈣系，在磷酸鋅中加鎳、加錳的 “ 三元體系 ” 磷化等。 (2).根據磷化的溫度 分類 有高溫 (80176。 以上 )磷化、中溫 (50～ 70176。 )磷化和低溫 (40176。 以下 )磷化。 (3).按磷化施工法分類 有噴淋式磷化、浸漬式磷化、噴浸結合式磷化、涂刷型磷化。 (4).按磷化 膜的質量分類 有重量型 ()，中量型 (～ ),輕量型 (～ )和特輕量型 (～ )。 鐵鹽磷化膜最薄，其膜重為 (～ )g/m2，屬于輕量型。鋅鹽磷化視配方而定，可以分為輕量型、中量型或重型磷化膜。膜重范圍廣，在 (～ )g/m2之間。磷化成膜原理可以用過飽和理論來解釋。即構成磷化膜的離子積達到該種不溶性磷酸鹽的溶度積時，就在金屬表面沉積形成磷化膜。磷化處理的材料主要成分為酸式磷酸鹽，其分子式為 Me(H2PO4)2。金屬離子 Me 通常為鋅、錳、鐵等。這些酸式磷酸鹽均能溶解于水。在含有氧化劑及各種添加劑的酸性磷化液中，磷酸二氫鹽要發(fā)生離解，產生金屬離子 Me 和磷酸根離子，但此時離子積未達到不溶性磷酸鹽的溶度積，并不產生膜的沉積： Me(H2PO4)2 → Me2+ + H2PO4 → HPO4 + H+ → PO4 + H+ 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 13 為在適當的溫度下使磷化液與被處理的金屬表面接觸時，發(fā)生金屬的溶解反應 ： Fe + 2H+ → Fe2+ + H2↑ 由于上式反應，鐵與磷化液界面處 H+不斷被消耗，引起 PH 值上升，這就又促使了三步離 解反應。于是界面處 Me2+與 PO43濃度不斷上升，直到[Me2+][PO43]Me3(PO4)2 時，就產生 Me3(PO4)2 不溶性磷酸鹽的沉積，覆蓋在金屬表面，構成磷化膜。 但是， 上式生成的氫氣吸附在金屬表面，造成所謂的陰極極化，使磷化反應的 進程受到阻礙。因此要添加一定量的氧化劑作為陰極去極化 ，以保證磷化反應在規(guī)定的時間內完成。氫氣被氧化劑氧化成水除掉。產生 Fe2+除部分參與成膜形成 Zn2Fe(PO4)2H2O 外，剩余部分被氧化成 Fe3+， Fe3+與 PO43結合成濃度積很小的 FePO4,成為淤渣沉 淀出來排除于體系外。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 14 第 2 章 可編程序控制器控制系統(tǒng)的設計 變頻器 變頻器即交流電壓由交流器部分一次轉變成直流，該直流再由變頻器部分轉變成頻率可變的交流，使頻率變化后控制負載三相感應電動機的回轉速度。改變頻率后，能夠有效的控制電動機的旋轉速度。 采用變頻調速控制系統(tǒng)，具有以下顯著優(yōu)點：（ 1）變頻調速系統(tǒng)屬于轉差功率不變型調速系統(tǒng)。無論低 速還是高速，其轉差功率不變，效率最高。（ 2）變頻器采用無觸點電力電子元件，節(jié)省了大量的繼電器和接觸器，簡化了外部接線，縮小了控制設備的體積。（ 3）變頻器內部控制的核心是 CPU 單元，具有較強的運算和控制能力，能夠實現(xiàn)參數化調速控制，設置合理的電機運行參數，保證起重機各機構有較大的調速范圍和較高的調速精度。（ 4）變頻器內部具有故障自診斷功能，能實現(xiàn)系統(tǒng)的過電壓，過電流和過載保護等功能，液晶顯示界面可顯示出故障信息。因此，該系統(tǒng)性能可靠，故障率極低。 對整個工藝過程要求能夠自動運行，同時大車和夾具的正反向運行，以 及夾具的夾緊和放松均能進行手動控制。起升與運行機構采用變頻調速，以實現(xiàn)搬運車精確定位控制。 直接轉矩控制 直接轉矩控制（ DTC）是一種新的感應電動機控制方法。它充分整合了變頻器及電動機的控制，算法簡單。直接轉矩控制的核心是直接轉矩和磁通控制及最優(yōu)開關邏輯控制，精確的電動機模型也是 DTC核心的重要部分。 電動機模型利用電動機的兩相電流和中間電壓辨識電動機的轉矩，定子磁通和電動機轉速。轉矩和磁通的實際值分別比較，產生一組優(yōu)化的開關控制信號，控制逆變橋 IGBT，達到控制電動機轉矩和轉速的目的。實際電 壓矢量是由逆變橋的開關位置計算出的。 電動機轉矩等于定子磁通矢量和轉子磁通矢量或轉子電流矢量的叉積。 定子磁通矢量的幅值一般保持恒定，以保證電動機的最大出力和避免電動機過磁發(fā)熱?？刂贫ㄗ哟磐ㄊ噶亢娃D子磁通矢量之間的矢量夾角就可以控制電動機洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 15 轉矩的大小。一般來說，電動機的轉子時間常數較大，因此相對定子磁通矢量來說，轉子磁通矢量變化很慢。由此，直接控制定子磁通矢量的運動就可以極快地控制電動機的轉矩。 由逆變器中間電壓和開關控制信號生成定子電壓矢量。直接轉矩控制思想的本質就是根據電動機轉矩給定值與電動機模型辨識的轉 矩實際值得出最優(yōu)的瞬態(tài)定子電壓矢量，用這些瞬態(tài)定子矢量去控制定子磁通矢量的旋轉方向和旋轉速度。例如，電壓矢量會減少定子磁通矢量的幅值，同時會促使定子磁通矢量沿旋轉方向運動。定子磁通矢量的幅值變化會改變電動機的激磁。定子磁通矢量沿旋轉方向運動會增加矢量夾角和轉矩。 直接轉矩控制變頻器 直接轉矩控制變頻器是在 DTC 核心添加許多控制功能實現(xiàn)的。其中主要功能是與轉矩給定相關的。 轉矩給定可以使速度調節(jié)器的輸出，也可以使外部轉矩給定。轉矩給定被實時修正，以保證適當的中間電壓和電氣角頻率。變頻器的過載由轉 矩極限保護，但允許瞬態(tài)過載。轉矩極限保護同樣會避免電動機轉矩超過矢步轉矩。 電動機的 速度控制是 變頻器的主要控制內容。過程量的控制品質往往取決于速度調節(jié)器。 DTC 變頻器的速度控制不像傳統(tǒng)的變頻器將速度控制作為變頻器的一個內部環(huán)節(jié)，速度調節(jié)器的輸出是轉矩控制的一個外部給定。這樣就允許更 多種類的過程變量可以在速度調節(jié)器中處理。最基本的速度調節(jié)器算法是 PID。另外一個很有用的功能加減速度補償，它控制負載的加減速度偏差。 PID 和加減速度補償的調整，是 根據辨識的機械負載的時間常數自動進行的。 定子磁通幅值可以作為給定值 送入 DTC 核 心 。靈活的控制定子磁通幅值可以實現(xiàn)許多功能，如磁通優(yōu)化，電動機弱磁等。這對 提升 卷取類負載的控制極為有