Устройство для контроля процесса химической обработки металла Советский патент 1986 года по МПК G01B7/06 G01N7/14 

Мзобретение относится к иямернтельиой технике и может быть использовано для контроля химических и -электрохимических процессов, Цель изобретения - распшренис диапазона измерений контролируемого па раметра путем его дискретизации. На чертеже изображено устройство для контроля процесса химической обработки металла, Устройство содержит ванну 1 с раствором 2, обрабатываемЗТо деталь 3s эталонную деталь 4. размегаеннуго под газосборником 5;, с которым в его верхней части соединена дренажная трубка6, верхняя часть которой снабжена электроклапаном 7, а нижняя его часть выполняет функции датчика верхнего уровня раствора внутри газосборника 5. В верхнюю часть газосборника 5 вмонтиронан датчик 8 нижнего уровня, выполненный в виде стержня, который, как п дренажная трубка б, изготовле из злектропро-водного материалаS причем стержень и трубка злектрически изолированы друг- от друга, 8 механически соединен с корпусом газосборника 5з а также мо жет быть выполнен с возмо;кностью п ремещения и фиксации поло:.кения. Верх няя часть датчика 8, расгголох енная над газосборником 5 спаб;кена шкалой 9с делениями,. Датчик 8 через первь1Й усилитель 10и элемент НЕ 11 связан с S-входо триггера 12, а трубка 6 чере; второ усилитель 13 с R-входом тригггра 2, прямой выход которс)го -через управляемый ключ 1 i- электр-Чески связан с электрокпаланоьт 7-. Пр мой выход три1гера 12 через счетный вход счетчика )5 и отyльcoн связан с индикатором 16, В варианте устройства нрямой выход триггера 12 подключен к счетном входу счетчика 15 импульсов с переменным козффициентом деления, управ ляющий вход которого соединен с зых дом блока 17 задания параметра, а выход - с индикатором 16, Устройство работает следующим об разом „ В исходном состоянии газосборник 5 погружен в раствор 2, электроклапан 7 закрыт и раствор внутри газосборника 5 находится rta ypoBiie. нижн го конца трубки 6, Это состояние обеспечиваечся принуп,,ным открытием г лектрок.иапана 7 пя время погружения газсзсборнича 5 и раствор 2, чтобы воздух из его возможность выхоца через дренажную трубку 6 (oFia же датчик верхнего Уровня) в пронес е погружения в раствор 2 , В примерах ислользчют схемъг первого 10 и второгЭ 13 усилите.чей J- с выходками,, триггера 1 2 RS-ти-па с инверсным управлением. В исходном состоянии датчики верхнего и нижнего уровней находятся в электрическом кон акте с р г с; т во ром внутри газосборника 5. Позтому на ;-входе триггера 12 - сг-гнал на о-входе благодаря тталичию элемента НЕ 11 - скгмал 1 c rTCiFHMe трИ1 ера 12 TjiKOTio, о ня его ппямом оыходе пркс-утствлет суПнал О,Вследствие этого упра ;ляемь Й тглюч -: и электрок: ап;:п 7 гаходя1-ся в,закрьпом соетояш1К. При nrt-ieniernu-j зта.1ОН1ЮЙ .потали f; поп, газсеПор) 5 с ее поверхности -за счет фотес;5Ния хим ической реакпяи начинаеч бурное выделение нузырьков газа (водорода)5 который, накаг.ливаясь п полости газосбррпика 5) вытесняет раствор из него, ilpp; olpfciiie датчика верхнего уровня трубки б от riciBCpxrfocTH раст яоэа на Н-вход Tp:irre;K:i 12 через второй усилт-гге.пь i 3 поступает сигнал 1, который не изменяет состояние триггера 12, При /дальнейшем понижении уровня раствоза наступает мсмчент отпыва датч1-1ка 8 чижпого уоовня; в результате которо о ма f-нход триггЕфа 12 через перчый усилите.ль 10 и элемент Ш. И, поступает сигнал О, и он дтереходит в дпу:ое vc гОйчивое состояние, при котспюм не его прямом )зыход,е появляР:ч.:я Сгтггтал I, который открывает ключ 14 и далее з.г е к тр о к л аи а н 7 , В иезулт/гате с.рарлннания водорода через д.ре1;ажны:у канал в трубке 6 уровень растчора гкачинает снова лоднихаться вверх до тех пор, пока с яим не входит в эгчэктричсский контакт трубка 6, На A-B iOfie триггера 12 снова ноявляс1-( я сигнал О и он возвращается в исходное состояние. В дальнейшем ог1 1санный прон.есс периодически циклами повторяется, Количество циклов ретистрируется счетчиком 15 импульсо; и отображается нифровым индикатором 16, 3 Во втором варианте количество циклов также регистрируется счетчиком 15 импульсов, но с цеременным коэффициентом деления. Это позволяет вести процесс контроля обработ ки детали с заранее заданной программой, определяемой блоком 17 задания , параметра, выполнение которой фиксируется игадикатором 16. Таким образом, второй вариант устройства ориентирует на использование его в автоматизированных системах контроля процесса. Датчик 8 нижнего уровня выполнен а возможностью перемещения и фи сации положения, его верхняя часть, расположенная над газосборником 55 снабжена шкалой 9 в связи с тем, чт химической обработке подвергается значительный ассортимент деталей с различными параметрами глубишз фрезерования или нанесения на них галь ванических покрытий разной толпшны. Вследствие этого размеры эталонной пластины также будут варьировать в широких пределах, а это значит, что количество водорода, выделяемого в ходе реакции, также будет различным и для сохранения приемлемых метроло гических характеристик устройства в широком диапазоне измерений контролируемого параметра, каковым являет ся объем (или вес) газа, целесообразно в него ввести регулировку дискретности. В этом случае шкала 9 да чика 8 нижнего уровня может быгъ выполнена в единицах объема газа, заключенного между обоими уровнями. Пример 1. При химическом фре зеровании детали из алюминия (ат.м. 27, плотность ( Р) 2,7 г/см-), процесс фрезерования ведется в соответ ствии с уравнением 2Al+6NaOH 2NaA10j , Из уравнения следует, что 2 г-моль алюминия соответствует 3 г-моль водорода (ат.м. 1,008, Р 89882-10 г/с или 89882 10 г/л). Путем математических преобразова НИИ, вытекающих из уравнения процес са, и параметров входящих в него эл ментов (А1 и Н) имеют q л iL- L где Р - количество водорода, выделяющееся в процессе химиче 9 кой реакции между метал.1им эталонно летзли и раствором, г; площадь эталонной пластины, участв то1г,ая в химической реакции, см ; TOjmnnia этапонной детали, см; коэффициент пропори 1юнальности, получаемьгй из уравнения xи п чecкoй реакции 2 ат.м. Х3,307. Пример 1а. Предположим, требуется произвести химическое фрезерование детали (или части ее) из алю на глубину 1 ьгм. Выбирают площадь эталонной детали, например 10 cNr , а ее толщину - требуемой глубины обработки детали d 0,1 см. По приведенной формуле определяют весовое количество водорода, которое выделяется в процессе реакции, Р ),3024 иг или в ед.об. ,36 л. Процесс квантования контролируемого параметра характеризуется дискретиостыг л, которую выбирают в зaвиcи iocт 1 от требуемой точности обработки детали, При выборе ,01 л счетчики имп -льсов первого и второго вариантов устройства зарегистрируют -Я 336 им1ульсов в npoiecce всего времени контроля, прид 0,1 л 33 импульса, а при л - всего 3 и myльca. Точность контроля процесса обработки различна и составляет: в перг вом случае 0.3, во втором 3 и в третьем 30%. П р и м е р 2. При нанесении на обрабатываемлто детапь слоя никеля заданной толщины (ат.м. 59, Р; 8,9 г/см ) процесс ведется в соответствии с уравнением химической реNiFO,+2KpF rC +2H O at+2H ГО + +H,rC),. Проведя аналогичные расчеты,подучают. где К - коэффициент пропорциональ ности, получаемый из уравнения химической реакции к Ci 3,288. N: 2ат.м. 5 П р н м е р 2о. Произподят контроль процесса нанесения никеля тол шиной 100 мкм. Выбирают шготадь этя лонной детали, например см , Толщина эталонной детали d имеет произвольное значение, поэтому в фо мулу для Р подставляют вместо d, требуемое значение толщины покрытия Определяют количество водорода, которое выделяется в процессе реакции 3,04 г. Это количество соответствует объему водорода ,8 л При выборе ,01 л счетчики импульсов первого и второго вариантов устройства зарегистрируют -- 3380 импульсов в процессе всего времени контроля; при ,1 л 338 импульсов а при л - всего 33 импульса.Соответственно точность контроля процесса обработки также различна, как и в первом примере, и составляет: в первом случае 0,03, во втором 0,3 и в третьем 3%. . Таким образом, предлагаемое техническое решение отвечает поставленной цели - расширение диапазона измерений контролируемого параметра путем его дискретизации. Формула изобретени 1. Устройство для контроля процесса химической обработки металла, преимущественно в ванне с раствором е помещенными в ней обрабатываемой и эталонной деталями, снабженное газосборником с установленной в его верхней части трубкой, отлича ющееся тем, что, с целью расширения диапазона измерений контролируемого параметра путем его дис996крртизации, оно снабжено двумя усилителями, триггером, элементом НЕ, счетчиком, ключом-индикатором, датчиком нижнего уронНя раствора и злектроклапаном, причем электроклапан установлен в трубке, датчик нижнего уровня раствора и трубки злектрически соединены с входами соответственно первого и второго усилителей, первого усилителя через элемент НЕ соединен с S-входом триггера, а выход второго усилителя соединен с R-входом триггера, выход которого соединен через счетчик импульсов с индикатором и через ключ - с электроклапаном. 2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что.датчик нижнего уровня выполнен в виде стержня из электропроводного материала и закреплен в верхней части газосборника. 3.Устройство «о пп. 1 и,2, о тлич ающее ся тем, что датчик нижнего уровня выполнен с возможностью перемешения в вертикальном направлении и фиксации его положения, а верхняя часть его расположена вне газосборника и снабжена шкалой. 4.Устройство по п. 1, о т л ичающееся тем, что трубка выполнена из электропроводного материала. . 5.Устройство по п. I, отличающееся тем, что счетчик выполнен с переменным коэффициентом деления. 6.Устройство по пп. I и 2, отличающееся тем, что стержень и трубка электрически изолированы друг от друга.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля химических и электрохимических процессов. Цель изобретения - расширение диапазона измерений контролируемого параметра путем его дискретизации. Существо изобретения заключается в том, что в ванну с раствором помещают обрабатываемую и эталонную детали. Процесс химической обработки контролируется по количеству газа, выделяющегося из эталонной детали 4. Газ накапливается в верхней части газосборника 5 и вытесняет раствор из него. Изменение уровня раствора в газосборнике фиксируется датчиком 8 нижнего уровня и датчиком верхнего уровня, выполненным в виде трубки 6, расположенной в верхней части газосборника. При вытеснении раствора газом до уровня расположения датчика 8 открывается клапан 7 на трубке 6 и газосборник наполняется раствором. Количество срабатываний клапана 7 с отображает процесс химической обра ботки детали и фиксируется счетчиком 15 и индикатором 16. Периодичность работы клапана 7 и счетчика 15 определяет дискретизацию контролируемого параметра. 5 з.п. ф-лы, I ил.