氣缸套毛坯鑄造精準孕育系統(tǒng)研究

0 引言

隨著內燃機技術的提高，對氣缸套的強度、石墨組織提出了很高的要求，A形石墨一般要求50%以上。由于氣缸套離心鑄造模具采用金屬型，并在冷卻過程采用快速水冷，從而使氣缸套離心鑄造很難得到A型石墨。孕育處理是離心鑄造過程很重要的環(huán)節(jié)，可細化組織、細化共晶團，促進A形石墨的形成，本文在內燃機氣缸套鑄件離心鑄造過程中采用精準孕育工藝系統(tǒng)，用于優(yōu)化鑄鐵熔煉工藝，提高氣缸套的內在質量和促進A形石墨的形成。

總之，“課程思政”是新時期對高校育人工作提出的新要求，關系到新時代中國特色社會主義的建設，關系到“兩個一百年”目標的實現(xiàn)，其重要性不言而喻?！罢n程思政”也是一項系統(tǒng)工程，從大的方面說，需要教育主管部門和各高校的頂層設計；從小的方面講，需要各專業(yè)各學科互相協(xié)調配合。目前“課程思政”在理論上還需進一步探討，在實踐上尚需多踐行、多總結、多反思、多改進,可以說任重道遠，需要各方共同努力、協(xié)調推進。

1 研究內容

精準孕育工藝系統(tǒng)進行了研究。通過數(shù)據(jù)采集終端，建立了各鋼包鐵水樣品冷卻曲線與其相應的力學性能、化學成分和金相組織之間的數(shù)據(jù)關系，并建立了專家數(shù)據(jù)庫。將生產現(xiàn)場鑄件的鐵水數(shù)據(jù)與專家數(shù)據(jù)進行對比，根據(jù)冷卻數(shù)據(jù)點的相似算法和大數(shù)據(jù)冷卻曲線特征關系模型理論，預測待測鐵水的化學成分、力學性能和金相組織，從而推斷二次孕育劑的添加量，修正鑄件的各項性能指標。

精準孕育數(shù)據(jù)庫涵蓋：爐前鐵液檢測系統(tǒng)、專家數(shù)據(jù)庫、智能驅動系統(tǒng)組成。采用C/S工作模式作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)流，運用TCP/IP協(xié)議使爐前鐵液前段與所管理的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)傳遞數(shù)據(jù)，智能驅動系統(tǒng)采用一主多從的開發(fā)模式，基于現(xiàn)場總線的通訊協(xié)議發(fā)送數(shù)據(jù)及執(zhí)行驅動命令。

2 操作系統(tǒng)與運行平臺選擇

爐前鐵水采樣系統(tǒng)計算量大，需要頻繁切換線程。因此，它必須支持多種數(shù)據(jù)采集板，長期穩(wěn)定運行，并具有較強的抗干擾能力。因此，采用Intel x86架構的處理器作為爐前鐵水采樣系統(tǒng)的操作平臺，多種形式的PCI板可以在此框架下自由擴展。根據(jù)所繪制的冷卻曲線，人機交互與數(shù)據(jù)庫遠程連接確定了所使用的操作系統(tǒng)必須具有良好的GUI顯示性能、良好的網絡數(shù)據(jù)庫特性和信息輸出的多樣性。因此，選擇了穩(wěn)定性好的Windows XP SP3作為操作系統(tǒng)。

3 系統(tǒng)開發(fā)平臺

三是中小河流洪水頻發(fā)，山洪災害嚴重。全年因局部強降雨引發(fā)中小河流洪水和山洪、滑坡、泥石流等災害造成的人員死亡占洪澇死亡總人數(shù)七成。7月份四川都江堰100年一遇強降雨引發(fā)特大型高位山體滑坡。8月中旬遼寧暴雨導致渾河上游發(fā)生超歷史紀錄特大洪水。

4 數(shù)據(jù)采集卡

本文從應用成本出發(fā)，結合灰鑄鐵氣缸套的最高澆注溫度，選擇了K型熱電偶，因為其感應靈敏度高、價格適中、且高溫穩(wěn)定性良好。采用AD620作為信號前端數(shù)據(jù)采集的核心部件，AD620是基于差分運算放大器；采用Advantech pcl-789d信號轉換板，其是兩級RC濾波和高精度運算放大器濾波， 可以非常顯著的濾除鑄造廠區(qū)各信號頻率段的傳遞和空間干擾信號，并有效降低高瞬時電壓的共模干擾波信號，同時確保了電壓感應信號在熱電偶中的穩(wěn)定轉換。

PCLD-789D為高精度溫度傳感器，使用OP07放大濾波運算器，將熱電偶轉換和板卡端溫度疊加，并發(fā)送到A/D轉換器。這樣就能夠有效仰制熱電偶溫度轉換表的零度轉換誤差。

在上述公式(2)(3)(4)中，采樣點數(shù)由

表示，而在

時刻凝固段上的兩段熱分析曲線在其所對應的溫度值則分別由

1

、

2

表示。

對于綜合偏差在0-3以內的試樣分析，其冷卻曲線集如圖3所示。

5 熱分析樣杯研究

為了輔助減少數(shù)據(jù)采集誤差，熱分析樣杯要做到最大程度的中空，減少與托架底座的接觸面積，進而控制試樣的熱傳導效應。熱電偶兩極固定可靠，禁止出現(xiàn)左右竄動導致電極非預測性短路現(xiàn)象。

為了使采集數(shù)據(jù)誤差得以有效得降低，熱分析樣品杯應盡量中空，使其和支架座底部的接觸面積盡量減小，這樣就可有有效控制樣品的導熱效果。應盡可能牢固的固定熱電偶兩極，嚴禁左右移動，造成電極不可預知的短路。

6 熱分析樣杯托架與溫度補償

6.1 曲線平滑處理

對于由普通材料制成的支架端子，由于熱不平衡效應存在于兩個端子之間，明顯的過冷沒有出現(xiàn)在冷卻曲線中，誤差效應隨著時間的推移變得越來越明顯。本文將補償線和熱電偶的接頭移回空氣溫度均勻的區(qū)域，以避免支架底座的高溫區(qū)域，同時也解決了冷卻曲線失真的問題，改進后的托架、冷卻曲線如圖1所示。

精準孕育工藝數(shù)據(jù)庫開發(fā)采用自主開發(fā)的上層管理軟件，使用VS2010等主流開發(fā)工具，支持VC++和VB的開發(fā)。它有一個非常優(yōu)秀的數(shù)據(jù)庫操作界面，可以方便地開發(fā)以太網和串行通信等功能模塊。因此可以比較有效地開發(fā)出基于以太網和RS232通信的管理數(shù)據(jù)庫軟件。

爐前鐵水采集系統(tǒng)將冷卻曲線的溫度點通過熱A/D轉換板、分析樣本杯和信號放大板保存到臨時緩沖區(qū)中。本系統(tǒng)運用數(shù)值分析原理，采用先采集原始數(shù)據(jù)后平滑處理的方式。結合蠕墨鑄鐵冷卻曲線特點，綜合分析，采用11點相鄰平均值法平滑曲線。

圖中生成由160個節(jié)點和369條連線的關，其中網絡密度為0.029，主要聚類4個。每個節(jié)點代表一個熱點，關鍵詞出現(xiàn)的頻次與圓圈的厚度成正比，圓圈越大，說明熱點受關注度越高[14]。從圖6中可以看出，“體育教學”與“學校體育”“體育教育”等各個節(jié)點聯(lián)系緊密，其次是“體育課程”與“普通高校”“教學改革”“高?！钡裙?jié)點聯(lián)系較強，第三是“體育”與“評價體系”“過程評價”等節(jié)點聯(lián)系緊密，最后是“教學評價”與“教學評估”“教學評價過程”等節(jié)點聯(lián)系緊密。所以形成了以“體育教學”“體育課程”“體育”“教學評價”等4大熱點領域，其中“體育教學”研究的范圍最廣。

2.3.4 混播組合對混播植物Pro含量的影響 不同混播組合處理下，禾草Pro含量以A3B3組合最高，其次是A3B0，A1B3組合Pro含量最低，其中A3B3組合與其他組合(A3B0，A2B1和A3B4除外)間差異均達顯著水平(P<0.05)，A3B0，A2B1和A3B4組合顯著高于A1B1，A1B3和A2B4以及貓尾草的不同混播比例組合(P<0.05)。苜蓿Pro含量最高的混播組合為A1B1組合，其次是A1B2組合，與其他組合(A3B1除外)間差異均達顯著水平(P<0.05)。

6.2 處理曲線微分

第n點的微分值(導數(shù))的求解過程：1)分別求得n+1點和n-1點這個兩個處的函數(shù)值; 2)將函數(shù)值除以n+1點和n-1點這兩點之間的時間差(0.48s)；3)求解第1個點：首先找到這個點和后一個點的函數(shù)值，再將這兩點函數(shù)值除以兩個點之間的時間差(0.24s)；4)求解最后一點：首先求最后一點和其前一點的函數(shù)值，再將這兩點函數(shù)值除以兩點之間的時間差(0.24s),見圖2

dTn = (Tn+1 - Tn-1)/2t

根據(jù)以上算法，冷卻曲線特征點與微分曲線如圖6所示。

綜合偏差標準

是一個帶量綱的參數(shù)，它是聯(lián)合分析了曲線形狀和位置的差異。綜合偏差標準

值越小，兩條曲線的相似度越高。曲線與曲線之間的平移距離由平均溫差表示，而所要測量的曲線與現(xiàn)有曲線的形狀波動程度則由偏差值

所反映。

=|∑Δ

|

+

(1)

在公式(1)中，采樣點數(shù)為

，而在公式(1)中的

和Δ

則根據(jù)下式求解得出：

Δ

=

1

-

2

(2)

(3)

Δ

= (∑Δ

)

(4)

爐前鐵液采集系統(tǒng)同時采集三通道的樣杯數(shù)據(jù)，A/D轉換板采用研華PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡，其 A/D 轉換時間僅需 25μs，采樣速率最高可達 40kHz，完全滿足溫度采集的精度和頻率要求，對于輸入信號的范圍可通過電腦軟件選擇，滿足了采集范圍的要求。

例如，求n個點的平滑值：求第n-5至第n+5共11個點的函數(shù)值總和，然后除以11。對于前5個點和最后5個點，有幾個點算幾個點。

根據(jù)模式識別原理定義的綜合偏差標準Ω，用于比較熱分析曲線凝固段的差異，實現(xiàn)熱分析曲線的智能識別，具體如下：

通過爐前鐵水采集系統(tǒng)，可以實現(xiàn)分別來自三個通道的樣本杯數(shù)據(jù)進行同步采集。使用Advantech PCL-818L數(shù)據(jù)采集卡作為A/D轉換板，A/D轉換時間僅為二十五微秒，可實現(xiàn)高達40kHz的采樣頻率，這樣就可以使溫度采集的頻率和精度要求得到充分滿足?？梢酝ㄟ^計算機軟件選擇輸入信號的范圍，使得采集范圍滿足要求。

該中心不斷加強人才隊伍建設及檢驗能力建設，為監(jiān)管提供技術支撐。如分層次打造專業(yè)技術隊伍，加強培訓和技術交流；通過舉辦研討會等形式，接軌國際標準，提高隊伍的專業(yè)水平。中心目前醫(yī)療器械及制藥裝備的承檢能力達到1038項，極大地滿足了國家和地方監(jiān)管的要求。2013年中心承擔了全國有源醫(yī)療器械產品“輸入電流”的比對組織工作。在比對樣品的選擇、樣品的考核、樣品的傳遞、結果的判定及技術分析報告的撰寫等方面做了大量嚴謹細致的工作，保證了該項目的順利完成，得到了國家總局及中國食品藥品檢定研究院領導的一致好評。

師：看來對AP 2=BP 2=AN·BM這一關系的發(fā)現(xiàn)也是制約我們解題和出題的原因，那我們現(xiàn)在會出題了嗎？

化學成分、抗拉強度對比表1：

后現(xiàn)代主義時期的鋼琴曲作品打破一些傳統(tǒng)的常規(guī)的同時，為鋼琴曲的創(chuàng)作開辟了一條新的道路。同時，作為20世紀的鋼琴曲作品引領著以后的鋼琴曲作品走上世界化趨勢。

碳(C)含量最大測定誤差為0.03%，硅(Si)含量的最大測定誤差為0.1%，錳(Mn)含量的最大測定誤差為0.02%，磷(P)含量最大判定誤差0.01%、硼(B)含量最大判定誤差0.004%；抗拉強度最大判定誤差10MPa。

7 冷卻曲線的多通道采集

根據(jù)汽車缸套鑄造工藝流程及各工藝對鑄件力學性能的影響，爐前鐵水采集系統(tǒng)設計了三個樣本杯采集支架，可在同一時刻采集鐵水樣本、澆包數(shù)據(jù)和澆后數(shù)據(jù)，并在三個時間點記錄同一爐不同工藝下鐵水的力學性能，為大數(shù)據(jù)分析留樣。數(shù)據(jù)采集卡的一個每個通道對應于每個樣本杯。根據(jù)上位機發(fā)送的采集命令，數(shù)據(jù)采集驅動器啟動相應通道的A/D轉換過程。由于數(shù)據(jù)采集卡一次只能處理一個通道的A/D轉換，三個通道同時爭奪A/D轉換資源，因此，每個通道的單獨的工作線程都由系統(tǒng)給出，每一個通道的A/D轉換對應一個單獨工作線程，各單獨線程之間使用Cmutex對象來保持三個獨立通道之間的數(shù)據(jù)同步。

對冷卻曲線求特征點時所作的微分處理，時間間隔為固定的0.48s。三個通道的數(shù)據(jù)采集也必須保證兩個相鄰的溫度點間隔的一致性，才能保證對冷卻曲線的一階微分處理的準確性。系統(tǒng)通過為每個通道創(chuàng)建一個獨享的Cmutex對象，三個對象依序互鎖，達到三通道數(shù)據(jù)的間隔保持一致。

尋找冷卻曲線特征點的微分處理時間間隔固定為0.48s。三個通道的數(shù)據(jù)采集還必須確保兩個相鄰溫度點之間間隔的一致性，以確保冷卻曲線一階微分處理的準確性。系統(tǒng)為每個通道創(chuàng)建一個專用的cmutex對象，三個對象互鎖，以保持三個通道的數(shù)據(jù)間隔一致。

8 冷卻曲線雙緩沖顯示

采集過程在爐前鐵水采集系統(tǒng)檢測到鐵水倒入熱分析樣本杯后將自動開啟。數(shù)據(jù)采集通道線程完成數(shù)據(jù)轉換和列表后，將觸發(fā)冷卻曲線的動態(tài)更新消息，UI曲線顯示控件將處理圖像重畫。由于動態(tài)曲線更新不是實時進行的，優(yōu)先級最低，因此每次更新溫度數(shù)據(jù)點時，都會觸發(fā)曲線刷新，這會占用太多CPU資源，A/D轉換數(shù)據(jù)的實時響應性能將會受到影響。

基于CDC畫圖板的函數(shù)調用導致圖像閃爍的發(fā)生。采用雙緩沖技術，即在內存中先把第一張圖畫好，此時不要轉畫到屏幕上，繼續(xù)在原來的內存中畫第二張，等把所有的圖全畫好后，再一次性拷貝到屏幕上。內存中存在的就是完整的圖形，用戶看不到繪圖的過程，只能看到繪圖的結果，而最后是一次性復制到屏幕上的，避免了閃爍現(xiàn)象的發(fā)生。

圖像閃爍是由于CDC繪圖板的函數(shù)調用所引起的。采用雙緩沖技術，即先在內存中繪制第一張圖片，此時不要將其轉到屏幕上，繼續(xù)繪制第二張圖片在原始內存中，然后在繪制完所有圖片后一次將其復制到屏幕上。這樣，完整的圖形就可以在內存中存在。整個繪圖過程將不會展示給用戶，用戶將只能看到最終的結果。最后，它會全部被復制到屏幕上，以避免閃爍。

冠心病作為臨床中病發(fā)病率較高的心血管疾病,死亡率也相對較高。冠心病患者在冠狀動脈狹窄時會直接導致動脈供血不足,引發(fā)心肌缺血、缺氧等病癥,對心臟功能損傷較大,對患者生命安全具有嚴重影響[1]。及時給予冠心病患者有效診斷與及時治療,對其具有重要意義。本研究主要探討血清膽紅素與尿酸對冠心病患者的臨床檢驗價值,現(xiàn)將報道如下。

9 結論

精準孕育工藝數(shù)據(jù)通過鐵水取樣和爐前熱分析，建立了熱分析曲線、石墨形態(tài)、力學性能和化學成分數(shù)據(jù)庫。通過對試樣冷卻曲線進行一階、二階微分運算，計算出關鍵特征點。根據(jù)冷卻曲線的特征點進行專家數(shù)據(jù)比對，計算比對系數(shù)，從比對系數(shù)中選取最接近的一條作為待測試樣的特征曲線，進而得出待測鐵液的化學成分、金相組織和機械特性。

傳統(tǒng)網絡中信息的表現(xiàn)主要是面向用戶，便于用戶的直接閱讀和操作，但計算機并不能理解信息的含義。在查詢或檢索操作中，計算機只能簡單地通過關鍵詞直接匹配，操作結果還需人工進行篩選，不僅效率低，還可能出現(xiàn)信息的遺漏。這樣就大大限制了信息的自動化集成與智能化處理。隨著網絡技術的發(fā)展，網上數(shù)據(jù)信息出現(xiàn)了爆炸性增長，網絡應用領域不斷擴大，人們對網絡的要求也越來越智能化和專業(yè)化。語義網給網絡中的信息加上了明確的語義的描述，并進行規(guī)范化的表示，不僅可以提高信息的表達能力，加強信息之間的聯(lián)系，還能讓計算機系統(tǒng)可以理解信息的含義，提高信息的自動化和智能化處理能力。

系統(tǒng)軟件設計上基于C/S開發(fā)結構，三層開發(fā)模式，分別實現(xiàn)了灰鑄鐵專家數(shù)據(jù)維護、灰鑄鐵專家數(shù)據(jù)比對、灰鑄鐵試樣數(shù)據(jù)管理、孕育劑數(shù)據(jù)管理等各個子功能模塊。實現(xiàn)了氣缸套毛坯灰鑄鐵的化學成分、機械性能和金相組織的準確預測，尤其是通過冷卻曲線的專家數(shù)據(jù)比對，結合專家算法，實現(xiàn)了對灰鑄鐵試樣孕育效果的準確判斷。系統(tǒng)采用符合國際標準的通訊結合，實現(xiàn)對第三方系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享與集成，采用通用的車間級現(xiàn)場總線技術實現(xiàn)了對底層設備的統(tǒng)一控制。

[1]黃慶國,石巖嶺. 同忻礦綜放面智能化自動化開采實踐[J]. 山西大同大學學報(自然科學版), 2018, (6): 58-61.

[2]王立鋒,趙亮,莊杰棟. 淺談電氣工程自動化控制對智能化技術的運用[J]. 南方農機, 2018, (23): 161.

[3]王忠華. 智能化控制系統(tǒng)的構建[J]. 電子技術與軟件工程, 2018, (18): 116.

[4]夏遠貴. 淺談智能化控制系統(tǒng)與企業(yè)信息化管理[J]. 中國設備工程, 2018, (11): 28-29.

[5]梁曉龍. 智能化控制系統(tǒng)與企業(yè)信息化管理[J]. 電子技術與軟件工程, 2017, (20): 119.

[6]高浩，高廣東等．低合金準鑄態(tài)貝氏體氣缸套新型淬火液研究[J]． 內燃機配件，2020，(2)：24-26．

[6]高浩，高廣東等．離心鑄造數(shù)字化噴涂機構設計，內燃機配件，2020，(3)：160-163.

[7]郜文國，楊永安，周 梅，等．硼鉻銅合金鑄鐵氣缸套的 開發(fā)[J]．拖拉機與農用運輸，2005，(1)：60-61．

[8]趙明剛．高碳當量鑄鐵氣缸套[J]．內燃機，2004，(5)：22-23．

[9]劉棟，高浩，高廣東，吳龍，熊毅等，內燃機配件，2020，(7)：34-35