Устройство для контроля процесса химической обработки металла

(9) 2720 ПИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР В 328328, кл, С 01 В 7/06, 1970,Авторское свидетельство СССР В 1185923, кл. С 25 Е 3/02, 983(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля химических и электрохимических процессов, Цель изобретения - расширение диапазона измерений контролируемого параметра путем его дискретизации. Существо изобретения заключается в том, что в ванну с раствором помещают обрабатываемую и эталонную детали. Процесс 4 С 01 В 7/06, ,з 01 Ь 7/14 химической обработки контролируется Kо количеству газа, выделяющегося иэ эталонной детали 4. Газ накапливается в верхней части гаэосборника 5 и вытесняет раствор из него,Изменение уровня раствора в гаэосборнике фиксируется датчиком 8 нижнегоуровня и датчиком верхнего уровня,выполненным в виде трубки 6, расположенной в верхней части газосборника, При вытеснении раствора газомдо уровня расположения датчика 8 открывается клапан 7 на трубке 6 игазосборник наполняется раствором,Количество срабатываний клапана 7отображает процесс химической обработки детали и фиксируется счетчиком15 и индикатором 16. Периодичностьработы клапана 7 и счетчика 15 определяет дискретизацию контролируемого параметра, 5 э.п. ф-лы, 1 ил.ИСО 5 РЕГЕЦИЕ ОтЦОСИтСЯ К И МРРИтельной технике и может бьт Испоп -ЗОВН НО ДЛЯ КОЕ ТРО)тя ХИМИЧ Р С КИ Х Иэлектрохцмических процессов,1 ель изобретения - рассрентс диапазона цзмерений контролцрус мого па-.раметра путем его дискретизации,а чертеже изображено устройствондля контроля процесса химтческои обработки металла,Устройство содержит наннусраствором 2, обрабатываемую леталь3 эталонную деталь ч. размепенную9под газосборником 5, с которым г,его нерхней части соединена дренажная трубка 6, верхняя часть которойснабжена электроклдпаном 7, а нижняя его часть выполняет фуьгкиии дя .чика верх:его уровня раст".Ора внутри газосборника 5. Б верхнюю частьгазос.борцикя 5 нмонтирова г датчик 8ЦИжЕ 10 УРОНН 51 ) НЫЛО:ЦРЦЬ Б НтЕстержнякоторей как и доеьтажцаятруокд 0 изГОтов;101 из 3/дктропрОводного материала, причем ст, ржецьи трубка электрически изо.-ггргняньдруг от друга,)атчцк 8 механически соедиьеп скорпусом газосборцика 5, д также мокет быть выполнен с возможностью перемеения и фиксации поло;.еция., Бер.няя часть датчика 8, расположенцаяняд газосборником 5, сцаоженя пкьт)той9 с делениями,Датчик 8 через первьй усцситель10 и эттемецт Е 11 связан с 8-входомтреГгера 12, д трубка 6 еред нгг)ройусилитеть 13 с В-вхотс)ь тригг"=ря12 прямой выход которог; чсре.управляемый ключ . электрчс)ски с нЯ зан с тлек ть)окна:1 ан 011.05 мой выход триггера 12 черн 1 сетнь:йвход счетче.кя 15 импульс оп свтзян синдикатором 10.В варианте устройства ир)-:)ой н,ход триггера 12 подкпючР" к сгетгомувходу счетчика 15 импулт.сон г переМЕННЫМ КозффИЦИЕНтОЬ ДЕ,:тнцит, УттРав -ЛЯЮПнй НХОД КОТОРОГО СОЕДИИРД С ЗЬкгт.дом блока 1 7 з адяния пят я)РАЙ а, авыход - с индикатором 16,Устройстно работает сгенус)11 м образом.В исходном состоянии гязосборьтик 5 погружен в раствор 2, злектроклапанзакрыт и раствор нцутри газо- сборника 5 находится ггд уровиР ьи)кР- го конца трубки 6, Это сос тояцие05 РСПРЧ)1 няРГ 5 г Итцтгугц Г):ецЬГ" СткрЫ - Рт 01 с" тнок иап ) ца г г:1 вре "в тОГру жс.НИЯ Газсб 01):ти са 5 и рдссвор 2, чтобы О.тгсух из Рг о г:Оог.ттг имел ос ть выхода ттс рг" дренажную6 ,Оца жР датчик веохнего возможнтрубкууровняствор 2Б пра ного 1 О В ПРОгСССР ИОт РУжеЯ В Раи и е с) ях и сг Ол ь 3 ук т с х е сь и е ри нтот)от13 т,сипге:Рй; с выходдмц, .рцгерд2 88-тцпрямьми РГгЗУ.Ьтатс КгТО)г.) О :.т "- тХОД ГРЦГ :ря 12 Чдрнэ ГггтрЫй уСИ ГИТ ЕЛЬ 10 и . гем нт .11, Пг)ступне с.и 1 ал г,. И О., ПЕНЕХОДгт В;тУ" ОР С 1 ОЧИНОЕ СОСТЯ ИЛЕ, ПРИ КО СЛ ОМ Ц . ЕГО Прягг т г КОн НЫХО-ГЕ ПсявттгГ - Г Я Ст)ГИД :)торый От крьгзает тслюч 14 и палее з,сек тро к:тата ц 7 . Н Е З, Ь ТВ 1 Е С.1 а)И НЯ)Я гС) тОГ 0 -ца г.еред ИС)ОажЫг Кдця)1 В Т 1)гбСЕ 6 тр Он Рнь:я с т тот 3 ".,я чи 1 не г сиона т)Гтц -ИгЯТЬСЯ ННЕ ДХ ДО ГРХ ттОР ПОКа Сццм це нхс)д.т н эсектрчсссий конкакт трУг"ка Ь, 11 д- входе тртГГРря 12 СНОНа Паянияотг я Стцал О)г И ОН но-враае"ся н ис: оицоР состояние.Б дапт.НЕйШЕМ Овцс ДцтЬй ПРОПРССтериодически цикпдми повторяется,Копцт 0.тО ИИКЛОН РЕГЦстРИРУЕтСЯгчетник 0 т) Иьт)т)1 сон 1 отображаРтся ифровьм индикатором 16,па с иннерсц,ь управ.псцием,Б ИСХОДНО 1 СоетоЯИИИ ДДТЧ;тКЦ ВЕРхце 1.0 л 1 ИЖНР 10 ровчсй цяходятся н1: злектрическом коц дтсте с рдс тноро 4не)утры Га осбор)гисд 5, 1100 Т;)мтг а)с,стяги ч готт 1 ассбггртгк 5 г се ттонерхнос.т 1 .н счет пс)отг;.)ция хитчес-.кс)й рр тстгти; на);тгде с г г)уриг)е ньтдетептР и"11:рькон гя тд ,Оторс)Гакотоьй) цгкс)1:;игваяс ь н нс рхцс.й полостд нос Гор 1 кя 5, нгтг гЯст рдстнорз ПРГО, 1 г) г) ры 1 г цдтчг, ка нерхгеГОуровня трубги 6 о понсрхцсс.ти ряст=о"а нд ц - вх )д т", т-г с" )ь 12 ченезнторой усилитслт, 3 поступает сигналтг ггК ОТОрьй НС и 3.гГ.ЯР Г СОСТОЯ:ИЕ .1 ттриг ера 12, тя 1 дтст;НРйьяс м потижетг,и УРОНИЯ РаСТ,г) ДДС УтаЕТ МОМЕНТс)трьгтта датчтпся 8 ц. 0 уровцян"эт этК К = н, Во втором варианте количествоциклов также регистрируется счетчиком 15 импульсов, но с переменнымкоэффициентом деления, Это позволяет вести процесс контроля обработки детали с заранее задачной программой, определяемой блоком 17 задания, параметра, выполнение которой фиксируется индикатором 16, Таким образом, второй вариант устройства ориентирует на использованиеего в автоматизированных системахконтроля процесса,Датчик 8 нижнего уровня вьптолнен е возможностью перемещения и фик сации положения, его верхняя часть,расположенная над гаэосборником 5,снабжена шкалой 9 в связи с тем чтохимической обработке подвергаетсязначительный ассортимент деталей с 20различными параметрами глубины Фрезерования или нанесения на них гальванических покрытий разной толщины.Вследствие этого размеры эталоннойпластины также будут варьировать в 25широких пределах, а это значит, чтоколичес.тва водорода, выделяемого входе реакции, также будет различным,и для сохранения приемлемых метрологических характеристик устройства вшироком диапазоне измерений контролируемого параметра, каковым является объем (или вес) газа, целесообразно в него ввести регулировку дис -кретности, В этом случае шкала 9 дят.35чика 8 нижнего уровня может быть выполнена в единицах объема газа, заключенного между обоими уровнями.В р и м е р 1, Ври химическом Фрезеровании детали из алюминия ,ат.м.(ао27, плотность ( Г) 2,7 г/см, процесс фрезерования ведется в соответствии с уравнением 2 А 3.+6 ИаОН=2 ИаА 10 +ЗН ,г45 Из уравнения следует, что 2 г-моль алюминия соответствует 3 г-моль водорода (ат.м. 1,008, Р 89882 10 г/см-г, з или 89882 О г/л). Путем математических преобразований, вытекающих из уравнения процесса, и параметров входящих в него эле - ментов (А 1 и Н) имеют где Р - количество водорода, выделяющееся в процессе химической реакции между метялпом эталонной детали и ряствором, г;площадь эталонной пластины,участвующая в химической1,реакции, смто.сшцгця эталонной детали,см;коэффициент пропорциональности, получаемьсй иэ уравнения химической реакции П р и м е р 1 сэ,. Лредположим, требуется праизвес.ти химическое Фрезеровянпе детали (цли части ее) из алюмиция ця глубинумм. Выбирают плошадь этялацной детали, например Сэт=Г 7=10 см , а ее толщину - требуемойглубины обрябогки детали с =О, см,этВа приведеццой формуле определяютвссавое количество водорода, которое"0,3024 мг цли в ед,аб. Ч3,36 л,Процесс квантования контролируемого параметра характеризуется дискретцостьк ст, которую выбирают взависимости от требуемой точности обработки детя.ти,При выборе А =-П,01 л счетчики имппт; сов первого и второго вариантовчустройства зарегистрируют -=336йимпульсов в прас ессе всего времениконтра:тя, прц я =О,л 33 импульса,а при л= л - гссго 3 импульса.Точность контроля процесса обработки рязлцчця и составляет: в пер-.вом случае 0,3, го втором 3 и в третьем 30 Е,П р и и е р 2. Ври нанесении наобрабатываемую дстять слоя никелязаданной толщиць (ат.м, 59 о8,9 г/см ) процесс ведется в соответствии с уравнением хцмическай реакции ГО +2 Кв с ".," +.: 0=+2 Н ГО +4 " г "г "г"г ъ +.". аО +Нг 4 гПроведя аналогичные расчеты,по- лучают где К - коэФФициент пропорциональности, получаемый из уравнения химической реакции-- -= ---- " 3, 288.2 ат.м, В 1й;7209 ч Формула изобретения 1, Устройство для контроля процесса химической обработки металла, преимущественно в ванне с раствором, е помещенными в ней обрабатываемой и эталонной деталями, снабженное газосборником с установленной в его верхней части трубкой, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений контролируемого параметра путем его дисСоставитель А.Зтинген Редактор Н.Тупица Техред Л.Сердюкова Корректор А.ОбручарЗаказ 6326 г 36 Тираж 670 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4 5эП р и м е р 2 а. Производят контроль процесса нанесения никеля толщиной 100 мкм. Выбирают площадь этаЯ лонной детали, например Г, =00 см Толщина эталонной детали б имеет произвольное значение, поэтому в формулу для Р подставляют вместо Йнтребуемое значение толщины покрытия.Определяют количество водорода, которое выделяется в процессе реакции Р 3,04 г. Это количество соответствует объему водорода Ч=33,8 л.При выборе Ь=О,О л счетчики импульсов первого и второго вариантовн устройства зарегистрируют в " =-3380Ь импульсов в процессе всего времени контроля, при ь=0,1 л 338 импульсов, а при Ь=1 л - всего 33 импульса.Соответственно точность контроля процесса обработки также различна, как и в первом примере, и составляет; в первом случае 0,03, во втором 0,3 и в третьем 37,.Таким образом, предлагаемое техническое решение отвечает поставленной цели - расширение диапазона измерений контролируемого параметра путем его дискретизации. кэетизапии, оно снабжено двумя усилителями, триггером, элементом НЕ,счетчиком, ключом-индикатором, датчиком нижнего уровня раствора и электроклапаном, причем электроклапанустановлен в трубке, датчик нижнегоуровня раствора и трубки электрически соединены с входами соответственно первого и второго усилителей, вы ход первого усилителя через элементНЕ соединен с Я-входом триггера, авыход второго усилителя соединен сЯ-входом триггера, выход которогосоединен через счетчик импульсов с 5 индикатором и через ключ - с электроклапаном.2. Устройство по и, 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что.датчикнижнего уровня выполнен в виде стержня из электропроводного материала изакреплен в верхней части гаэосборника.3. Устройство по пп. 1 и,2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что датчик нижнего уровня выполнен с возможностью перемещения в вертикальномнаправлении и фиксации его положения,а верхняя часть его расположена внегазосборника и снабжена шкалой.4Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что трубка выполнена из электропроводного материала, .5, Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что счетчиквыполнен с переменным коэффициентомделения.6. Устройство по пп, 1 и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что стержень и трубка электрически изолированы друг от друга.