一種自動控制爐內(nèi)氣氛的真空滲碳爐的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種自動控制爐內(nèi)氣氛的真空滲碳爐，真空滲碳爐包括用于反應(yīng)室(4)、真空泵組(1)、供氣管道、氣氛測量裝置(2)、控制裝置(3)和計量裝置(7)，氣氛測量裝置(2)與反應(yīng)室(4)連接內(nèi)，計量裝置(7)設(shè)置在供氣管道上，計量裝置(7)用于調(diào)節(jié)供氣管道并計算氣體通入時長和進氣量，氣氛測量裝置(2)測量真空滲碳爐內(nèi)的氣體組分，將測量結(jié)果實時傳送給控制裝置(3)，控制裝置(3)計算工件表面的實時富化率，并控制計量裝置(7)以調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣氛，直到工件表面富化率達到設(shè)定要求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有計算簡單、實時調(diào)節(jié)、適用范圍廣的優(yōu)點。
【專利說明】
一種自動控制爐內(nèi)氣氛的真空滲碳爐
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種真空滲碳爐，尤其是涉及一種自動控制爐內(nèi)氣氛的真空滲碳爐。
【背景技術(shù)】
[0002]真空滲碳爐是對金屬工件進行各種熱處理工藝的工業(yè)爐，要求較嚴格地控制爐溫和爐內(nèi)氣氛組分。目前熱處理行業(yè)市場上的真空滲碳爐爐內(nèi)氣氛是沒辦法自動控制的，只能根據(jù)滲碳溫度、被滲工件原始碳濃度、滲碳后表面碳濃度、擴散后表面碳濃度、最終表面碳濃度、滲碳層深度和各類材質(zhì)的表面吸碳量，計算出執(zhí)行滲碳工藝所需要的滲碳時間、擴散時間。這種方法是建立在經(jīng)驗基礎(chǔ)上的“飽和值調(diào)整法”，即在滲碳期使奧氏體固溶碳并飽和;在擴散期使固溶了的碳向內(nèi)部擴散達到目標要求值。
[0003]上述過程計算非常繁瑣，裝載量的變化或工件表面積的變化，都會影響滲層的深度和熱處理質(zhì)量，也就是說每爐工件參數(shù)有變化，就需要重新計算滲碳時間、擴散時間，從而產(chǎn)生不同滲碳工藝。利用時間和脈沖的方式控制被滲工件的滲碳過程，在這過程中如果爐內(nèi)的氣體組分發(fā)生變化，控制裝置是不能參與調(diào)整的，這樣就造成了熱處理品質(zhì)的重復(fù)性不穩(wěn)定。雖然國外有開發(fā)出相應(yīng)的計算軟件，這個軟件也只是代替計算過程，減少工藝人員的勞動強度，不能對爐內(nèi)的氣氛實時控制。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能精確調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣氛，以達到實時控制爐內(nèi)的富化率的自動控制爐內(nèi)氣氛的真空滲碳爐。
[0005]本實用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0006]—種自動控制爐內(nèi)氣氛的真空滲碳爐，包括用于放置工件的反應(yīng)室、分別與反應(yīng)室連接的真空栗組和供氣管道，所述的真空滲碳爐還包括氣氛測量裝置、控制裝置和計量裝置，所述的氣氛測量裝置與反應(yīng)室連接，所述的計量裝置設(shè)置在供氣管道上，計量裝置用于調(diào)節(jié)并計算供氣管道的氣體通入時長和進氣量，所述的控制裝置分別與氣氛測量裝置和計量裝置連接，
[0007]氣氛測量裝置測量反應(yīng)室內(nèi)的氣體組分及相對含量，將測量結(jié)果實時傳送給控制裝置，控制裝置根據(jù)測量結(jié)果和計量裝置的數(shù)據(jù)計算工件表面的實時富化率，并控制計量裝置以調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣氛，直到工件表面富化率達到設(shè)定要求。
[0008]所述的氣氛測量裝置包括多個設(shè)置在反應(yīng)室與真空栗組之間的氣氛測量探頭。
[0009]所述的反應(yīng)室設(shè)有加熱裝置，所述的加熱裝置環(huán)繞工件設(shè)置。
[0010]所述的控制裝置分別與加熱裝置和真空栗組連接，自動控制加熱和抽真空。
[0011]所述的加熱裝置包括加熱棒。
[0012]所述的計量裝置包括相互連接的管道閥門和質(zhì)量流量計。
[0013]所述的控制裝置分別與氣氛測量裝置和計量裝置通過通訊線連接。
[0014]所述的控制裝置包括相互連接的DSP控制芯片、PLC可編程邏輯控制器和工業(yè)電腦。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0016](I)通過設(shè)置氣氛測量裝置和計量裝置，獲得爐內(nèi)氣體組分、含量以及氣體通入時長，從而利用控制系統(tǒng)計算工件表面的實時富化率，并根據(jù)實時富化率對供氣管道進行調(diào)節(jié)，實現(xiàn)控制爐內(nèi)的富化率的實時調(diào)節(jié)。
[0017](2)計算速度快，不受目標工件的外形、表面積的影響，多種工件可采用相同的控制方法。
[0018](3)采用控制裝置向計量裝置發(fā)送指令來控制進氣量，調(diào)節(jié)精度高，具有良好的實時性。
[0019](4)多個氣氛測量探頭設(shè)置在真空滲碳爐與真空栗組之間，測量值準確可靠。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實施例真空滲碳爐的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]附圖標記:
[0022]I為真空栗組;2為氣氛測量裝置;3為控制裝置;4為反應(yīng)室;5為加熱裝置;6為目標工件;7為計量裝置。
【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。本實施例以本實用新型技術(shù)方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
[0024]實施例1
[0025]如圖1所示，一種自動控制爐內(nèi)氣氛的真空滲碳爐，包括用于放置目標工件6的反應(yīng)室4、分別與反應(yīng)室4連接的真空栗組I和供氣管道，真空滲碳爐還包括氣氛測量裝置2、控制裝置3和計量裝置7，氣氛測量裝置2與反應(yīng)室4連接，計量裝置7設(shè)置在供氣管道上，計量裝置7用于調(diào)節(jié)并計算供氣管道的氣體通入時長和進氣量，控制裝置3分別與氣氛測量裝置2和計量裝置7連接，供氣管道通入C2H2 (乙炔)；
[0026]氣氛測量裝置2測量反應(yīng)室4內(nèi)的氣體組分及相對含量，將測量結(jié)果實時傳送給控制裝置3，控制裝置3根據(jù)測量結(jié)果和計量裝置7的數(shù)據(jù)計算工件表面的實時富化率，并控制計量裝置7以調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣氛，直到工件表面富化率達到設(shè)定要求。
[0027]氣氛測量裝置2可使用市場上已有的氣氛測量儀，如激光測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用光譜分析的原理，將每種元素或物質(zhì)經(jīng)行鑒別并確定它的化學組成和相對含量，其包括多個氣氛測量探頭，分別設(shè)置在真空滲碳爐的排氣管道上，即真空栗組I與真空滲碳爐之間的管道上，因此測出的氣體組分是反應(yīng)過后的氣體組分，計算富化率準確可靠。
[0028]反應(yīng)室4設(shè)有加熱裝置5，加熱裝置5環(huán)繞工件設(shè)置。
[0029]控制裝置3分別與加熱裝置5和真空栗組I連接。
[0030]加熱裝置5為石墨或鉬制成的加熱棒，或者電熱絲等加熱器。
[0031]計量裝置7包括相互連接的管道閥門和質(zhì)量流量計。
[0032]控制裝置3分別與氣氛測量裝置2和計量裝置7通過通訊線連接。
[0033]控制裝置3包括相互連接的DSP控制芯片、PLC可編程邏輯控制器和工業(yè)電腦，也可采用其他微控制器構(gòu)成系統(tǒng)。
[0034]氣氛測量裝置2實時采集真空滲碳工藝過程中的爐內(nèi)氣氛的組分，然后將參數(shù)送到控制裝置3，同時，控制裝置3讀取計量裝置7的數(shù)據(jù)，獲得理論上的氣體的分解產(chǎn)物組成成分含量，并根據(jù)預(yù)先設(shè)置好的氣體分解方程式，計算出爐內(nèi)的目標工件6表面的實時富化率。將目標工件6的工藝要求，寫入到控制裝置3，控制裝置3就會根據(jù)氣氛測量裝置2的實際值來控制計量裝置7，這樣就能準確的控制爐內(nèi)的目標工件6表面的實時富化率，最后達到本專利的目的。
[0035]本專利的實現(xiàn)過程
[0036]I)在真空滲碳過程中，測量出爐內(nèi)氣氛的組分，再根據(jù)C2H2(乙炔)進氣量，就能算出被處理工件表面的附著的[C](碳原子)，因為被處理工件進入真空爐后，工件的質(zhì)量不會發(fā)生改變，只有當工件表面附著碳原子的時候，質(zhì)量才會發(fā)生改變。
[0037]2)C2H2(乙炔)通入的時間是可以通過控制裝置控制的，
[0038]3)同一爐工件的總表面積是恒定的。
[0039 ]由上面的三步就完全實現(xiàn)實時控制爐內(nèi)的富化率。
【主權(quán)項】
1.一種自動控制爐內(nèi)氣氛的真空滲碳爐，包括用于放置工件的反應(yīng)室(4)、分別與反應(yīng)室(4)連接的真空栗組(I)和供氣管道，其特征在于，所述的真空滲碳爐還包括氣氛測量裝置(2)、控制裝置(3)和計量裝置(7)，所述的氣氛測量裝置(2)與反應(yīng)室(4)連接，所述的計量裝置(7)設(shè)置在供氣管道上，計量裝置(7)用于調(diào)節(jié)并計算供氣管道的氣體通入時長和進氣量，所述的控制裝置(3)分別與氣氛測量裝置(2)和計量裝置(7)連接， 氣氛測量裝置(2)測量反應(yīng)室(4)內(nèi)的氣體組分及相對含量，將測量結(jié)果實時傳送給控制裝置(3)，控制裝置(3)根據(jù)測量結(jié)果和計量裝置(7)的數(shù)據(jù)計算工件表面的實時富化率，并控制計量裝置(7)以調(diào)節(jié)爐內(nèi)氣氛，直到工件表面富化率達到設(shè)定要求。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動控制爐內(nèi)氣氛的真空滲碳爐，其特征在于，所述的氣氛測量裝置(2)包括多個設(shè)置在反應(yīng)室(4)與真空栗組(I)之間的氣氛測量探頭。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動控制爐內(nèi)氣氛的真空滲碳爐，其特征在于，所述的反應(yīng)室(4)設(shè)有加熱裝置(5)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自動控制爐內(nèi)氣氛的真空滲碳爐，其特征在于，所述的控制裝置(3)分別與加熱裝置(5)和真空栗組(I)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種自動控制爐內(nèi)氣氛的真空滲碳爐，其特征在于，所述的加熱裝置(5)包括加熱棒。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動控制爐內(nèi)氣氛的真空滲碳爐，其特征在于，所述的計量裝置(7)包括相互連接的管道閥門和質(zhì)量流量計。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自動控制爐內(nèi)氣氛的真空滲碳爐，其特征在于，所述的控制裝置(3)包括相互連接的DSP控制芯片、PLC可編程邏輯控制器和工業(yè)電腦。
【文檔編號】C23C8/20GK205653502SQ201620484149
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年5月25日 公開號201620484149.6, CN 201620484149, CN 205653502 U, CN 205653502U, CN-U-205653502, CN201620484149, CN201620484149.6, CN205653502 U, CN205653502U
【發(fā)明人】楊景峰, 沈鵬
【申請人】上海頤柏熱處理設(shè)備有限公司