Установка для химико-термической обработки изделий тлеющим разрядом Советский патент 1983 года по МПК H05B7/16 

2. Установка по п.Т, о тли ч а ю щ а я с я тем, что блок управления выполнек @ виде узла выделения минимального сигнала, два входа которого служат указанными первым и вторым 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 управления, первый выход коммутатора соединен с первым входом второго узла выделения минимального сигнала, второй вход которого служит четвертым

входом блока управленияj а выход второго узла выделения минимального сигнала и второй выход коммутатора служат выходами блока управления.

3. Установка по ni2, отличают 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.

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 темпе- я рату1Ж1 и датчика напряжения, а к чет вертоич - выход регулятора частоты дугообразования, соединенного входом .с выходом датчика часто-сы дугообраэования. Ю СО О) СП

Изобретение относится к электротермии, а более конкретно к устройствам управления процессом обработки деталей с помощью тлеющего разряда. Известно устройство химико-терми ческой обработки деталей с помощью тлеющего, разряда, которое содержит датчик возникновения дугового разря да, связанный с разрядной камерой, блок определения частоты дугообразо ва.ния, быстродействующий выключател и программный регулятор, связанные 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 промежутка. В зависимости от частоты дугообразования программа может оставаться на достигнутом уровне,возвращаться на предьщущую ступень или к исходному состоянию l . Недостаток данного устройства заключается в том, что ход программы зависит только от частоты дугооб разования и не учитывает скорости изменения температуры деталей, что может привести к деформации деталей Известна установка для химикотермической обработки изделий с помощью тлеющего разряда, содержаща регулируемый источник питания, связанный выходом с разрядной камерой для размещения обрабатываемых изделий, датчик температурь изделий,выход которого соединен с входом регулятора температуры и входом датчика скорости изменения температуры подключенного выходом к входу регулятора скорости изменения т.емперату ры, выходы обоих регуляторов связаны со входами источника питания, и датчики напряжения источника питания и частоты дугообразования рЗ Недостатком этого устройства является невозможность проведения во многих случаях интенсивного катодного распыления, необходимого для ускорения очистки деталей и получения 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 большую Скорость их нагрева. Кроме того, за время катодного распыления температура изделий 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 дугор бразования, а регуляторы темпе:ратурыи скорости ее изменения имеют общие узлы, что не позволяет устанавливать оптимальные настройки по каждому параметру отдельно. . Целью изобретения является сокращение времени процесса и повышение качестве обработки за счет проведения интенсиЪного катодного распыления и более качественного регулирования температуры, скорости ее изменения и частоты дугообразования. Цель достигается тем, что источник питания выполнен в виде источника импульсного напряжения .с двумя управляющими входами для раздельного регулирования амплитуды и среднего значения выходного напряжения, соеди ненными с двумя выходами блока управ ления, к трем входам которого подклю чены соответственно выходы регулятора температуры, регулятора скорости изменения температуры, и датчика напря жения, а к четвертому - выход регуля тора частоты дугообразования, соединенного входом с выходом датчика час тоты дугообразования. Кроме того, блок управления выполней в виде узла выделения минимального сигнала, два входа которого служат указанйыми входами, а выход соединен с первым входом коммутатора второй вход которого подключей к выходу узла определения окончания като ного распыления, вход которого служи третьим входом блока управления, пер вый выход коммутатора соединен с пер вым входом второго узла вьщеления лмнимального сигнала, второй вход которого служит четвертым входом бло ка управления, а выход второго узла выделения минимального сигнала и вто . рой выход коммутатора служат выходам блока управления. Узел определения окончания катодного распыления иаполнён в виде последовательно соединенных счетчика времени и компаратора, к первому вхо ду которого подключен задатчик напря жения, причем входом узла определения служит второй вход компаратораj а выходом - выход счетчика времени. На фиг. 1 показана блок-схема установкиI на фиг. 2 - блок-схема блока управления амплитудой и средним значением выходного напряжения регулируемого источвдка питания; на фиг. 3 - блок-схема узла определения окончания режима катодного распылеУстановка состоит из источника пи тания 1, регулируемого по 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 дат чиков подключены к соответствуииаим регуляторам; частоты дугообразования б, температуры 7, скорости изменения температуры 8, выходы которых подключены к блоку 9 управления ешплитудой и средним значением выходного напряжения регулируемого источника питания, управляющий вход которого соединен с выходом датчика напряжения 1, связанного с разрядной камерой 2. Выходы блока 9 управления амплитудой и средним значением выходного 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 сигнг1ла, выходы которого соединены с выходами регуляторов 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. Втсфой выход коммутатора 12 соединен со входом управления , по среднему значению выходного напряжения регулируемого источника питания 1. Управляющий вход коммутатора 12 соединён с узлом 14 определения окончания режима катодного распыления, вход которого соединен с датчиком напряжения 10. Узел определения окон чания 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 регулируе1«лй тиристорный выпрямитель с импульсно-фазовым управлением. При этом амплитуда напряжения питания регулируется амплитудой напряжения управления,а среднее значение -скваж-. ностью импульсов напряжения управления. Сигналы управления источником питания 1 вырабатываются регуляторами температу1 л 7, скорости ее изменения 8 и частоты дугообразования б в зависимости от сигналов, получаемьк от соответствующих датчиков: датчика температуры 4, датчика скорости изменения температуры 5, датчика частохы-Дугообразования 3. Приэтом на стадии очистки и катодного распыления регулирование частоты дугообразования осуществляется изменением амплитуды питающего напряжения, а температуры и скорости ее изменения - изменением скважности имульсов питающего напряжения, причем егулирования осуществляется по мень ему из сигналов регуляторов темпе- . атУры 7 и скорости ее изменения 8., На стадии насыщения изменяется только амплитуда питающего напряжения, а 5 скважность практически равна . При этом. регулирование осуществяется по наименьшему из сигналов регуляторов температуры 7, скорости ее изменения 8 и частоты дуго- Ю образования 6. Указанный алгоритм работы осуществляется при помощи блока управления амплитудой и средним значением выходного напряжения регулируемого источника пита- 15 ния 9, связанного с датчиком напряжения 10.

Блок упр.авления амплитудой и средним значением выходного напряжения регулиремого источника питания работа- 2Q ет следующим образом. Сигналы от регуляторов температуры 7 и скорости ее изменения 8 поступают на первый узел выделения минимального сигнала 11, с выхода которого наимень- , ший из этих сигналов поступает на : один из входов коммутатора 12, который управляется от узла определения окончания катодногораспыления 14. Причем, если катодное распыление не окончено, то на управляющем входе 30 коммутатора сигнал равен логическому О, 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 из входов второй схекн выделения минимального сигнала 13 поступает на управлякадий вход ис- 40 точника питания 1 по амплитуде напряжения питания, при этом на другой вход второго узла выделения минимального сигнала 13 с коммутатора 12 поступает сигнал, заведомо бдльюий .с сигнала с регулятора частоты дугообразования 6..Если катодное распыление окончено, то на управляющем . входе коммутатора сигнал равен логической 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 дугообразования 6, при этом наименьший из сигналов регуляторов температуры 7, скорости ее изменения 8 и частоты дугообразования б поступает на вход управления источника питания 1 по амплитуде, а на вход по среднему значению поступает сигнал, обеспечивающий скважность, практически равную 1,0.

Узел определения окончания режима катодного распыления работает следующим образом. а входы компаратора 15 поступают сигналы с задатчика.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 О и счет времени катодного распыления .приостанавливается. После заполнения счетчика времени 17 сигнал на его входе изменяется с логического., VO на логическую 1, при этом происходит переключение коммутатора 12.

Использование предлагаемого устройства для автоматического управле7 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 слоя по поверхности изделий за счет более интенсивного катодного распыления при повышенном напряжении разряда и более качественного регулирования температуры изделий скорости ее изменения и частоты дугообразования .

Klff

jj

Kli

IS

Фиг.-}