Abstract
Thixoforming ist ein neuartiges Formgebungsverfahren, das es im Vergleich zu klassischen Formgebungsverfahren ermöglicht, Bauteile mit höheren Festigkeitswerten und komplexeren Bauformen zu fertigen. Dazu wird die Werkstofflegierung in einem teilflüssigen Zustand verarbeitet, d. h. das Werkstück wird so erwärmt, dass es sich innerhalb des Liquidus-Solidus-Intervalls seiner Legierung befindet und der Werkstoff teilweise aufschmilzt. Die Erwärmung muss möglichst schnell erfolgen, ohne dabei die Randbereiche des Werkstücks zu überhitzen. Da im industriellen Einsatz, in Ermangelung einer geeigneten Temperaturmesstechnik, gesteuerte Anlagen überwiegen, wird in diesem Beitrag eine Methode vorgestellt, die auf der Theorie der Flachheit von Systemen mit verteilten Parametern basiert und mit der geeignete Steuertrajektorien für die induktive Erwärmung von Aluminiumbolzen berechnet werden können. Dazu wird zunächst die das System beschreibende partielle Differentialgleichung vorgestellt und davon ausgehend ein flacher Ausgang des Systems im Zeitbereich bestimmt. Mithilfe des flachen Ausgangs wird eine geeignete Steuertrajektorie für die Stellgröße des Systems berechnet, mittels derer die Temperatur der Billetmitte einem gegebenen Zeitverlauf folgt. Anhand von numerischen Simulationen wird der Erfolg der vorgestellten Methode diskutiert.
Abstract
An important step in processing of Semi Solid Metals (SSM) is the inductive reheating of the raw material. Using conventional technologies the heating process behaviour is unsatisfactory in terms of reproducibility and disturbance rejection. But reproducibility is a stringent requirement for achieving good quality in the forming process that follows the reheating. In industrial application open loop control is often used but the control trajectories are generated by costly experiments. In order to improve the performance of the open loop control and in order to take constrains on the heating behaviour into consideration, this paper presents a method to calculate a trajectory for the power of the converter by utilising the flatness of the system. The flat output and the parametrization of the system variables are determined within the time domain. In this way a trajectory can be calculated which guarantees that the billets axis temperature follows a desired trajectory. Numerical simulations demonstrate the feasibility of the proposed control scheme. Results are shown for the open loop control case.
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