[实用新型]滴注式稀土渗碳微机控制装置

说明书

本实用新型涉及一种用于渗碳炉温度和渗碳剂，催渗剂滴速和滴量的自动控制装置。

目前我国各类机械制造厂广泛采用滴注式井式炉气体渗碳，处理各种机器零件，其工艺参数如渗碳温度，渗剂滴量，以及不同工艺阶段如升温排气，碳势调整、强渗、扩散、降温及保持、出炉淬火等工艺温度及渗剂滴量的调整，完全靠人工操作，频繁而准确度极差，严重影响产品质量的进一步提高。

对于滴注式气体渗碳而言，渗碳过程的微机控制可分为两大类，一类为开环控制，另一类为闭环控制。国内外几乎都采用闭环调节，它由炉气碳势传感器（氧探头，CO、CO₂、CH₄分析仪等）、计算机及执行机构（滴阀、泵等）组成，可对炉气碳势进行精确控制（精度可达±0.05％）。计算机还可对渗层碳浓度分布、渗层深度进行予报和控制。但此类装置复杂程度高造价昂贵，适用性较差。开环控制由于精度差，几乎没有应用的。国内也出现过开环控制技术，如滴量程序器，光电滴量控制器等，均因技术不成熟生产上未推广应用。

本实用新型的目的是设计一种滴注式渗剂和催渗剂的微机控制装置，该装置应具有温度和渗剂滴速与滴量的半自动化控制能力，并可以针对不同的渗碳要求和条件选择不同的渗碳工艺方案实时控制。

本实用新型滴注式稀土渗碳微机控制装置，包括一个具有多种稀土渗碳工艺程序的数据库5和一个与之相连接的微机控制器6，其特征在于本装置是由一个带有温度反馈的闭环温控回路和一个可以控制渗碳剂和稀土催渗剂的滴速和滴量的开环控制系统组成，闭环温控回路是由微机控制器6，温度数显控制器8，温度传感器9、可控硅10和渗碳炉13组成的回路，滴速和滴量开环控制系统是由微机控制器6、渗剂数显控制器7、步进电机2、催渗剂储液箱11、渗碳剂储液箱12、丝杠传动装置1、泵3、截止阀4和渗碳炉13构成的开环系统，其中，微机控制器6通过渗剂数显控制器7分别与两个步进电机2连接，步进电机2通过丝杠传动装置1控制泵3的活塞，泵3的油缸通过四个截止阀4分别与催渗剂储液箱11渗碳剂储液箱12和渗碳炉13连通。

滴注式稀土渗碳微机控制装置性能优良，操作控制简单易行，从工件入炉开始，升温排气、碳势调整、强渗、扩散、降温及出炉淬火，整个渗碳工艺过程的温度和渗剂滴量均可实行自动控制。其主要性能如下：

①渗碳温度的程序控制：适应周期作业特点，炉子分程序控温，精度±2℃。

②渗碳剂程序控制：一般采用煤油、丙酮等作渗碳剂，它在工件入炉后的升温、排气、渗强、扩散等不同工艺阶段的滴量，可以精确控制。滴注精度±2％。

③稀土催渗剂：程序控制稀土催渗剂同时也是渗碳气氛的稀释剂，它的调节状况与渗碳剂相同。

④工艺阶段显示与提示：升温排气、渗碳、扩散、降温、出炉等不同工艺阶段均设有显示报警提示，及时提醒操作者。

⑤故障报警：电偶、炉丝断了，渗剂堵塞等故障，均设有报警装置。

⑥渗剂滴量校正：渗碳剂和稀土催渗剂滴量是否准确，设有校正系统，每炉执行渗碳工艺前，如有必要均可进行校正。

⑦可内存18种稀土渗碳标准工艺，设有修正系数按钮可演化成数百种稀土渗碳工艺。可现场更改或临时输入工艺。

⑧渗碳件变形大幅度下降，性能如耐磨性，变曲疲劳，接触疲劳寿命大幅度增加，节电20％以上。

图1为本实用新型滴注稀土渗碳微机控制装置的原理图。

实施例：

本装置的逻辑结构原理如图1所示。控制对象：①渗碳炉温度；②渗剂滴量（渗碳剂及稀土催渗剂微机控制系统是由抗干扰能力强的单片机Inter8031、8051或8098以及必须的外部接口电路设计组成。采取了必要的抗干扰措施和掉电保护。稀土渗碳的工艺参数数据库（理论上可内存99种工艺）均储存在微机的Eprom中，工作时从中取出一种送入微机系统，对温度和渗剂滴量按时间程序进行控制。

渗碳炉的温度显示与程序控制

渗碳炉的加热元件为电炉丝，电功率的大小由可控硅调节。（见图1）渗碳炉的温度由热电偶检测并送入微机与渗碳工艺的设定温度进行比较，在显示的同时按偏差ΔT对可控硅的导通功率进行PID调节，从而构成渗碳炉温度的闭环控制。只要在Eprom中取出一条渗碳的温度一时间程序曲线，通过微机系统的闭环反馈调节就可在渗碳过程中得到精确发现，从而保证了渗碳工艺过程温度程序的准确执行。

渗剂的显示与程序控制