Установка для термической обработки изделий и полуфабрикатов
УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЗШ И ПОЛУФАБРИКАТОВ, содержащая печь для регламентированного нагрева изделий и полуфабрикатов , устройство их загрузки с блоком управления и блок измерения электросопротивления полуфабрикатов, о тличающаяся тем, что, с целью повьшения точности контроля уровня механических свойств полуфабрикатов , она снабжена блоком измерения температуры полуфабрикатов, блоком определения относительной скорости изменения электросопротивления полуфабриката , двумя блоками сравнения, блоком определения знака относительного ускорения изменения электросопротивления полуфабриката, блоком совпадения, блоком з,адания относительной скорости изменения электросопротивления полуфабриката и блоком задания температуры полуфабриката, при этом выход блока измерения электросопротивления полуфабриката соединен с первым входом блока определения относительной скорости изменения электросопротивления , знаковый выход которого соединен с первыми входами блока совпадения и блока определения знака относительного ускорения изменения электросопротивления, второй вход которого соединен с выходом абсолютного значения блока определения относительной скорости изменения электросопротивления и с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока задания относительной скорости изменения электросопротивления, выход блока измерения температуры полуфаб риката соединен с первым входом второго блока сравнения,выход блока за (Л дания температуры соединен с вторым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом блока определения относительной скорости изменения электросопротивления , с третьим входом блока определения знака относительного ускорения изменения электросопротивления и втоо о рым входом блока совпадения,выход блока определения знака относительного ускорения изменения электросоот противления соединен с третьим входом О5 блока совпадения, четвертый вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, а выход блока совпадения соединен с входом блока управления устройством загрузки полуфабрикатов .
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 С 21 D 11/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМЪГ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Л ,I
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbITHRM
ПРИ ГКНТ СССР (21) 3568527/22-02 (22) 11.01.83 (46) 07.08.91. Бюл. 1Ф 29 (72) В.Н.Сорокин, В.В.Телешев, В.И.Черкасов и Э.Г.Гаранжина (53) 621.365.413(088.8) (56) Колобнев И.Ф. "Термическая обработка алюминиевых сплавов", М.:
Металлургия, 1966, с. 288-289.
Заявка Японии Ф 55-45620, 1980. (54)(57) УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ
ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ И ПОЛУФАБРИКАТОВ, содержащая печь для регламентированного нагрева изделий и полуфабрикатов, устройство их загрузки с блоком управления и блок измерения электросопротивления полуфабрикатов, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности контроля уровня механических свойств полуфабрикатов, она снабжена блоком измерения температуры полуфабрикатов, блоком определения относительной скорости изменения электросопротивления полуфабриката, двумя блоками сравнения, блоком определения знака относительного ускорения изменения электросопротивления полуфабриката, блоком совпадения, блоком задания относительной скорости изменения электросопротивления полуфабриката и блоком зада" ния температуры полуфабриката, при этом выход блока измерения электросопротивления полуфабриката соединен с первым входом блока определения отИзобретение относится к области металлургии, в частности к конструк. 80„„11 А1 носительной скорости изменения электросопротивления, знаковый выход которого соединен с первыми входами блока совпадения и блока определения .знака относительного ускорения изменения электросопротивления, второй вход которого соединен с выходом абсолютного значения блока определения относительной скорости изменения .электросопротивления и с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока задания относительной скорости изменения электросопротивления, выход блока измерения температуры полуфаб риката соединен с первым входом второго блока сравнения, выход блока эа9 дания температуры соединен с вторым входом второго блока сравнения, вы/ ход которого соединен с вторым вхо" С дом блока определения относительной скорости изменения электросопротивления, с третьим входом блока определения знака относительного ускорения изменения электросопротивления и вторым входом блока совпадения, выход блока определения знака относительного ускорения изменения электросопротивления соединен с третьим входом блока совпадения, четвертый вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, а выход блока совпа! дения соединен с входом блока управления устройством загрузки полуфабрикатов, циям устройств для термической обработки полуфабрикатов и изделий из
1106156 стареющих алюминиевых сплавов с непрерывным контролем фактической степени распада твердого раствора.
Известна печь для термической обработки полуфабрикатов из алюминиевых сплавов, содержащая футерованный корпус печи, нагревательные элементы и футерованную подъемную крышку, через которую внешними подъемными устройствами производят загрузку печи.
Образцы-свидетели укладывают сверху на садку полуфабрикатов.
Недостатком печи является то, что использование старения полуфабрика- 15 тов с образцами-свидетелями приводит к нарушению теплового режима работы печи при извлечении образцов через открываемую крышку печи.
Наиболее близкой к изобретению 2р является установка для изотермической обработки изделия и полуфабрикатов из
:сплавов на основе железа, содержащая печь для регламентированного нагрева полуфабрикатов, устройство их загруз- 25 ки с блоком управления и блок измерения электросопротивления полуфабриката. С помощью блока измерения электросопротивления фиксируют начало и конец структурного (аустенитного) превращения при изотермической выдержке.
Недостатком известной установки является низкая надежность контроля, приводящая к нестабильности механи 35 ческих свойств полуфабрикатов в случае старения алюминиевых сплавов, обусловленная тем, что конец превращения при старении четко не выражен. В этих условиях момент превращения старения 40 делается неопределенным, что не позволяет прекращать старение на требуемой стадии распада твердого раствора.
Целью изобретения является повышение точности контроля уровня меха- 45 нических свойств полуфабрикатов.
Поставленная цель достигается тем, что установка для термической обработки изделий и полуфабрикатов снабжена блоком измерения температуры полуфабрикатов, блоком определения относительной скорости изменения электросопротивления полуфабриката, двумя блоками сравнения, блоком определения знака относительного ускорения изменения электросопротивления полуфабриката, блоком совпадения, блоком задания относительной скорости изменения электросопротивления полуфабриката и блоком задания температуры полуфабриката, при этом выход блока измерения электросопротивления полуфабриката соединен с первым входом блока определения относительной скорости изменения электросопротивления, знаковый выход которого соединен с первыми входами блока совпадения и блока определения знака относительного ускорения изменения электросопротивления, второй вход которого соединен с выходом абсолютного значения блока определения относительной скорости изменения электросопротивления и с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока задания относительной скорости изменения электросопротивления, выход блока измерения температуры полуфабриката соединен с первым входом второго блока сравнения, выход блока задания температуры соединен с вторым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом блока определения относительной скорости изменения электросопротивления, с третьим входом блока определения знака относительного.ускорения изменения электросопротивления и вторым входом блока сов- падения, выход блока определения знака относительного ускорения изменения электросопротивления соединен с третьим входом блока совпадения, четвертый вход которого соединен с выходом
1 первого блока сравнения, а выход блока совпадения соединен с входом блока управления устройством загрузки полуфабрикатов.
Благодаря введению в схему установки блоков определения относительной скорости и знака относительного ускорения изменения сопротивления полуфабриката установка позволяет устранить неопределенность в определении момента окончания старения.
На фиг. 1 представлена схема установки; на фиг. 2 — график изменения электросопротивления полуфабрикатов из алюминиевых сплавов при их старении; на фиг. 3 — кривые изменения электросопротивления для двух образцов листов из алюминиевого сплава
Д16; на фиг. 4 — кривые изменения электросопротивления для полуфабрикатов из двух алюминиевых сплавов Д16; на фиг.5 — блок-схема определения
5 1106156 знака относительного ускорения иэ- изменения электросопротивления соелименения электросопротивления полу- нен с третьим входом бло а
6 ка 8 совпадефабриката. ния выход которого соединен с блоком
У
Установка содержит печь 1 для на- 4 управления, устройством 3 загрузки грева изделий и полуфабрикатов 2 и полуфабрикатов 2 в печь 1. выдержки их при заданнои температуре, Блок о р д
7 п е еления знака относительного ускорения изменения электустройство 3 загрузки полуфабрикатов с блоком 4 управления, блок 5 изме- росопротивления полуфабриката может быть выполнен по схеме, редставленрения электросопротивления R полуной на фиг. 5. В атом случае он софабриката, блок 6 определения относительной скорости изменения электро- е жит ключ 14 субблок памяти 15, заторможенные мультивибраторы 16 и сопротивления полуфа риката
1 dR 17 компаратор 18 и логический элеЭ
-у, блок 7 определени6 знака MegT и 19 относительного ускорения измерения Установка работает следующим обэлектросопротивления полуфабриката разом.
dVg. Полуфабрикат 2 с укрепленными в
sign(-,, блок 8 совпадениЯ, блок 9 нем подводящ и провода и от блока 5
Д / ф задания относительной скорости изме- 20 определения электросопротивления темнения электросопротивления полуфаб- пературы полуфабриката помещают в (Ч„) б 10 и 11 срав- устрой"тве 3 загрузки полуфабрикатов нения блок 12 задания температуры и вдвигают в рабочее пространство
Ф и полуфабриката и блок 13 измерения тем- нагретои печ 1. пературы полуфа риката. Ри этом ф б При этом вы- 25 В блоке 9 задания относительной ход блока измере
5 ния электросопро- скорости изменения электросопротивлетивления соединен с п ен с первым входом бло- ния задают абсолютную величину (Ч< J= ка 6 определения относительной оск — 1 dR
= — -(-ж / относительной скорости.изости изменения электросопротивления, К 1 Й6 1 которыи имеет два в ва выхода: сигнал пер- 30 нзменения электросопротивления полувого выхода отражает знак Ч, т.е, фабриката, р д и и остижении которой сигнал соответствует функции sign(V<), следует заканчивать процесс старения. сигнал второго выхода пропорционален В блоке 12 задания температуры заабсолютной величине (, т. (V т е про- дают номинальную температуру старения порционален V Знаковый выход бло- Т при которой определяют относика 6 соединен с первыми входами ми входами бло- тельную скорость изменения электрока 8 совпадения и лока и блока 7 определе- сопротивления полуфабрикатов. ния знака отно ельного ускорения из На фиг. 2 представлен график измеменения электросопротивления полуфа — нения электросопротивления по уфабрибРиката, втоРой вход котоРого соединен 40 катов из алю иниев сплавов при их с выходом абсолютного значения блока старении.
6 определениЯ относительной скоРости П и нагреве полуфабриката в период изменения электросопротивления и с А происходит увеличение его электропеРвым входом блока 10 сравнениЯ. Вто- сопротивления. Блок 5 определяет элекРой вход блока 10 сРавнениЯ соединен 45 тросопротивление полуфабриката R u с выходом блока 9 задания относитель- в ает пропорцион ьн и сиги на ной скоРости изменениЯ электРосопРо- вход блока 6 который выполняет фуннкl У тивления полуфабриката 1 !dR/ выхода блока 11 сравнения соединены с К 1 d(. выходами соответственно блока 12 за.ф б ката и бло- sign(Ч ), т.е. определения абсолютдания температуры полуфа риката и лока 13 измерения температуры полу а— ературы полуфаб- ной величины относительной скорости риката. Выход лока рав В б 11 с авнения сое- изменения электросопротнвления и знадинен с вторым входом лока бл ка 6 и тре- ка этой скорости соответственно.Сигтьим входом лока . ыходы б 7 Выходы блоков 10 нал знакового выхода блока 6 отличен 55 и 11 сравнения соединены оо ин ны соответствен- от нуля если V> < О. Чтобы исключить Э но с четвертым и вторым вход ым входами блока влияние температурного изменения б к 6 8 совпадения. ыход лока В бл ка 7 опреде-. электросопротивления работа блоков ления знака относительного у ко ного ускорения 7 и 8 разрешается сигналом с выхода 1106156 dVg --->О, dAU Из сказанного понятно, что блок 8 совпадения может выдать сигнал только в период В, когда знак относительной скорости изменения электро- 20 сопротивления будет отрицательным, т.е. сигнал знакового выхода блока будет отличен от нуля и знак относительного ускорения изменения электросопротивления будет положительным, 25 т.е. выходной сигнал блока 7 будет отличен от нуля. Однако при наличии указанных сигналов, блок с впадения 8 выдает сигнал только в момент, когда на его 30 входах будут присутствовать и сигнал равенства Т=Т с блока 11 сравнения и сигнал с блока 10 сравнения. равенства измеренного значения заданному значению относительной скорости изме- 35 кения электросопротивления. Заданное значение относительной скорости изменения электросопротивления, при достижении которого прекращают старение полуфабриката, рекомен- 40 дуется в пределах (VRI =(3,0-0,5) ° 10 1 мин При наличии всех входных сигналов блока 8 совпадения сигнал. с его выхода поступает в блок 4 управления загрузочным устройством 3, которое по этой команде производит выгрузку полуфабриката 2 из печи 1. На фиг. 3 представлены кривые изменения электросопротивления для двух образцов листов из алюминиевого сплава Д16 разных размеров (R и +), состава, 7: 4,33 медь, 1,51 магний, 0,65 марганец, остальное алюминий и 55 примеси, в процессе старения при 195 С. Видно, что относительная скорость изменения электросопротивления не зависит от геометрических размеблока 11 сравнения, который будет отличен от нуля, если измеряемая блоком 13 температура полуфабриката Т .будет равна заданной номинальной тем5 пературе старения Тн. Блок 7 по абсолютной величине относительной скорости изменения электросопротивления и ее знаку определяет знак относительного ускорения изменения электросопротивления и выдает сигнал, отличный от нуля, трлько в случае положительного ускорения, т.е. ров полуфабриката. Максимум прочностных свойств имеет место при значении / Vg (=1, 5 10 1/мин. На фиг. 4 представлены кривые изменения электросопротивления для полуфабрикатов из двух алюминиевых сплавов Д16 состав № 1, Ж: 3,98 медь, 1,68 магний, 0,8 марганец. Состав № 2, 7: 4,8 медь, 1,8 магний, 0,77 марганец, в процессе старения при 195 С, а также кривые изменения прочностных свойств при комнатной температуре. Видно, что максимум прочностных свойств также соответствует j Vg;) =1,5-10 1/мин. Следовательно, изменение величины прн старении не зависит от вида полуфабриката и химического состава сплава. Прекращение старения полуфабрикатов при величине /V /-1 5 -Ф 10 1/мин позволяет повысить надежность контроля и получить стабильные значения механических свойств для полуфабрикатов из этих сплавов: предел прочности 46-47 кг/mP, предел текучести 37-38 кг/мм . Старение полуфабрикатов в известной установке для термической обработки изделий и полуфабрикатов, не позволяет получать иэделия с стабильными механическими свойствами, так как установка не позволяет регламентировать конец старения по абсолютной величине электросопротивлення материала, которая зависит от размеров изделия. Как видно из фиг. 4 прекращение старения при величине R=0,0067 Ом для сплава ¹ 1 приводит к свойствам — предел прочности 40 кг/мм, предел текучести 30 кг/мм, а для сплава № 2предел прочности 47 кг/мм, предел текучести 38,5 кг/мм, т.е. надежность контроля низкая и свойства нестабильны, что может приводить к браКу, Следовательно, изобретение обеспечивает большую точность контроля, о чем свидетельствует стабильность механических свойств полуфабрикатов различных составов. Таким образом, в установке путем введения блоков контроля относительной скорости изменения электросопротивления удается проявить стабильные максимальные механические свойства после старения и тем самым в пять раз снизить брак. 1106156 1106156 Lg< Фиг. 2 Yg ФО 1/мин Ю;а, 0м 70 20 18 2,0 2, 2 Г4 Гб ЯО 8у, мин д tN IZED 4 uS ZH Ф, мин Риг. 3 d, Ж 1106156 ° 10 1/мии 8,4 ?,0 8,3 ГФ 2,б 4о @re,мин 1 я ло ю гаям ива з, мин Я а. 4 1106156 sign(v„) Техред М.Дидык Корректор И.Зрдейи Редактор О.Филиппова Заказ 3435 Тираж 372 Подписное ВНИИПИ Го уларстве.ного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина, 101
