Автоматизированная линия карбонитрации инструмента

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 2107.77 (21) 2513858/22-02с присоединением заявки Йо -(51)М. Кл.С 23 С 9/10 6 05 Р 11/02 Р 27 В 19/02 Государственный комитет СССР по деяам. изобретений и открытийДата опубликования описания 050630(54) АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ЛИНИЯ КАРБОНИТРАЦИИ ИНСТРУМЕНТАИзобретение относится к химико- термической обработке металлов и их сплавов, в частности к устройствам управления линиями карбонитрации инструмента. 5Известна автоматизированная линия карбонитрации инструмента, содержащая ванну для промывки инструмента, установку для предварительного подогрева, печь-ванну с расплавом солей, 10 установку для охлаждения, транспортное устройство для аэрации печи-ванны с расплавом солей, регулятор температуры расплава солей, ротаметр для контроля аэрирующего агента, 15 устройство для нейтрализации промывной воды (1.Недостатком данной линии является относительно низкая точность регулирования содержания цианатов в распла не солей и низкая воспроиэводимость результатов обработки для разных партий инструмента одного типа.Цель изобретения - повышение точности регулирования соотношения 25 цианатов в расплаве и воспроизводимости результатов обработки для раз" ных партий инструмента одного типа.Поставленная цель достигае;.-,.я тем, что в линию дополнительнс введены устройство измерения площади поверхности в одной из ванн для промывки, измеритель уровня расплава солей в печи-ванне, вычислительное устройство и дозатор регенерирующих смесей и катализатора, причем выходы устройства для измерения глощади поверхности инструмента, регулятора температуры, измерителя уровня, рота. метра, подключены ко входам вычислительного устройства, а его выходы подключены ко входам дрзатора,На фиг.1 приведена схема предлагаемой автоматизированной линии для карбонитрации инструмента; на фиг,2 - зависимость иэмерения химического состава расплава солей от времени при различных режимах работы печи- ванны; на фиг.3 - внутренняя структура вычислительного устройства для расчета объемного истощения цианата в расплаве солей и его корректировки.Исходный состав расплава:95% КСЕРО + 5 КСОз. Температура расплава 1= 570 С, 1 - холостой ход (беэ загрузки инструмента и продувки воздухом); П - при загрузке печи."ванны инструментом без продувки,111,Ч - при загрузке инструмента и продувке расплава воздухом при расходе739129 60 л/час; 1 Ч - холостой ход без загрузки инструмента, но с продувкой.Автоматизированная линия длякарбонитрации инструмента состоит измоечной установки 1, включающую ванну 2 обезжиринания, ванну 3 горячейпромывки, установку 4 предварительного подогрева, печи-ванны 5 с расплавом солей, выполненной в видеаэрируемой тигельной печи-ванны сэлектрическим подогревом и бортовымивентиляционными отсосами, устройства для аэрации расплава солейпечи-ванны, включающего источник 6сжатого воздуха (компрессор илизаводская сеть сжатого воздуха),ротаметр 7 для измерения расхода 15воздуха, аэратора 8 и распределительных шлангов 9, установки 10 для воз. -душного охлаждения инструмента, устройства 11 для нейтрализации промывочной воды, транспортного устрой Оства автооператорного типа 12, обеспечивающего перемещение подвесок 13с инструментом согласно заданной. технологической последовательности,устройстна для измерения площади поверхности обрабатываемого инструмента, ванна 2 химического или электрохимического обезжиривания, включающего источник тока 14, катоды 15,анод-подвеска 13 с инструментом,датчик 16 плотности тока с известнойповерхностью Б д шунтов 17 и 18, скоторых снимается сигнал, пропорциональный току 1 через мерный датчик 16 и току через ванну Т ; вычислительного устройства 19, автоматического порционного доэатора 20 илиустройства для хранения и подачи, сбрикетированных по весу регенерирующих смесей и катализатора в расплав солей. Автоматический порцион Оный дозатор 20 включает приемныебункера в питате 21 с ворошителем,устройство дозирования, устройствоуправления доэированием 23, устройство подачи 24 регенерирующих смесейи катализатора в печь-ванну 5 карбонитрации, регулятор температуры 25и измеритель уровня 26 расплава солей печи-ванны 5. Работает автоматизированная линия следующим образом.Инструмент штамповый или режущий после окончательной механической обработки включая шлифовку и заточку, предварительную термообработку, эавешивается на подвески. При поступлении подвески с инструментом в ванну 2 обезжиривания (химического) последняя попадает на контактные призмы, соединенные электрически с анодом источника тока 14, катод которого соединен с катодами 15, завешенными в ванну 2 и происходит определение вычислительным уотройством площади поверхности Бобрабатываемого инструмента согласно формулы:1 я5=И К 1 мд где К - коэффициент конфигурацииопределенный заранее. Измеренное значение Б запоминается и далее используется йри расчете (см.фиг.3). Послеизмерения Б (для ванны химическогообезжиривания) источник тока 14 отключается,Далее подвеска с инструментом поступает в ванны 3 промывки и в установку 4 предварительного прогрева,о огде инструмент нагревается до =450 Си поступает в расплав солей печи-ванны 5.Химические реакции идут по формуле2 КСИО + О= К СО + СО+2 И (1)а з4 КСИО-фКСО + СО + 2 И + 2 КСИ (2)Цианат частично окисляется (1), ав основном разлагается (2), Окись углерода, образующая по реакции (1) и(2), претерпевает дальнейшее превращение, идущее преимущественно настальных поверхностях2 СО СО +СДвуокись углерода окисляет цианидКСИ+СО 2=КСИО+СО (3)При продувке расплава воздухомобразовавшийся в процессе работыванны цианид калия окисляется кислородом воздуха до цианат2 КСИ+0=2 КСИО (4)После окончания изотермическойвыдержки подвеска с инструментомвыгружается из печи-ванны и выдерживается некоторое время над поверхностью расплава для стекания остатков цианистовых солей. До 60-80 Синструмент охлаждают в установкевоздушного охлаждения, После охлаждения инструмент промывают н горячейводе в ванне 3, в которой растворяются остатки цианистых солей на поверхности инструмента. Горячая водасодержит 3-5 железного купороса длянейтрализации цианидов. Далее подвеска с инструментом подается на позицию разгрузки. По образцам-свидетелям, изготавливаемых из того же материала, что и обрабатываемый инструмент (устанавлинаемых на подвесках: и проходящих весь технологический цикл обработки, определяют качество азотиро- ванногО слоя и его толщину известными методами (металлографическим, с помощью магнитного анализа и т.д.) и вводят значение глубины Г слоя н вычислительное устройстно.На основании поступающей информации в вычислительное устройство 19 последнее, согласно заложенного и него алгоритма, рассчитывает текущее значение объемного процентного со 739129держания цианитов в расплаве, например Спо формуле (1)еес и:с;ссдееЕе.кн 1 ик,ее 1 е 1а где Со - начальное значение объемного процентного содержания цианатов в расплаве(г 95)к - текущее значение времени.Начало отчета определяетсяпри достижении заданнойатемпературы 1расплавомсолей;К - постоянный коэффициент,ксипропорциональный скоростиобразования цианидов врасплаве;С,К- постоянный коэффициент;Р - расход воздуха (л/час)при продувке расплавасолей;К - постоянный коэффициент,пропорциональный удельномурасходу цианатов на 1 смпри определенной глубинеслоя;С - толщина образовавшегосяслоя на поверхности инструмента.При достижении Сзаданногозначения .Спроисходит корректировка содержания цианатов в расплавепутем добавления меламина или мочевины, при этом реакции в расплавеидут следующим образом:с,нн, кк,са 2кЮьксиокнрЕ1 кг меламина б кг КСИОет.е, К - коэф. взаимодействия равен.б, О.Енн 1 со+к со ккоккоой22 2 Ъкеи"-Ж иин +оа н аиконаЭ1 кг мочевины = 1 кг КСМО,т.е. Кв= 1,0.С целью интенсивного протеканияреакций корректировки содержания цианатов в расплаве перед введениемрегенератора температуру расплавасолей предварительно понижают дой 350 вводят регенератор и затемподнимают до рабочих значений(540-570" С) .На основании текущего значенияуровня расплава Нк (по сигналам сизмерителя уровня 2 б) и предварительно определенного значения коэффициента объема Кк, (т,е. соответствиеуровня Н расйлава его объему для тигля с известным объемом) и коэффициента взаимодействия Кв вычислительное устройство 19 определяет необходимое количество, объем или вес регенератора И для доведения содержания цианатов до заданного значения С,зЪЧиК Ч С -С Ф К И ЬС 1 ОС,С,о, ,- йС сС -САСМО КСНО асмо15 После введения регенератора расплав считается свежим (скорректированным), и вышеописанный циклповторяется,Испытания показали, что ошибка в2 О определении истинного и расчетного,согласно вышеописанного содержанияцнаната в расплаве солей печи-ванныкарбонитрации лежит в допустимыхпределах (+2).25Формула изобретенияАвтоматизированная линия карбонитрации инструмента, содержащая ваннудля промывки, установку для предваЗО рительного подогрева, печь-ванну срасплавом солей, установку для охлаждения, транспортное устройство, устройство для аэрации печи-ванны с расплавок солей, регулятор температуры35 расплава солей, ротометр для контроляаэрируюшего агента, устройство длянейтрализации про 1 кывной воды, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что сцелью повышения точности поддержания4 О требуемого соотношения цианата врасплаве солей и воспроизводимостирезультатов обработки разных партийинструмента одного типа, в ее дополнительно введены устройства измерения площади поверхности инструментав одной из ванн для промывки, измеритель уровня расплава солей в печиванне, вычислительное устройство и, дозатор регенерирующих смесей и ката 5 О лизатора, причем выходы устройствадля измерения площади поверхностиинструмента, регулятора температуры.измерителя уровня и ротаметра подкжочены ко входам доэатора.Источники информации,принятые во внимание при экснертизе1. Лахтин Ю.М. и др. Азотированиестали, М., Машиностроение, 1976,с.205-207.,739129 иг. апп 2781/25 Тираж 1074 ЦНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб За Подписное д.4/5 илиал ППП Патентф, г.ужгород, ул.Проектная Составитель А.Абросимоведактор Е.Братчикова Техред О. Андрейко Коррект