Устройство для цементации с программным управлением
(и)933755
Союз Соввтсиик
Социалистичесиии
Республик
Оп ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 31 . 07 ..80 (21) 2965416/22-02 с присоединением заявки М (23) Приоритет
Опубликовано 07. 06. 82. Бюллетень ¹ 21
Дата опубликования описания 07 . 06. 82 (56)М. Кл.
С 21 Р ll/00
ВкудврствеииыН комитет
СССР по делам иаооретеиий и открытий (53) УДК621 785. . 61(088. 8}
Я.А.Полищук, В.Н.федин, В.С.Элентух, Д. Л йФт"арц-.
Ф.С.Полойко, С.П.Канаичев и Л.H.Ñóùèíñê я
1."
Всесоюзный научно-исследовательский пр ектно-" конструкторский и технологический институт .. электротермического оборудования (ВНИИЭТ4) ...» (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТАЦИИ С ПРОГРАММНЫМ
УПРАВЛЕНИЕМ
Изобретение относится к электротермии, в частности к цементационным электропечам.
Химико-термическая обработка деталей, проводимая в цементационных
5 электропечах, служит для повышения механических свойств и срока их службы.
Наилучшее сочетание механических свойств поверхности цементованных деталей и их сердцевины обеспечивается при ведении процесса науглероживания в 2-3 стадии (например, периоды насыщения, диффузии). Каждая из стадий характеризуется соответствующими значениями температурного уровня и его длительности, значениями углеродного потенциала атмосферы печи и длительности периода науглероживания.
Указанные параметры процесса цементации должны выдерживаться в за- данных пределах, гарантирующих получение необходимого распределения углерода в цементованном слое.
Наиболее близким к предлагаемому является устройство для цементации с программным управлением, содержащее нагревательную камеру, датчики и регуляторы температуры и углеродного потенциала, схемы переключения уставок по температуре и углеродноиу потенциалу и устройство ввода, задающее момент переключения уставок (1 ).
Недостатком устройства является недостаточная стабильность эксплуатационных показателей обрабатываемых деталей вследствие одновременного изменения уставок регулятором темпе" ратуры и углеродного потенциала без учета динамической характеристики пе" чи.
Цель изобретения — улучшение качества химико-термической обработки деталей.
933755 пает на блок 6 непосредственно, а на блок 7 — через блок 10, формирующий задержку в переключении уставки регулятора 5 углеродного потенциала по отношению к моменту переключения уставки регулятора 4 температуры.
Время задержки определяется временем достижения температуры печи нового измененного значения и зави о сит от динамической характеристики печи и деталей. При равенстве сигналов с блоков, поступающих на блок 10, сигнал с блока 8 поступает также и на блок 7, разрешая тем самым изме н нять уставку регулятору углеродного потенциала.
Работа устройства в динамике осуществляется следующим образом.
При изменении технологического режима нагревательной камеры, т.е. изменении углеродного потенциала атмосферы и температуры, от блока 8 вво да поступает сигнал на блок 6 пере1 лючения уставки температуры (и через блок 10 формированйя задержки) на блок 7 формирования уставки углеродного потенциала. Этот сигнал соответствует времени начала изменения уставок. С целью увеличения зо стабильности эксплуатационных показателей обрабатываемых деталей начало изменения углеродного потенциала атмосферы должно осуществляться после того, как температура изделий достигает нового заданного значения. Это связано с тем, что изделия имеют различную тепловую инерцию, которая в тоже время значительно превышает инерцию атмосферы печи.
Устройство содержит нагревательную камеру 1, датчики 2 и 3 температуры и углеродного потенциала, ре-. гуляторы 4 и 5 температуры и углерод- зного потенциала, блоки 6 и 7 переключения уставок регуляторов по температуре и по углеродному потенциалу, блок 8 ввода, датчик 9 температуры, блок 10 задержки, нагреватель 11, исполнительный орган 12, компаратор
13, операционный усилитель 14, функциональный логический элемент 2И-НЕ
15, одновибратор 16, потенциометр 17 установки уровня задержки, заграждающий фильтр 18 против импульсных полей и заграждающий фильтр 19 против помехи общего вида.
Устройство работает следующим образом.
При переходе с одной стадии науглероживания на другую (во время ведения технологического процесса) с бло-! ка 8 ввода поступает сигнал, задающий момент переключения специально сформированных уставок регуляторов на блоки 6 и 7 переключения уставок. При этом сигнал с блока 8 посту45
so а,Ф;
Эта цель достигается тем, что устройство для цементации с программным управлением, содержащее нагревательную камеру, датчики и регуляторы температуры и углеродного потенциала, схемы переключения уставок регуляторов и устройство ввода, снабжено дополнительным датчиком температуры, установленным в нагревательной камере печи, и формирователем задержки, соединенным первым входом с дополнительным датчиком температуры, вторым входомсо схемой переключения уставок по температуре, третьим входом — с уст ройством ввода, à Bblõoäîè - со схе4оу переключения уставок по углерод4ому потенциалу.
Кроме того, формирователь задержки состоит из последовательно соединенных компаратора, логического элемента 2И-НЕ и одновибратора, причем . первый вход компаратора соединен с блоком переключения уставок регулятора температуры, а второй вход с датчиком температуры печи, второй вход логического элемента 2И-НЕ соеди нен с блоком ввода.
На фиг. 1 представлена структурная схема устройства, на фиг.2 - функциональная схема формирователя задержки.
После изменения уставки температуры, поступающей на регулятор 4 температуры от блока 6, температура печи изменяется со скоростью, зависящей от тепловой инерции печи и садки. В момент достижения заданного уровня температуры сигнал от блока 9 становится равным сигналу от блока 6.Вследствие этого блок формирования задержки пропускает разрешающий сигнал с блока 8 на блок 7 и новое значение уставки углеродного потенциала подается с блока 7 на регулятор 5 углеродного потенциала.
Этим достигается одновременное измерение углеродного потенциала атмосферы печи и температуры изделий в соответствии с требуемой программой.
933755
Сигнал от термопары, пропорциональный реальной температуре в печи после фильтрации помех импульсно;о и общего вида усиливается операционным усилителем 14 и поступает на 5 один вход компаратора 13 (вход В).
С выхода блока 6 сигнал, соответствующий программе управления температурой в печи, через делитель напряжения поступает на второй вход компаратора 13 (вход А). При этом потенциометром 17 уровень этого сигнала устанавливается на 10-204 ниже уровня, подаваемого на первый вход компаратора в установившемся режиме.
В исходном режиме, соответствующем первому этапу программы, напряжение в точке В выше, чем в точке А на 10-204 и на выходе компаратора установлен сигнал логической единицы, что разрешает прохождение сигнала смены этапов.
После окончания первого этапа, если по программе происходит увеличение температуры в печи на вто- 25 ром этапе, напряжение в точке A скачком увеличится и на выходе ком1паратора установится сигнал логичес-! кого нуля, запрещающий прохождение сигнала смены этапов первого кана- 30 ла на выход, т.е. на счетчик этапов второго канала (управление углеродным потенциалом ).
По мере подъема температуры печи напряжение в точке В увеличивается и по достижении уровня компарирования компаратора 13 на выходе (в точке D) ïoÿâèòñÿ сигнал логической единицы, а так как на втором входе логического элемента 15 также присутствует сигнал логической единицы, то на его выходе появится "отрицательный перепад напряжения. Из этого перепада одновибратором 16 формируется импульс управления счетчиком этапов второго канала и канал перей. дет на второй этап. Таким образом,при увеличении температуры в печи на последующих этапах переход второго канала на следующий этап происходит с задержкой, обусловленной реальной инерционностью печи и изделия.
При этом время задержки можно регулировать с помощью потенциометра 17.
Если на следующем этапе по про55 грамме происходит понижение температуры в печи, то напряжение в точке A скачком уменьшается, но это не повлияет на состояние выхода
1 компаратора 13 и в точке D останется сигнал логической единицы. Это состояние компаратора, как было указано выше, разрешает прохождение сигнала смены этапов первого канала на входе счетчика этапов второго канала. Второй канал перейдет на следующий этап, т.е. при уменьшении температуры в печи на последующих этапах переход второго канала на следующий этап происходит одновременно с первым каналом.
Использование устройства с программным управлением для химико-термической обработки деталей позволяет за счет обеспечения повышенных механических свойств поверхности цементованных деталей и их сердцевины получить годовой экономический эффект порядка 100-150 тыс.руб.
Формула изобретения
1. Устройство для цементации с программным управлением, содержащее нагревательную камеру, датчики и регуляторы температуры и углеродного потенциала, блок переключения уставок регуляторов и устройство ввода, отличающееся тем, что, с целью улучшения качества химикотермической обработки изделий, оно снабжено дополнительным датчиком температуры, установленным в нагревательной камере печи, и формирователем задержки, соединенным первым входом с дополнительным датчиком температуры, вторым входом - со схемой переключения уставок по температуре, третьим входом — с устройством ввода, а выходом — со схемой переключения уставок по углеродному потенциалу.
2. Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, формирователь задержки состоит из последователь-. но соединенных компаратора, логического элемента 2И-НЕ и одновибратора, причем первый вход компаратора соединен с блоком переключения уставок регулятора температуры, а второй вход — с датчиком температуры печи, второй вход логического элемента
2И-НЕ соединен с блоком ввода.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
ПроСпект фирмы: Aichelin
Industrieoffenbau, Австрия, 1970, 933755 (+ ( ъ %%4
Ъ
° ф
Составитель А.Голицын
Техред К. Мыцьо Корректор М.Демчик
Редактор A. Бобков
Тираж 587 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Заказ 3867/9
Филиал OllA "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
