Установка для термической обработки изделий и полуфабрикатов Советский патент 1991 года по МПК C21D11/00 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к конструкциям устройств для термической обработки полуфабрикатов и изделий из

стареюпщх алюминиевых сплавов .с непрерывным контролем фактической степени распада твердого раствора.

Известна печь для термической об работки полуфабрикатов из алюминиевых сплавов, содержащая футерованный корпус печи, нагревательные элементы и футерованную подъемную крьшпсу, через которую внешними подъемными устройствами производят загрузку печи. Образцы-свидетели укладывают сверху на садку полуфабрикатов.

Недостатком печи является то, что использование старения полуфабрикатов с образцами-свидетелями приводит к нарушению теплового режима работы печи при извлечении образцов через открываемую крьшхку печи.

Наиболее близкой к изобретению является установка для изотермической обработки изделия и полуфабрикатов из сплавов на основе железа, содержащая печь для регламентированного нагрева iполуфабрикатов, устройство их загрузки с блоком управления и блок измерения электросопротивления полуфабриката. С помощью блока измерения электросопротивления фикЬируют начало и конец структурного (аустенитного) превращения при изотермической выдержке.

Недостатком известной установки является низкая надежность контроля, приводящая к нестабильности механических свойств полуфабрикатов в случае старения алюминиевых сплавов, обусловленная тем, что конец превращения при старении четко не выражен. В этих условиях момент превращения старения делается неопределенным, что не позволяет прекращать старение на требуемой стадии распада твердого раствора.

Целью изобретения является повышение точности контроля уровня механических свойств полуфабрикатов.

Поставленная цель достигается тем, что установка для термической обработки изделий и полуфабрикатов снабжена блоком измерения температуры полуфабрикатов, блоком определения относительной скорости изменения электросопротивления полуфабриката, двумя блоками сравнения, блоком определения знака относительного ускорения изменения электросопротивления полуфабриката, блоком совпадения, блоком задания относительной скорости изменения электросопротивления полуфабриката и блоком задания температуры полуфабриката, при этом вьтход блока измерения электросопротивления полуфабриката соединен с первым входом блока определения относительной скорости изменения электросопротивления, знаковый выход которого соединен с первыми входами блока совпадения и блока определения знака относительного ускорения изменения электросопротивления, второй вход которого соединен с выходом абсолютного значения блока определения относительной скорости изменения электросопротивления и с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока задания относительной скорости изменения электросопротивления, выход блока измерения температуры полуфабриката соединен с первым входом второго блока сравнения выход блока задания температуры соединен с вторым входом второго блока сравнения,выход которого соединен с вторым входом блока определения относительной скорости изменения электросопротивления, с третьим входом блока определения знака относительного ускорения изменения электросопротивления и вторым входом блока совпадения, выход блока определения знака относительного ускорения изменения электросопротивления соединен с третьим входом блока совпадения, четвертый вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, а выход блока совпадения соединен с входом блока управления устройством загрузки полуфабрикатов.

Благодаря введению в схему установки блоков определения относительно скорости и знака относительного ускорения изменения сопротивления полуфабриката установка позволяет устранить неопределенность в определении момента окончания старения.

На фиг, 1 представлена схема установки; на фиг. 2 - график изменения электросопротивления полуфабрикатов из алюминиевых сплавов при их старении; на фиг. 3 - кривые изменения электросопротивления для двух образцов листов из алюминиевого сплава Д16; на фиг. 4 - кривые изменения электросопро;гивления для полуфабрикатов из двух алюминиевых сплавов fll6; на фиг.5 - блок-схема определения

знака относительного ускорения изменения электросопротивления полуфабриката .

Установка содержит печь 1 для нагрева изделий и полуфабрикатов 2 и выдержки их при заданной температуре, устройство 3 загрузки полуфабрикатов с блоком 4 управления, блок 5 измерения электросопротивления R полуфабриката, блок 6 определения относительной скорости изменения электросопротивления полуфабриката Vg

1 dR . - зд блок 7 определение знака

относительного ускорения измерения электросопротивления полуфабриката

sign(27v.-% , блок 8 совпадения, блок 9

и if

задания относительной скорости изменения электросопротивления полуфабриката (V) зад., блоки 10 и 11 сравнения, блок 12 задания температуры полуфабриката и блок 13 измерения температуры полуфабриката. При этом выход блока 5 измерения электросопротивления соединен с первым входом блока 6 определения относительной скорости изменения электросопротивления, который имеет два выхода: сигнал первого выхода отражает знакУ), т.е. сигнал соответствует функции sign(V() сигнал второго выхода пропорционален абсолютной величине , т.е. пропорционален /V(/. Знаковый выход блока 6 соединен с первыми входами блока 8 совпадения и блока 7 определения знака относительного ускорения изменения электросопротивления полуфабриката, второй вход которого соединен с выходом абсолютного значения блока 6 определения относительнойскорости изменения электросопротивления и с первым входом блока 10 сравнения. Второй вход блока Ю сравнения соединен с выходом блока 9 задания относительной скорости изменения электросопротивления полуфабриката (V) зад. Два выхода блока 11 сравнения соединены с выходами соответственно блока 12 задания температуры полуфабриката и блока 13 измерения температуры полуфабриката. Выход блока 11 сравнения соединен с вторым входом блока 6 и третьим входом блока 7. Выходы блоков 10 и 11 сравнения соединены соответственно с четвертым и вторым входами блока 8 совпадения. Выход блока 7 определения знака относительного ускорения

изменения электросопротинлония соединен с третьим входом блока 8 совпадения, пыход которого соединен с блоком 4 управления, устройством 3 загрузки полуфабрикатов 2 в печь 1.

Блок 7 определения знака относительного ускорения изменения электросопротивления полуфабрикат-а может быть выполнен по схеме, представленной на фиг. 5, В атом случае он содержит ключ 14, субблок памяти 15, заторможенные мультивибраторы 16 и 17, компаратор 18 и логический элемецт И 19.

Установка работает следующим образом.

Полуфабрикат 2с укрепленными в нем подводящими проводами от блока 5 определения электросопротивления температуры полуфабриката помещают в устройстве 3 загрузки полуфабрикатов и вдвигают в рабочее пространство нагретой печи 1,

В блоке 9 задания относительной скорости изменения электросопротивления задают абсолютную величину

1 / dR / - / -гл / относительной скорости.изйзменсния электросопротивления полуфабриката, при достижении которой следует заканчивать процесс старения, В блоке 12 задания температуры задают номинальную температуру старения Тц, при которой определяют относительную скорость изменения электросопротивления полуфабрикатов, i

На фиг. 2 представлен график изменения электросопротивления полуфабрикатов из алюминиевых сплавов при их старении.

При нагреве полуфабриката в период А происходит увеличение его электросопротивления. Блок 5 определяет электросопротивление полуфабриката R и вьщает пропорциональный сигнал на вход блока 6, который выполняет функциональные операции /-;д|и

sign(Vj5), т.е определения абсолютной величины относительной скорости изменения электросопротивления и знака этой скорости соответственно,Сигнал знакового выхода блока 6 отличен от нуля, если . Чтобы исключить влияние температурного изменения электросопротивления работа блоков 6, 7 и 8 разрешается сигналом с выхода блока 11 сравнения, который будет от личен от нуля, если измеряемая блоком 13 температура полуфабриката Т .будет равна заданной номинальной тем пературе старения Тц. Блок 7 по абсолютной величине относительной скорости изменения электросопротивления и ее знаку определя ет знак относительного ускорения изменения электросопротивления и вьщае сигнал, отличный от нуля, трлько в случае положительного ускорения, т.е dYS.Q d- Из сказанного понятно, что блок 8 совпадения может выдать сигнал тол ко в период В, когда знак относительной скорости изменения электросопротивления будет отрицательным, т.е. сигнал знакового выхода блока будет отличен от нуля и знак относительного ускорения изменения электросопротивления будет положительным т.е. вьссодной сигнал блока 7 будет отличен от нуля. Однако при наличии указанных сиг налов, блок совпадения 8 вьщает сигнал только в момент, когда на его входах будут присутствовать и сигнал равенства с блока 11 сравнения и сигнал с блока Ю сравнения, равенства измеренного значения заданному значению относительной скорости изме нения электросопротивления. Заданное значение относительной скорости изменения электросопротивления, при достижении которого прекр щают старение полуфабриката, рекомен дуется в пределах (3,0-0,5) Ю При наличии всех входных сигналов блока 8 совпадения сигнал с его выхода поступает в блок 4 управления загрузочным устройством 3, которое по этой команде производит выгрузку полуфабриката 2 из печи 1. На фиг. 3 представлены кривые изменения электросопротивления для дву образцов листов из алюминиевого спла ва Д16 разных размеров (R и Rg.), состава, %: 4,33 медь, 1,51 магний, 0,65 марганец, остальное алюминий и примеси, в процессе старения при 195С. Видно, что относительная скорость изменения электросопротивления не зависит от геометрических размеров полуфабриката. Максимум прочностных свойств имеет место при значении ,5-10 1/мин. На фиг. 4 представлены кривые изменения электросопротивления для полуфабрикатов из двух алюминиевых сплавов Д16 состав № 1, %: 3,98 медь, 1,68 магний, 0,8 марганец. Состав № 2, %: 4,8 медь, 1,8 магний, 0,77 марганец, в процессе старения при 195С, а также кривые изменения прочностных свойств при комнатной температуре. Видно, что максимум прочностных свойств также соответствует /%)1,5ИО 1/мин. Следовательно, изменение величины при старении не зависит от вида полуфабриката и химического состава сплава. Прекращение старения полуфабрикатов при величине /Vj{/ 1,5x Х10 1/мин позволяет повысить надежность контроля и получить стабильные значения механических свойств для полуфабрикатов из этих сплавов: предел прочности 46-47 кг/мм, предел текучести 37-38 кг/мм. Старение полуфабрикатов в извес тной установке для термической обработки изделий.и полуфабрикатов, не позволяет получать изделия с стабильными механическими свойствами, так как установка не позволяет регламентировать конец старения по абсолютной величине электросопротивления материала, которая зависит от размеров изделия. Как видно из фиг. 4 прекращение старения при величине ,0067 Ом для сплава № 1 приводит к свойствам - предел прочности 40 кг/мм, предел текучести 30 кг/мм, а для сплава № 2 предел прочности 47 кг/мм, предел текучести 38,5 кг/мм, т.е. надежность контроля низкая и свойства нестабильны, что может приводить к браку. Следовательно, изобретение обеспечивает больпгую точность контроля, о чем свидетельствует стабильность механических свойств полуфабрикатов различных составов. Таким образом, в установке путем введения блоков контроля относительной скорости изменения электросопротивления удается проявить стабильные максимальные механические свойства после старения и тем самым в пять раз снизить брак.

fPU8. 2

Rffff, Ом

Я/

/

X

ii6

/f.

70

44

6в

9 Vn10 1/мин

2

66

0

6ft

38

л bo,2t r/MMa

Ъъ

О

f,%

ff

Q

36

32

7

2В

Ко

20

Ч

15

10

УСТАНОВКА ДЛЯ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЗШ И ПОЛУФАБРИКАТОВ, содержащая печь для регламентированного нагрева изделий и полуфабрикатов, устройство их загрузки с блоком управления и блок измерения электросопротивления полуфабрикатов, о тличающаяся тем, что, с целью повьшения точности контроля уровня механических свойств полуфабрикатов, она снабжена блоком измерения температуры полуфабрикатов, блоком определения относительной скорости изменения электросопротивления полуфабриката, двумя блоками сравнения, блоком определения знака относительного ускорения изменения электросопротивления полуфабриката, блоком совпадения, блоком з,адания относительной скорости изменения электросопротивления полуфабриката и блоком задания температуры полуфабриката, при этом выход блока измерения электросопротивления полуфабриката соединен с первым входом блока определения относительной скорости изменения электросопротивления, знаковый выход которого соединен с первыми входами блока совпадения и блока определения знака относительного ускорения изменения электросопротивления, второй вход которого соединен с выходом абсолютного значения блока определения относительной скорости изменения электросопротивления и с первым входом первого блока сравнения, второй вход которого соединен с выходом блока задания относительной скорости изменения электросопротивления, выход блока измерения температуры полуфаб риката соединен с первым входом второго блока сравнения,выход блока за(Л дания температуры соединен с вторым входом второго блока сравнения, выход которого соединен с вторым входом блока определения относительной скорости изменения электросопротивления, с третьим входом блока определения знака относительного ускорения изменения электросопротивления и втоо о рым входом блока совпадения,выход блока определения знака относительного ускорения изменения электросоот противления соединен с третьим входом О5 блока совпадения, четвертый вход которого соединен с выходом первого блока сравнения, а выход блока совпадения соединен с входом блока управления устройством загрузки полуфабрикатов .

1.8 2.0 2,2 2.it 2,6 2,8 Lgf, мин

т 225 056 8551365

f, мин Pus. 3

Ом

180 20 615900 13вО Фиг. 4

Ук10, 1/мин

ff мин

tgn(Vp)

fPue. 5