專利名稱：滴注式稀土滲碳微機控制裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種用于滲碳爐溫度和滲碳劑，催滲劑滴速和滴量的自動控制裝置。
目前我國各類機械制造廠廣泛采用滴注式井式爐氣體滲碳，處理各種機器零件，其工藝參數(shù)如滲碳溫度，滲劑滴量，以及不同工藝階段如升溫排氣，碳勢調(diào)整、強滲、擴散、降溫及保持、出爐淬火等工藝溫度及滲劑滴量的調(diào)整，完全靠人工操作，頻繁而準確度極差，嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量的進一步提高。
對于滴注式氣體滲碳而言，滲碳過程的微機控制可分為兩大類，一類為開環(huán)控制，另一類為閉環(huán)控制。國內(nèi)外幾乎都采用閉環(huán)調(diào)節(jié)，它由爐氣碳勢傳感器(氧探頭，CO、CO2、CH4分析儀等)、計算機及執(zhí)行機構(gòu)(滴閥、泵等)組成，可對爐氣碳勢進行精確控制(精度可達±0.05％)。計算機還可對滲層碳濃度分布、滲層深度進行予報和控制。但此類裝置復雜程度高造價昂貴，適用性較差。開環(huán)控制由于精度差，幾乎沒有應用的。國內(nèi)也出現(xiàn)過開環(huán)控制技術(shù)，如滴量程序器，光電滴量控制器等，均因技術(shù)不成熟生產(chǎn)上未推廣應用。
本實用新型的目的是設計一種滴注式滲劑和催滲劑的微機控制裝置，該裝置應具有溫度和滲劑滴速與滴量的半自動化控制能力，并可以針對不同的滲碳要求和條件選擇不同的滲碳工藝方案實時控制。
本實用新型滴注式稀土滲碳微機控制裝置，包括一個具有多種稀土滲碳工藝程序的數(shù)據(jù)庫5和一個與之相連接的微機控制器6，其特征在于本裝置是由一個帶有溫度反饋的閉環(huán)溫控回路和一個可以控制滲碳劑和稀土催滲劑的滴速和滴量的開環(huán)控制系統(tǒng)組成，閉環(huán)溫控回路是由微機控制器6，溫度數(shù)顯控制器8，溫度傳感器9、可控硅10和滲碳爐13組成的回路，滴速和滴量開環(huán)控制系統(tǒng)是由微機控制器6、滲劑數(shù)顯控制器7、步進電機2、催滲劑儲液箱11、滲碳劑儲液箱12、絲杠傳動裝置1、泵3、截止閥4和滲碳爐13構(gòu)成的開環(huán)系統(tǒng)，其中，微機控制器6通過滲劑數(shù)顯控制器7分別與兩個步進電機2連接，步進電機2通過絲杠傳動裝置1控制泵3的活塞，泵3的油缸通過四個截止閥4分別與催滲劑儲液箱11滲碳劑儲液箱12和滲碳爐13連通。
滴注式稀土滲碳微機控制裝置性能優(yōu)良，操作控制簡單易行，從工件入爐開始，升溫排氣、碳勢調(diào)整、強滲、擴散、降溫及出爐淬火，整個滲碳工藝過程的溫度和滲劑滴量均可實行自動控制。其主要性能如下①滲碳溫度的程序控制適應周期作業(yè)特點，爐子分程序控溫，精度±2℃。
②滲碳劑程序控制一般采用煤油、丙酮等作滲碳劑，它在工件入爐后的升溫、排氣、滲強、擴散等不同工藝階段的滴量，可以精確控制。滴注精度±2％。
③稀土催滲劑程序控制稀土催滲劑同時也是滲碳氣氛的稀釋劑，它的調(diào)節(jié)狀況與滲碳劑相同。
④工藝階段顯示與提示升溫排氣、滲碳、擴散、降溫、出爐等不同工藝階段均設有顯示報警提示，及時提醒操作者。
⑤故障報警電偶、爐絲斷了，滲劑堵塞等故障，均設有報警裝置。
⑥滲劑滴量校正滲碳劑和稀土催滲劑滴量是否準確，設有校正系統(tǒng)，每爐執(zhí)行滲碳工藝前，如有必要均可進行校正。
⑦可內(nèi)存18種稀土滲碳標準工藝，設有修正系數(shù)按鈕可演化成數(shù)百種稀土滲碳工藝?？涩F(xiàn)場更改或臨時輸入工藝。
⑧滲碳件變形大幅度下降，性能如耐磨性，變曲疲勞，接觸疲勞壽命大幅度增加，節(jié)電20％以上。


圖1為本實用新型滴注稀土滲碳微機控制裝置的原理圖。
實施例本裝置的邏輯結(jié)構(gòu)原理如
圖1所示?？刂茖ο螈贊B碳爐溫度；②滲劑滴量(滲碳劑及稀土催滲劑微機控制系統(tǒng)是由抗干擾能力強的單片機Inter8031、8051或8098以及必須的外部接口電路設計組成。采取了必要的抗干擾措施和掉電保護。稀土滲碳的工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫(理論上可內(nèi)存99種工藝)均儲存在微機的Eprom中，工作時從中取出一種送入微機系統(tǒng)，對溫度和滲劑滴量按時間程序進行控制。
滲碳爐的溫度顯示與程序控制滲碳爐的加熱元件為電爐絲，電功率的大小由可控硅調(diào)節(jié)。(見
圖1)滲碳爐的溫度由熱電偶檢測并送入微機與滲碳工藝的設定溫度進行比較，在顯示的同時按偏差ΔT對可控硅的導通功率進行PID調(diào)節(jié)，從而構(gòu)成滲碳爐溫度的閉環(huán)控制。只要在Eprom中取出一條滲碳的溫度一時間程序曲線，通過微機系統(tǒng)的閉環(huán)反饋調(diào)節(jié)就可在滲碳過程中得到精確發(fā)現(xiàn)，從而保證了滲碳工藝過程溫度程序的準確執(zhí)行。
滲劑的顯示與程序控制滲碳工藝參數(shù)除溫度外就是滲劑，它由滲碳劑(煤油、丙酮或異丙醇)及稀土滲劑兩種分別按一定比例及流量滴入滲碳爐內(nèi)(見
圖1)。滲劑的滴量控制由步進電機及絲杠傳動裝置、泵和截止閥組成。兩套獨立的系統(tǒng)，一套控制滲碳劑滴量另一套則控制稀土催滲劑。它的控制過程如下自Eprom儲存的稀土滲碳工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫中取一種所需稀土滲碳工藝，工藝中編制有不同工藝階段(如排氣、碳勢調(diào)整、強滲和擴散)滲碳劑和稀土滲劑滴量的程序，這種予定程序向微機控制系統(tǒng)發(fā)出指令，控制步進電機旋轉(zhuǎn)通過絲杠傳動裝置，泵的活塞向前移動速度，從而達到控制滲劑滴量的目的，由于泵的容積是有限的，當活塞移動到滲劑出口時，由傳感器發(fā)出信號，步進電機以最快旋轉(zhuǎn)速度反轉(zhuǎn)，使?jié)B劑箱中儲存的滲劑迅速容入泵，當活塞達到極限位置時傳感器發(fā)出信號，步進電機又按原來予定程序旋轉(zhuǎn)，推動活塞使?jié)B劑繼續(xù)滴入爐內(nèi)。為了實現(xiàn)滲劑的補充，管路中設置了一對截止閥，即閥A及閥B。兩閥不能同時截止，亦不能同時打開，即閥A打開時閥B關(guān)閉，反之閥B打開時閥A關(guān)閉。閥B打開時向爐內(nèi)注入滲劑，閥A打開時由滲劑儲存箱向泵注入滲劑。
由上述滲劑向滲碳爐注入過程可知，滲劑滴量的控制屬于開環(huán)控制。滲碳爐內(nèi)沒有設置爐氣碳勢傳感器及反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)，因而這種開環(huán)控制的精度、滲碳工藝的可靠性和合理性，完全決定于Eprom中儲存的工藝軟件是否可靠。微機控制系統(tǒng)只不過將儲存軟件如實復現(xiàn)而已。而這種儲存的稀土滲碳工藝軟件則是根據(jù)大量工藝實踐，并考慮到一些重要影響因素(如滲碳爐容積及工件表面積等)編制而成，以保證在不同滲碳設備，不同工件及不同裝截量時能獲得優(yōu)異金相組織及高的滲碳速度。
滲劑的滴注系統(tǒng)在本實用新型中所采用的執(zhí)行機構(gòu)為柱塞泵，也可采用微型齒輪泵或葉片泵或電磁閥作執(zhí)行機構(gòu)，由直流電機來驅(qū)動，亦可達到與柱塞泵相同的控制效果，但其控制精度不及柱塞泵。
曾將微機控制裝置用于某齒輪廠熱處理車間，產(chǎn)生了巨大的技術(shù)經(jīng)濟效果①滲碳小組人員由5人減至3人，看管的設備由3臺增至5臺；②金相組織的優(yōu)質(zhì)品率由原來30％增至95％以上；③平均節(jié)電率25％；④齒輪變形減少，合格率由40％增至85％以上；⑤滲碳爐平均維修周期由2個月延長至6個月；⑥齒輪吊具壽命由3個月延長至半年。
本微機控制裝置，也曾用于現(xiàn)行滴注式可控常規(guī)滲碳作過運行試驗，滲碳溫度930℃，滲碳劑為煤油，稀釋劑為甲醇，現(xiàn)場輸入臨時編制的工藝，試驗結(jié)果取得了令人滿意的結(jié)果。
權(quán)利要求1.滴注式稀土滲碳微機控制裝置，包括一個具有多種稀土滲碳工藝程序的數(shù)據(jù)庫[5]和一個與之相連接的微機控制器[6]，其特征在于本裝置是由一個帶有溫度反饋的閉環(huán)溫控回路和一個可以控制滲碳劑和稀土催滲劑的滴速和滴量的開環(huán)控制系統(tǒng)組成，閉環(huán)溫控回路是由微機控制器[6]，溫度數(shù)顯控制器[8]，溫度傳感器[9]、可控硅[10]和滲碳爐[13]組成的回路，滴速和滴量開環(huán)控制系統(tǒng)是由微機控制器[6]、滲劑數(shù)顯控制器[7]、步進電機[2]、催滲劑儲液箱[11]、滲碳劑儲液箱[12]、絲杠傳動裝置[1]、泵[3]、截止閥[4]和滲碳爐[13]構(gòu)成的開環(huán)系統(tǒng)，其中，微機控制器[6]通過滲劑數(shù)顯控制器[7]分別與兩個步進電機[2]連接，步進電機[2]通過絲杠傳動裝置[1]控制泵[3]的活塞，泵[3]的油缸通過四個截止閥[4]分別與催滲劑儲液箱[11]、滲碳劑儲液箱[12]和滲碳爐[13]連通。
2.按照權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征是所述的泵［3］是柱塞泵或者齒輪泵或者葉片泵或者是電磁閥。
專利摘要本實用新型涉及一種用于滲碳溫度和滲劑滴量控制的自動控制裝置，其特征是由一個帶有溫度反饋的閉環(huán)溫控回路和一個可以控制滲碳劑和稀土催滲劑滴速與滴量的開環(huán)控制系統(tǒng)組成，閉環(huán)溫控回路由微機控制器，溫度數(shù)量控制器，可控硅和溫度傳感器構(gòu)成閉環(huán)回路，開環(huán)控制系統(tǒng)是由微機控制器、滲劑數(shù)顯、步進電機、絲杠傳動裝置、泵、截止閥以及催滲劑和滲碳劑儲液箱構(gòu)成，本控制裝置適用于井式爐氣體滲碳。
文檔編號C23C8/08GK2212014SQ9420583
公開日1995年11月8日 申請日期1994年3月30日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月30日
發(fā)明者劉志儒, 孫躍, 閻牧夫 申請人:哈爾濱工業(yè)大學