6063铝合金熔铸生产工艺过程控制研究

王高宝，石伟和

（1.广西正泓能源科技有限公司，广西 南宁 530000；2.百色学院，广西 百色 533000）

6063铝合金熔铸生产工艺过程控制是在铝合金发展中对生产质量进行控制的有效途径，通过提高铝合金熔铸生产工艺过程中的稳定性以及安全性，在解放劳动力的同时，降低6063铝合金熔铸生产成本。为保证6030铝合金的综合性能，将Si含量控制在0.09%～0.13%。通过铝合金熔铸生产工艺过程控制，对铝合金熔铸所涉及的活动过程及其相互关系加以分析，识别，进而予以系统管理，实现对铝合金熔铸生产相关过程及其结果的有限控制，以达到铝合金熔铸生产工艺全过程管控的目的，进而为有关部门提供更加科学、客观、准确的控制数据和鉴定结论，更好的为6063铝合金熔铸生产提供助力。但目前，我国针对6063铝合金熔铸生产工艺过程控制的研究并不多见，与国外先进的铝合金熔铸生百色学院产工艺相比存在较大的落差。为此，本文提出6063铝合金熔铸生产工艺过程控制研究，致力于通过设计一种新型6063铝合金熔铸生产工艺过程控制方法，提高6063铝合金熔铸生产质量。希望通过本文研究，能够提高相关学者对6063铝合金熔铸生产工艺过程控制方面的关注度，为该领域的进一步研究提供更广阔的发展空间。

1 6063铝合金熔铸生产工艺过程控制方法

在本文设计的6063铝合金熔铸生产工艺过程控制方法中，首先，要进行铝合金熔铸生产工艺参数设定；再进行铝合金熔铸前的检查工作以及准备工作，通过对变量数据进行定义，控制铝合金熔铸生产工艺过程数据变量，进行传送；再将从铝合金熔铸生产现场采集到的数据与传送数据进行比较；最后，通过铝合金熔铸生产工艺过程控制方程，在满足控制要求的情况下，驱动执行机构，对6063铝合金熔铸生产工艺过程进行控制。可以将本文设计的控制方法中的主要内容分为三步骤，逐一进行详细说明。

1.1 计算铝合金熔铸生产工艺过程控制参数

本文选定连续铸造机在铝合金熔铸生产工艺过程中三个关键控制参数进行整定，其中包括：铝合金熔铸铸造速度、铝合金熔铸比例度以及升降调速机位移[1]。

图1 铝合金熔铸生产装置图

基于6063铝合金熔铸生产工艺过程复杂、多样化的特点，采用由内向外逐级原则进行铝合金熔铸生产工艺过程控制参数计算。首先，计算铝合金熔铸速度，设铝合金熔铸速度为V，则其计算公式，如公式（1）所示。

在公式（1）中，L指的是快速熔断位移；S指的是铝合金熔铸所使用时间。在此基础上，计算铝合金熔铸比例度，铝合金熔铸比例度为U，则其计算公式，如公式（2）所示。

在公式（2）中，N指的是每分钟脉冲个数，为实数；P指的是每发出一个脉冲所流过的油的体积。最后，计算铝合金熔铸升降调速机位移，设升降调速机位移为H，则其计算公式，如公式（3）所示。

通过公式（3），铝合金熔铸升降调速机位移为控制铝合金熔铸生产工艺过程数据变量提供数据基础。

1.2 控制铝合金熔铸生产工艺过程数据变量

根据获取的铝合金熔铸生产工艺过程控制参数得知，部分数据是6063铝合金熔铸生产工艺过程中频繁使用的。因此，本文对铝合金熔铸生产工艺过程的全局数据变量进行定义。数据变量定义表，如表1所示。

表1 数据变量定义表

根据表1所示，完成数据变量定义后，可以应用自动化控制程序中的Single MHz环的控制类型载波捕获灵敏度，通过调整载波捕获灵敏度，完成铝合金熔铸生产工艺过程数据变量控制[2]。设载波捕获灵敏度的计算表达式为ΔP，则其计算公式，如公式（4）所示。

在公式（4）中，Y指的是控制类型；J指的是等强度电平。根据上述计算公式，可实现铝合金熔铸生产工艺过程数据变量的控制。

1.3 控制铝合金熔铸生产工艺全过程

通过控制铝合金熔铸生产工艺过程数据变量，对6063铝合金熔铸生产工艺过程控制的历史趋势进行综合分析。以此为依据，设6063铝合金熔铸生产工艺过程控制方程为E，则其计算公式，如公式（5）所示。

在公式（5）中，kv指的是铝合金熔铸速度下的过程控制正序无功功率；s指的是控制特征；W指的是铝合金熔铸生产工艺过程控制误差比例系数[3]。通过公式（5）可以将6063铝合金熔铸生产工艺过程控制看作是控制点的一种延伸，将6063铝合金熔铸生产工艺过程内所包含的质量控制信息无缝承接。与此同时，本文得出的控制方程表达方式能够被计算机识别，可以通过该控制方程实现铝合金熔铸生产工艺过程控制。

根据上述提出的过程控制方程，利用PIC技术中的频率跟踪功能，以提升铝合金熔铸生产工艺过程控制信息频率跟踪的核心，控制A/D转换输出的铸锭缺陷检查界面。将波形器产生的信号作为时钟信号，则变负载状态下控制频率之间呈现负相关关系。因此，其最小值便为跟踪点控制频率的最大值。为提高铝合金熔铸生产工艺过程控制精度，本文通过记录每次控制信号的金属控制销状态，以此获取铝合金熔铸生产工艺过程中实时的质量状态。若存在当次记录值高于上次记录值，保留此次数值，反之保留上一次数值，当铝合金熔铸生产工艺过程控制信息频率增加超过驱动电源变负载状态下的额定值时，记录在额定范围内的最大控制信息频率。假定超声驱动振动谐波频率在此范围内，此时状态下控制信息频率对应的频率值即为关键变量。在实际进行控制时，能够根据获得相关过程控制信息，实时掌握铝合金熔铸生产工艺过程情况，控制铝合金熔铸生产工艺全过程。以此，完成6063铝合金熔铸生产工艺过程控制。

2 实例分析

2.1 实验准备

本次实例分析选取某6063铝合金制备工厂为实验对象，6063铝合金熔铸过程数据设定参数包括：设备额定功率3000kW；将保持时间设定为3秒；供油压力为0.015Mpa；给定气压为0.58Mpa；实际气压为0.15Mpa，并将铸井水位上下限控制在100cm～200cm范围内。本次实验内容为测试两种控制方法的控制偏度误差，控制偏度误差数值越低，证明该控制方法的控制精度越高。以每1h为一个测试节点，分别使用传统的控制方法以及本文设计的控制方法进行对比实验，设置传统的控制方法为实验对照组。针对得出的实验结果进行记录，从而判断控制精度更高的控制方法。

2.2 实验结果分析与结论

根据上述设计的实验，将两种控制方法下得到的控制偏度误差进行对比。为了更直观地表现出两种控制方法在控制偏度误差之间的差异性，将实验结果绘制为折线图，如下图2所示。

图2 控制偏度误差对比图

通过图2可得出如下的结论：本文设计的控制方法在相同的测试时间中控制偏度误差相较于实验对照组更低，控制精度更高，能够实现6063铝合金熔铸生产工艺过程控制。通过实例分析的方式可以证明所设计的控制方法其各项功能可以满足设计要求，可以广泛应用于6063铝合金熔铸生产工艺过程控制方面。

3 结束语

考虑到6063铝合金熔铸生产工艺过程控制愈发的受到重视，6063铝合金熔铸生产工艺过程控制方法经历了从起步到快速发展的阶段。因此，本文对6063铝合金熔铸生产工艺过程控制进行基于PIC技术的优化设计是十分必要的，通过实例分析证明具有现实意义，并且能够取得一定的研究成果，可以应用在铝合金熔铸生产工艺过程控制方面，为铝合金熔铸生产工艺过程控制提供理论支持。有理由将PIC技术作为铝合金熔铸生产工艺过程控制方法中的核心技术，并加大该技术在铝合金熔铸生产工艺过程控制方法中的应用投入。但本文唯一不足之处在于，没有对铝合金熔铸生产工艺过程控制问题归零方法进行深入分析，相信这一点，可以作为铝合金熔铸生产工艺过程控制领域日后的研究内容之一。