面向刚玉管成型车间的等静压机状态监控系统

　　随着制造技术的高速发展，人们对产品质量的关注度也在不断提高。现阶段，许多制造企业都十分重视产品生产过程中的质量保障活动，但关注的焦点已不仅仅局限于产品质量的符合性或波动性是否满足要求，制造过程中的设备精度的保障早已与产品质量息息相关，对于设备精度的保障已经成为研究热点。在实时监控产品质量特征参数波动性的同时，对制造设备运行状态的实时监控，已经成为产品质量控制与保证的重要手段与方法。结合国家自然科学基金项目和宁波某氧化铝刚玉管制造企业合作项目，从氧化铝刚玉管生产成型工艺中的产品质量问题出发，研究等静压机设备故障与产品质量的相互关系。针对产品致密性相关的质量问题，在搭建硬件平台和软件平台的基础上，对等静压机运行参数中的最高压力值和保压时间进行实时监控，通过对设备参数的监控达到对产品质量进行监控的目的。系统开发的背景与意义；对国内外工业设备监控系统的研究现状和发展趋势进行简要介绍；等静压成型加工工艺，并对成型加工过程中的产品质量影响因素进行了分析；然后，对等静压机状态监控系统进行了功能需求分析；在此基础上，提出系统的总体设计方案；最后，进行了系统功能结构的设计。针对系统实现与应用中的现场通信问题，进行系统现场通信技术的研究。完成了系统的通信协议设计，基于采集的等静压机压力值实时变化的数据及设备故障统计数据等，进行了产品质量问题原因分析。并根据分析结果，利用指数平滑法和最小二乘法对设备最高压力值的走向趋势进行了预测，据情对设备故障进行报警，从而为产品质量保障和设备正常运行提供支持。完成系统的开发与实现，包括数据库的设计、系统的开发及现场安装调试等。

　　采用固态粒子烧结法和溶胶-凝胶法两种方法在Al2O3陶瓷滤管基体上分别浸渍料浆涂层、Al2O3溶胶及Al2O3与SiO2、TiO2、ZrO2的复合溶胶来制备Al2O3微滤刚玉管。采用现代测试手段如X射线衍射分析(XRD)、差热-热重分析(DTA-TG)、扫描电子显微镜分析(SEM)、电子探针分析(EPMA)对制得的Al2O3微滤刚玉管的微观结构、形貌等进行了观察和分析，并测试了其相关的理化性能。此外，本研究还设计了简洁可行的Al2O3微滤刚玉管工业化生产涂覆镀层的装置。采用压制成型制备的添加石墨成孔剂的圆片状Al2O3陶瓷支撑体具有较小的平均孔径(10μm左右)和较高的孔隙率(40％以上)。在成孔效果方面，成孔剂石墨明显优于淀粉、石灰石和白云石。在制备圆片支撑体的基础上探索出Al2O3刚玉管支撑体的制备工艺，其最佳配方(wt％)为80％α-Al2O3、15％苏州高岭土、5％煅烧高岭土及外加1％TiO2和外加2％羧甲基纤维素(CMC)；挤出成型操作条件为抽真空度0.06MPa以上，挤出压力为2.5MPa～3MPa；其烧成温度范围为1350℃～1500℃之间，最高温度的保温时间为120min。采用无机盐水解和有机醇盐水解两种溶胶-凝胶法制备了均匀、稳定的Al2O3溶胶及其复合溶胶。以α-Al2O3微粉、工业氧化铝、苏州高岭土、煅烧高岭土、硅藻土及外加TiO2、外加羧甲基纤维素(CMC)和外加六偏磷酸钠(NaPO3)6为原料配制了四种料浆。在最可几孔径为4μm、孔隙率为46.8％的Al2O3陶瓷支撑体上分别浸渍料浆和溶胶。研究表明，通过调整复合溶胶的组成，按摩尔比分别为4∶1∶1∶1、1∶4∶1∶1、1∶1∶4∶1、2∶1∶1∶1制备了Al2O3-SiO2-TiO2-ZrO2复合溶胶，这四种溶胶与Al2O3刚玉管支撑体结合良好，其界面连续且较均匀，SEM分析发现其膜面较为平整、无开裂且晶粒轮廓清晰，孔径分布较窄，膜厚大约在1μm～2μm之间。镀膜的刚玉管烧成温度范围为450℃～1000℃。前述的四种料浆也能良好地与Al2O3刚玉管结合，涂覆料浆的Al2O3刚玉管烧成温度为1000℃～1400℃。

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