Устройство для цементации с программным управлением

(и)933755 Союз СоввтсиикСоциалистичесиииРеспублик Оп ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ(5)М. Кл. С 21 Р 11/00 Вкудврствеииый комитет СССР по делам иаооретеиий и открытий.61(088.8) Я.А.Полищук, В.Н.федин, В.С.Элентух, Д. .3 йтгарц-,Ф.С,Полойко, С.П.Канаичев и Л,Н.Сущинск яВсесоюзный научно-исследовательский пректно-"конструкторский и технологический институтэлектротермического оборудования ВНИИЭТ 4)(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕМЕНТАЦИИ С ПРОГРАММНЫМ УПРАВЛЕНИЕМИзобретение относится к электротермии, в частности к цементационным электропечам.Химико-термическая обработка деталей, проводимая в цементационных5 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 1 например, периоды насыщения, диффузии). Каждая из стадий характеризуется соответствующими значениями температурного уровня и его длительности, значениями углеродного потенциала атмосферы печи и длительности периода науглероживания.20 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 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.пает на блок 6 непосредственно, ана блок 7 - через блок 1 О, формирующийзадержку в переключении уставки регулятора 5 углеродного потенциалапо отношению к моменту переключенияуставки регулятора 4 температуры,Время задержки определяется временем достижения температуры печинового измененного значения и зави 10 сит от динамической характеристикипечи и деталей. При равенстве сигналов с блоков, поступающих на блок 10,сигнал с блока 8 поступает также ина блок 7, разрешая тем самым изме 15 нять уставку регулятору углеродногопотенциала,Работа устройства в динамике осуществляется следующим образом.При изменении технологического20 режима нагревательной камеры, т.е.изменении углеродного потенциала атмосферы и температуры, от блока 8 ввода поступает сигнал на блок 6 пере 1 лючения уставки температуры ( и чеу рез блок 10 формированйя задержкина блок 7 формирования уставки углеродного потенциала, Этот сигналсоответствует времени начала изменения уставок, С целью увеличениязо стабильности эксплуатационных показателей обрабатываемых деталей начало изменения углеродного потенциала атмосферы должно осуществлятьсяпосле того, как температура изделий достигает нового заданного значения. Это связано с тем, что изделияимеют различную тепловую инерцию,которая в тоже время значительнопревышает инерцию атмосферы печи. Устройство содержит нагревательную камеру 1, датчики 2 и 3 температуры и углеродного потенциала, ре-.гуляторы 4 и 5 температуры и углерод- з.ного 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, компаратор13, операционный усилитель 14, Функциональный логический элемент 2 И-НЕ15, одновибратор 16, потенциометр 17установки уровня задержки, заграждающий фильтр 18 против импульсных полейи заграждающий фильтр 19 против помехи общего вида,Устройство работает следующимобразом,При переходе с одной стадии науглероживания на другуюво время ведения технологического процесса) с блока 8 ввода поступает сигнал, задающий момент переключения специальносформированных уставок регуляторовна блоки 6 и 7 переключения уставок, При этом сигнал с блока 8 посту 45 50 6,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 устройством ввода, а выходом - со схечоу переключения уставок по углерод 1 ому потенциалу.Кроме того, формирователь задержки состоит из последовательно соединенных компаратора, логического элемента 2 И-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 2 И-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 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.Сигнал от термопары, пропорциональный реальной температуре в печи после фильтрации помех импульсно;о иобщего вида усиливается операцион"ным усилителем 14 и поступает на 5один вход компаратора 13вход В).выхода блока 6 сигнал, соответствующий программе управления тем"пературой в печи, через делительнапряжения поступает на второй входкомпаратора 13вход А), При этомпотенциометром 17 уровень этого сигнала устанавливается на 10-204 ниже уровня, подаваемого на первый входкомпаратора в установившемся режиме. 15В исходном режиме, соответствующем первому этапу программы, напряжение в точке В выше, чем в точке Ана 1 Ои на выходе компаратора установлен сигнал логической единицы,что разрешает прохождение сигналасмены этапов.После окончания первого этапа, если по программе происходитувеличение температуры в печи на втором этапе, напряжение в точке Аскачком увеличится и на выходе ком 1 паратора установится сигнал логического нуля, запрещающий прохождение1сигнала смены этапов первого кана- ЗО ла на выход, т.е. на счетчик этаповвторого 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 П)появится 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. про 55 грамме происходит понижение температуры в печи, то напряжение в точке А скачком уменьшается, но это не повлияет на состояние выхода компаратора 13 и в точке ) 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-терми" ческой 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 изобретенияУстройство для цементации спрограммным управлением, содержащеенагревательную камеру, датчики ирегуляторы температуры и углеродногопотенциала, блок переключения уставок регуляторов и устройство ввода,отличающееся тем, что,с целью улучшения качества химикотермической обработки изделий, оноснабжено дополнительным датчикомтемпературы, установленным в нагревательной камере печи, и формирователем задержки, соединенным первымвходом с дополнительным датчикомтемпературы, вторым входом - со схемой переключения уставок по температуре, третьим входом - с устройством ввода, а выходом - со схемойпереключения уставок по углеродномупотенциалу.2. Устройство по и. 1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, Формировательзадержки состоит из последователь-.но соединенных компаратора, логического элемента 2 И-НЕ и одновибратора, причем первый вход компараторасоединен с блоком переключения уставок регулятора температуры, а второйвход - с датчиком температуры печи,второй вход логического элемента2 И-НЕ соединен с блоком ввода.Источники информации,принятые во внимание при экспертизеПроСпект фирмы: Л 1 с 1 те 1 ш1 пс 1 ыз 1 п.еоНепЬаи, Австрия, 1970, 933755ставитель А.Голицынхред К. Мыцьо мч екто Редактор Р.бобков Подписно ССР Заказ 3867/ й Ц/ б илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная ВНИИПИ по де 13035 Тираж 587осударственного комитем изобретений и открытМосква, 3-35, Раушсная