[发明专利]一种用于金属材料半固态成形的液压系统及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液压系统及其控制方法，具体的说，涉及一种用于金属材料半固态成形的液压系统及其控制方法。

背景技术

金属材料的半固态成形是一种介于铸造和锻造之间的材料成形技术。为了使金属材料处于半固态状态，需要将金属加热到其液-固相线，即液-固相转变温度。此时，对金属施加剪切应力，金属就会表现出半固态，在剪切应力的作用下，金属的流动性增加，即流动的粘性降低。利用半固态金属的上述性质，可以加工出复杂形状的工件。采用半固态成形技术，可以同时具备锻造工艺与铸造工艺的优点，可以得到形状复杂，同时又具有较高强度的工件。

半固态成形对工艺的要求较高。一方面，型腔的充型过程需要尽快完成，以尽量避免材料在充型过程中的冷却，导致流动性下降，另一方面，应当使半固态金属在型腔内平稳流动，以避免工件中出现缺陷。目前，现有技术中采用的是固定速度的充型方法，在该方法中，由于充型被限制在较低的速度条件下进行，无法对于充型的时间进行优化。因此，需要对于半固态成形中的充型速度控制方法进行研究，以在保证工件质量的同时，加快充型的速度，提高生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于金属材料半固态成形的液压系统及其控制方法，通过该控制方法，可以根据所需要的变化的充型速度，确定相应的控制变量，以实现按照所需要的充型速度完成充型，从而可以在保证工件质量的同时，加快充型的速度，提高生产效率。

本发明解决其技术问题的技术手段是，建立一个控制金属材料半固态成形充型速度的控制模型，在该控制模型中，充型速度，即液压缸中活塞的移动速度，取决于控制该液压缸的伺服阀的控制电压。因此，为了得到期望的充型速度，即液压缸中活塞的移动速度，需要对相应的伺服阀的控制电压进行控制。

在本发明中，用于金属材料半固态成形的液压系统包括：用于材料成形的型腔、推动半固态金属材料进入型腔的推板、用于驱动推板运动的液压活塞及活塞杆、用于控制液压活塞及活塞杆运动的三位四通电磁伺服阀，在液压缸和推板之间设置有弹簧，当三位四通电磁伺服阀的左位接入系统时，液压缸第二腔室中的压力升高，推动活塞、活塞杆、推板朝向型腔运动，完成充型过程。

在本发明中，用于金属材料半固态成形的液压系统的控制方法如下：

（1）步骤1：根据实际需要，通过实验或模拟的方法，确定理想的充型速度，得到充型速度随时间变化的曲线；

（2）步骤2：建立如式（1）所示的液压系统的非线性状态空间模型，