有色金属加工中电气自动化系统的应用分析

有色金属加工中电气自动化系统的应用分析

黄婉宜

广州越佳金属科技有限公司

摘要：电气自动化系统在有色金属加工中的应用越来越广泛。有色金属加工过程中，涉及多种工艺和设备，如：冶炼、熔炼、铸造、轧制等，传统的手工操作不仅效率低下，还存在安全隐患和产品质量不稳定的问题。而电气自动化系统的应用能实现对加工过程的精确控制和自动化操作，提高生产效率、降低成本，确保产品质量的稳定性。

关键词：有色金属加工；电气自动化系统；应用

引言：随着科技的不断发展，有色金属加工行业面临着越来越多的挑战和机遇。电气自动化系统的广泛应用，不仅提高有色金属加工的效率和精度，还降低生产成本和劳动强度，成为行业发展的重要推动力。在轧制、铸造、焊接等工艺过程中，电气自动化系统能精确控制各种参数，减少人为操作失误，提高产品的合格率和稳定性。

一、有色金属加工工艺流程

（一）毛坯制作

根据设计图纸制作模子，将有色金属（如：铜、铝等）原材料熔化、冶炼，在冶炼过程中必要时添加规定量的一些金属元素，使之成为有色金属合金。炼好后将液态有色金属浇铸到模子中，冷却后就形成毛坯。

（二）半成品加工

半成品加工阶段主要是对毛坯进行机械加工，如：切削、磨削等，以得到所需的形状和尺寸。在此阶段，根据设计要求，通过使用各种不同的机械加工方法，如：铣削、车削、钻孔等，从毛坯中切削出所需的产品形状和尺寸。此阶段通常包括一些必要的热处理步骤，如：淬火、回火等，提高材料的机械性能。

（三）表面处理

对半成品表面处理，如：抛光、镀层等，改善其外观和耐腐蚀性。

抛光，去除毛坯表面粗糙的部分，使表面更加光滑，增加产品的美观度，同时提高产品的耐腐蚀性。

镀层，在产品表面覆盖一层金属或非金属材料，保护产品不受环境因素的影响，也能提高产品的耐腐蚀性和美观度。

（四）热处理

热处理的基本原理是将半成品加热到一定的温度，然后保温或冷却，改变材料的内部结构或微观形态，从而达到所需的性能要求[1]。热处理的方法有很多种，包括淬火、回火、退火等。

例如，淬火是将材料加热到临界温度以上，然后迅速冷却，增加材料的硬度和强度（如图1所示）；回火，将淬火后的材料再次加热到较低的温度，并保温或缓慢冷却，降低材料的脆性并提高其韧性。

图1  有色金属淬火

（五）成品加工

将热处理后的半成品进一步加工和修饰，满足最终产品的要求。例如，修整和精加工，去除其表面缺陷、完善外观和调整尺寸，使用切削工具、磨削设备或精密机械加工设备进行精细切削、研磨和抛光等。

（六）质量检测

对成品质量检测，包括尺寸、外观、性能等，确保产品符合质量标准[2]。例如，尺寸检测，通过使用精确的测量工具和方法，有卡尺、千分尺、激光测量仪等，精确地测量电机的各项尺寸，包括定子外径、转子直径、气隙等，确保电机的尺寸精度和一致性，从而保证电机的装配和使用性能。

（七）包装

根据产品的大小、重量和运输距离等因素，选择适当的包装材料，常用的包装材料包括纸箱、木箱、泡沫、塑料等。例如，对于电机，将其装入塑料袋或裹上保护膜，防止灰尘、水分等进入产品内部。

二、电气自动化系统在有色金属加工中的应用

（一）自动化设备控制

通过PLC等可编程逻辑控制器，对有色金属加工设备自动化控制。其中，在电解过程中，通过控制电流、电压等参数，更精准地控制金属的形状和尺寸。

某有色金属加工企业主要生产铝合金、铜合金等有色金属制品，为提高生产效率和质量，企业引入一套电气自动化设备控制系统。通过自动化生产线，实现有色金属的铸造、加工、切割等工艺过程的自动化控制目标，不仅减少人工操作，还避免人为因素对产品质量的影响[3]。同时，实时监控设备的运行状态，及时发现并解决故障，避免生产中断和设备损坏。此外，该系统还能定期进行设备维护，延长设备使用寿命。

（二）智能检测

应用高精度的传感器和检测仪器，对有色金属的尺寸、形状、重量等进行实时监控，保证产品质量。例如，在铝锭的铸造过程中，通过自动化检测设备检测，掌握铝锭的密度、弹性模量、屈服强度、抗拉强度、线胀系数、热导率、延伸率等参数，确保产品质量符合要求。

表1  铝锭铸造相关参数

（三）生产过程控制

通过自动化控制系统，实现对有色金属加工全过程的控制，包括原材料的投料、加工设备的运行、产品的质量检测等环节。这样可以提高生产效率，减少能源消耗和环境污染。

某企业为提高有色金属加工的生产效率和产品质量，引入一套生产过程控制系统。该系统基于电气自动化技术，对生产过程中的各个工艺环节进行精确控制。在有色金属的熔炼和铸造过程中，该系统通过温度、压力和时间等工艺参数的精确控制，确保产品的质量稳定。

（四）数据分析与优化

通过收集和分析生产过程中的数据，可以对生产过程进行优化，提高生产效率和产品质量。例如，通过对电解过程中的电流、电压等参数进行分析，可以找出最优的电解条件，提高产品的质量和产量。

系统可以自动收集生产过程中的各种数据，如：产量、能耗、质量、设备运行状态等，有助于企业全面了解生产过程的各个环节，为后续的数据分析提供基础[4]。再通过将数据以图表、图像等形式进行可视化展示，让企业更直观地了解生产过程的状况和趋势，有助于决策者做出更加科学合理的决策。

（五）故障诊断与预防

通过自动化控制系统，可以实时监测设备的运行状态，一旦发现异常情况，及时进行故障诊断和排除，避免设备损坏和生产中断。同时，通过对历史数据的分析，可以预测设备可能出现的故障，提前进行维修和保养，提高设备的使用寿命和稳定性。

建议企业引入一套电气自动化系统，用于设备故障诊断与预防，通过对历史数据的比较和分析，找出故障的原因和位置，为后续的维修和保养提供指导。企业根据预测结果提前采取措施进行维修和保养，避免生产中断和设备损坏。

结语：

电气自动化系统在有色金属加工中的故障诊断与预防应用具有重要作用。通过对设备运行数据的实时监测和分析，企业实现故障的及时发现和诊断，并采取有效的预防措施避免设备故障的发生，有助于提高企业的市场竞争力。

参考文献：

[1]杨成菊.有色金属电气自动化操控分析[J].有色金属工程,2022,12(07):193.

[2]张晓艳.基于电气工程的电气自动化金属机械运行技术应用[J].世界有色金属,2022,(03):179-181.

[3]方宝义,孙春燕.有色金属加工中电气自动化系统设计与应用——评《制造自动化：金属切削力学、机床振动和CNC设计》[J].有色金属工程,2021,11(08):151-152.

[4]毛晓娟.浅谈金属加工中电气自动化的应用[J].世界有色金属,2021,(09):177-178.