Установка для химико-термической обработки изделий тлеющим разрядом

 

1. УСТАНОВКА ДЛЯ ХИМИКОТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ТЛЕЮЩИМ РАЗРЯД(Ж, содержащая регулируемый источник питания, связанный выходом с разрядной камерой для размео ения обрабатываемых изделий, датчик температуры изделий, выход которого соединен с входом регулдтора температуры и входом датчика скорости изменения температуры, подключенного выходом к входу регулятора скорости изменения температуры, выходы обоих регуляторов связаны с входами источника питания, и датчики напряжения источника.питания и частоты дугообразования , отличающаяся тем, что, с целью повышения качества обработки и производительности установки, ИСТОЧН11К питания выполнен в виде источника импульсного напряжения с двумя управляющими входами для раздельного регулирования ё1мплитуды и среднего значения выходного напряжения, соединенными с двумя выходами блока управления, к трем входё1м которого подключены, соответственно выходы регулятора температуры, рехулятора скорости изменения темпея рату1Ж1 и датчика напряжения, а к чет вертоич - выход регулятора частоты дугообразования, соединенного входом .с выходом датчика часто-сы дугообраэования . Ю СО О) СП

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5р Н 05 В 7/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕ ПЛЬСТВУ вЂ” I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

OO ÄÅËAÌ ИЗОБРЕТЕНИЙ 4 ОТКРЫТИЙ (21) 2813651/24-07 (22) 02.10.79 (46) 15 ° 06.83. Бюл. В 22 (72) A.Ð. Айзенштейн, Е.Л.Агрес, В.В. Кириченко, И.А.. Козловский, Н.Е. Сизова и В.В. Соломадин (53) 621.365.91(088.8) (56) 1. Патент Швейцарии В 349283, кл. 21 и 16/60, 1968.

2. Акцептованная заявка ФРГ

9 2606396. кл. Н 05 В 7/16, 1976. (54)(57) 1 УСТАНОВКА ДЛЯ ХИИИКО-.

ТЕРИИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ТЛЕЮЩИМ РАЗРЯДОМ, содержащая регулируемый источник питания, связанный выходом с разрядной камерой для размешения обрабатываемых изделий, датчик температуры изделий, выход которого соединен с входом регулятора температуры и входом датчика скорости изменения температуры, подключенного выходом к входу регулятора скорости..SU„„ 1023675 А изменения температуры, выходы обоих регуляторов связаны с входами источ. ника питания, и датчики напряжения источника. питания и частоты дугообразования, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества обработки и производительности установки, источник питания выполнен в виде источника .импульсного напряжения с двумя управляющими входами для раздельного регулирования ампли- . туды и среднего значения выходного напряжения, соединенными с двумя вы.ходами блока управления, к трем входам которого подключены, соответственно выходы регулятора температуры, регулятора скорости изменения темпе- I ратуры и датчика напряжения, а к чет. вертому - выход регулятора частоты дугообразования, соединенного входом ,с выходом датчика частоты дугообра эования.

1023б75

2. Установка по п.Т, о т л и.ч а ю:щ а я с я тем, что блок управления выполнен в виде узла выделения минимального сигнала, два входа которого служат указанными первым и вто- рым входами блока управления, а выход соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого подключен . к выходу узла определения окончания катодного распыления, вход которого служит третьим входом блока.управле« ния, первый выход коммутатора соединен с первым входом второго узла выделения минимального сигнала, второй вход которого служит четвертым

Изобретение относится к электротермии, а более конкретно к устройствам управления процессом обработки деталей с помощью тлеющего разряда. 5

Известно устройство химико-термиче с кол о бр абот ки дет ал ей с помощью тлеющего; разряда, которое содержит датчик возникновения дугового разряда, связанный с разрядной камерой, блок определения частоты дугообразования, быстродействующий выключатель и программный регулятор, связанные с управляемым источником питания.

В ходе обработки деталей энергия, подводимая к разрядной камере,изменяется в соответствии с видом и течением заданной программы. При возникновении дугового разряда источник отключается на время, достаточное для деионизации разрядного про- 20 межутка. В зависимости от частоты дугообразования программа может оставаться на достигнутом уровне,воз-. вращаться на предыдущую ступень или к исходному состоянию $1) .,25

Недостаток данного устройства заключается в том, что ход программы зависит только от .частоты дугообраэования и не учитывает скорости изменения температуры деталей, что 3О может привести к деформации деталей.

Известна установка для химикотермической обработки изделий с помощью тлеющего разряда, содержащая .регулируемый HcToeHHz питания, csa- 35 занный выходом с разрядной камерой для.размещения обрабатываемых изделий, датчик температуры изделий,выход которого соединен с входом регулятора температуры и входом датчика скорости изменения температуры, 40 подключенного выходом к входу регулятора скорости изменения температуры, выходы обоих регуляторов связавходом блока управления, а выход второго узла выделения минимального сигнала и второй. выход коммутатора служат выходами блока управления.

3. Установка по п;2, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что узел определения окончания катодного распыления выполнен в виде последовательно соединенных компаратора, к первому. входу которого подключен задатчик напряжения, и счетчика времени, причем входом узла служит второй вход компаратора, а выходом — выход счетчика времени. ны со входами источника питания, и датчики напряжения источника питания И частоты дугообразования p).

Недостатком этого устройства является невозможность проведения во многих случаях интенсивного катодного распыления, необходимого для ускорения очистки деталей и псиуучения равномерного. Упрочняющего слоя.

Это связано с тем, что тремя параметрами обработки: температурой, скоростью ее.изменения и частотой дугообразования управляют посредством изменения одной регулирующей величины-амплитуды напряжения питания. При этом могут возникать противоречия, не позволяющие проводить процесс катодного распыления. Так, для многих изделий выдержка напряжения питания на уровне, необходимом для проведения катодного распыления, обуславливает недопустимо боль- шую скорость их нагрева. Кроме того, за время катодного распы ения температура иэделий может возрасти выше заданной, что также недопустимо.Кроме того, устройство ограничивает возможность .оптимизации показателей качества регулирования частоты дугообразрвания, температуры деталей и скорости ее изменения, так как не имеет отдельного регулятора частота дугообразования, а регуляторы темпе;ратуры и скорости ее изменения имеют общие узлы, что не позволяет устанавливать оптймальные настройки по каждому параметру отдельно. целью изобретения является сокращение времени процесса и повыаение качестве обработки за счет проведения интенсивного катодного распыления и более качественного регулирования температуры, скорости ее изменения и частоты дугообразования, 1023675 амплитудой и средним значением вы. ходного напряжения регулируемого источника питания подключены ко входам управления регулируемого источника питания 1.

Блок управления амплитудой и средним значением выходного напряжения регулируемого источника питания (фиг. 2) состоит из первого. узла 11 выделения минимального сигнала, выходы которого соединены с выходами регуляторав температуры 7 и скорости ее изменения 8, а выход соединен с коммутатором 12, Выход коммутатора

12 соединен с первым входом второго узла.13 выделения минимального сигнала, второй вход которого соединен с регулятором частоты дугообразования 6, а выход соединен со входом управления по амплитуде выходного напряжения регулируемого источника питания 1. Второй выход коммутатора

12 соединен со входом управления, по среднему значению выходного напряжения регулируемого источника питания 1.

Управляющий вход коммутатора 12 соединен с узлом 14 определения окон чания режима катодного распыления, вход которого соединен с датчиком напряжения 10. Узел определения окончания режима катодного распыления (фиг. 3) состоит из компаратора 15» один вход которого соединен с датчиком напряжения разряда 10, второй вход соединен с задатчиком 16 напряжения катодного распыления, а выход через управляемый счетчик времени 17 соединен с управляющим входом коммутатора 12.

Установка работает следующим .образом.

На разрядную камеру 2 от регулиРуемого источника напряжения 1 подается регулируемое по амплитуде и по среднему значению напряжение. Источник может быть выполнен как регулируемый тиристорный выпрямитель с импульсно-Aa3oswM управлением. При этом амплитуда напряжения питания регулируется амплитудой напряжения управления,а среднееэначение -скважностью импульсов напряжения управления. Сигналы управления источником питания 1 вырабатываются регуляторами температуры 7, скорости ее изменения 8 и частоты дугообразования

6 в зависимости от сигналов, получаеьых от соответствующих датчиков: датчика температуры 4, датчика скорости изменения температуры 5, датчика частотя „цугообразования 3. Приэтом на стадии очистки и катодного .Распыления Регулирование частоты ду гообразования осуществляется изме: нением амплитуды питающего напряже ния, а температуры и скорости ее изменения - изменением скважности имЦель достигается тем, что источник питания выполнен в виде источни ка импульсного напряжения .с двумя управляющими входами для раздельного регулирования амплитуды и среднего .значения выходного напряжения, соеди. ненными с двумя выходами блока управления, к трем входам которого подклю-

-чены соответственно выходы регулятора температуры, регулятора скорости изменения температуры, и датчика напря- 10 жения, а к четвертому — выход регулятора частоты дугообразования, соединенного входом с выходом датчика частоты дугообразования.

Кроме того, блок управления вы- 1." полнен в виде узла выделения минимального сигнала, два входа которого служат указанйымй входами, а выход соединен с первым входом коммутатора, второй вход которого подключей к выходу узла определения окончания катодного распыления, вход которого служит третьим входом блока управления, первый выход коммутатора соединен с первым входом второго узла выделения минимального сигнала, второй вход которого служит четвертым входом блока управления, а выход второго узла выделения минимального сигнала и второй выход коммутатора служат выходами блока управления.

Узел определения окончания катодного распыления выполнен в виде последовательно соединенных счетчика времени и компаратора, к первому входу которого подключен задатчик напря-З5 жения, причем входом узла определения служит второй вход компаратора, а выходом — выход счетчика времени.

На фиг. 1 показана блок-схема установки иа фиг. 2 — блок-схема 40 блока управления амплитудой и сре1 ним значением выходного напряжения регулируемого источника питания; на фиг. 3 — блок-схема узла определения окончания режима катодного Распыле- 45 ни я.

Установка состоит из источника питания 1, регулируемого но амплитуде и среднему. значению его выходного напРяжения, связанного с разрядной камерой 2, к которой подключены своими входами датчик частоты дугообразования 3 и датчик температуры 4, связанный с датчиком скорости изменения температуры 5. Выходы этих датчиков подключены к соответствуккаим регуляторам: частоты дугообразования

6, температуры 7, скорости изменения температуры 8, вйходы которых подключены к блоку 9 управления амплитудой и средним значением выходного 60 напряжения регулируемого источника питания, управляющий вход которого соединен с выходом датчика напряжения 1, связанного с разрядной icaмерой 2. Выходы блока 9 управления

10236 пульсов питающего напряжения, причем регулирования осуществляется по мень: шему иэ сигналов регуляторов температуры 7 и скорости ее изменения 8., На стадии насыщения изменяется только амплитуда питающего напряжения, а скважность практически равна 1,0.

При этом; регулирование осуществляется по наименьшему из сигналов регуляторов температуры 7, скорос.ти ее изменения 8 и частоты дуго- 10 образования 6. Указанный алгоритм работы осуществляется при помощи блока управления амплитудой и средним значением выходного напряжения регулируемого источника пита- f5 ния 9, связанного с датчиком напряжейия 10.

Блок управления амплитудой и средним значением выходного напряжения регулиремого источника питания работает следующим образом. Сигналы от

2 регуляторов температуры 7 и скорости ее изменения 8 поступают на первый узел.выделения минимального сигнала ..11, с выхода которого наименьший из этих сигналов поступает на один иэ входов коммутатора 12, который управляется от узла определения окончания катодного распыления 14.

Причем, если катодное распыление не окончено., то на управляющем входе коммутатора сигнал равен логическому "0", и наименьший из сигналов регуляторов температуры 7 и скорости ее изменения 8 поступает на управляющий вход источника питания 35

1 по среднему напряжению, а сигнал от регулятора частоты дугообразования 6 через один иэ входов второй схемы выделения минимального сигнала

13 поступает на.управляющий вход ис- 4П точника питания 1 по амплитуде напряжения питания, при этом на другой вход второго узла выделения минимального сигнала 13 с коммутатора 12 поступает. сигнал, заведомо больший 4 сигнала с регулятора частоты дугообраэования 6..Если катодное распыление окончено, то на управляющем входе коммутатора сигнал равен логи75 6 ческой "1" и наименьший из сигналов регуляторов температуры 7 и скорости ее изменения 8 поступает на второй вход схемы выделения минимального сигнала 13, .на первый вход которой подан сигнал с регулятора частоты дугообраэования 6, при этом наименьший из .сигналов регуляторов температуры 7, скорости ее изменения

8 и частоты дугообраэования 6 поступает на вход управления источника питания 1 по амплитуде, а на вход по среднему значению поступает сиг.нал, обеспечивающий скважность, практически равную 1,0.

Узел определения окончания режима катодного распыления работает следующим образом. На входы компаратора

15 поступают сигналы с эадатчика.напряжения катодного распыления 16, и датчика напряжения 10. Если сигнал с датчика 10 больше сигнала с задатчика 16, то на выходе компаратора 15 сигнал равен логической "1" и он запускает счетчик времени 17, если.сигнал с датчика напряжения 10 меньше сигнала с задатчика напряжения катодного -распыления 16, то на выходе компаратора 15 сигнал равен логическому

"0" и счет времени катодного распыления,приостанавливается. После заполнения счетчика времени 17 сигнал на

его входе изменяется с логического, ".0" на логическую "1", при этом происходит переключение коммутатора 12.

Использование предлагаемого устройства для автоматического управле-, ния процессом обработки деталей сильноточным тлеющим разрядом, позволяет по сравнению с известными устройствами сократить время обработки изделий и повысить качество обработки, в частности улучшить равномерность упрочняющего споя по поверхности изделий за счет более интенсивного катодного распыления при повышенном напряжении разряда и более качественного регулирования температуры иэделий, скорости ее изменения и частоты дугообразования.

1023675 к7.

Фиг.2

Составитель О. Турпак

Техред С.Мигунова Корректор Г. Огар

Редактор Л. Повхан

Заказ 4243/51 Гираж 845 Подписное

ВНИИПИ ГосУдарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий, 113035, Москва, й-35, Раушская наб., д. 4/5

ЮЮ

Филиап OllO "Патент", г. Уигород, ул. Проектная, 4