一種自動控制爐內氣氛的真空滲碳爐制造技術

本實用新型專利技術涉及一種自動控制爐內氣氛的真空滲碳爐，真空滲碳爐包括用于反應室(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)與反應室(4)連接內，計量裝置(7)設置在供氣管道上，計量裝置(7)用于調節供氣管道并計算氣體通入時長和進氣量，氣氛測量裝置(2)測量真空滲碳爐內的氣體組分，將測量結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)以調節爐內氣氛，直到工件表面富化率達到設定要求。與現有技術相比，本實用新型專利技術具有計算簡單、實時調節、適用范圍廣的優點。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種真空滲碳爐，尤其是涉及一種自動控制爐內氣氛的真空滲碳爐。
技術介紹
真空滲碳爐是對金屬工件進行各種熱處理工藝的工業爐，要求較嚴格地控制爐溫和爐內氣氛組分。目前熱處理行業市場上的真空滲碳爐爐內氣氛是沒辦法自動控制的，只能根據滲碳溫度、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的表面吸碳量，計算出執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驗基礎上的“飽和值調整法”，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部擴散達到目標要求值。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量，也就是說每爐工件參數有變化，就需要重新計算滲碳時間、擴散時間，從而產生不同滲碳工藝。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的氣體組分發生變化，控制裝置是不能參與調整的，這樣就造成了熱處理品質的重復性不穩定。雖然國外有開發出相應的計算軟件，這個軟件也只是代替計算過程，減少工藝人員的勞動強度，不能對爐內的氣氛實時控制。
技術實現思路
本技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種能精確調節爐內氣氛，以達到實時控制爐內的富化率的自動控制爐內氣氛的真空滲碳爐。本技術的目的可以通過以下技術方案來實現：一種自動控制爐內氣氛的真空滲碳爐，包括用于放置工件的反應室、分別與反應室連接的真空泵組和供氣管道，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室連接，所述的計量裝置設置在供氣管道上，計量裝置用于調節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，氣氛測量裝置測量反應室內的氣體組分及相對含量，將測量結果實時傳送給控制裝置，控制裝置根據測量結果和計量裝置的數據計算工件表面的實時富化率，并控制計量裝置以調節爐內氣氛，直到工件表面富化率達到設定要求。所述的氣氛測量裝置包括多個設置在反應室與真空泵組之間的氣氛測量探頭。所述的反應室設有加熱裝置，所述的加熱裝置環繞工件設置。所述的控制裝置分別與加熱裝置和真空泵組連接，自動控制加熱和抽真空。所述的加熱裝置包括加熱棒。所述的計量裝置包括相互連接的管道閥門和質量流量計。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。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電腦。與現有技術相比，本技術具有以下優點：(1)通過設置氣氛測量裝置和計量裝置，獲得爐內氣體組分、含量以及氣體通入時長，從而利用控制系統計算工件表面的實時富化率，并根據實時富化率對供氣管道進行調節，實現控制爐內的富化率的實時調節。(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。(3)采用控制裝置向計量裝置發送指令來控制進氣量，調節精度高，具有良好的實時性。(4)多個氣氛測量探頭設置在真空滲碳爐與真空泵組之間，測量值準確可靠。附圖說明圖1為本實施例真空滲碳爐的結構示意圖；附圖標記：1為真空泵組；2為氣氛測量裝置；3為控制裝置；4為反應室；5為加熱裝置；6為目標工件；7為計量裝置。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本技術進行詳細說明。本實施例以本技術技術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，但本技術的保護范圍不限于下述的實施例。實施例1如圖1所示，一種自動控制爐內氣氛的真空滲碳爐，包括用于放置目標工件6的反應室4、分別與反應室4連接的真空泵組1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與反應室4連接，計量裝置7設置在供氣管道上，計量裝置7用于調節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)；氣氛測量裝置2測量反應室4內的氣體組分及相對含量，將測量結果實時傳送給控制裝置3，控制裝置3根據測量結果和計量裝置7的數據計算工件表面的實時富化率，并控制計量裝置7以調節爐內氣氛，直到工件表面富化率達到設定要求。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，該系統利用光譜分析的原理，將每種元素或物質經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，分別設置在真空滲碳爐的排氣管道上，即真空泵組1與真空滲碳爐之間的管道上，因此測出的氣體組分是反應過后的氣體組分，計算富化率準確可靠。反應室4設有加熱裝置5，加熱裝置5環繞工件設置。控制裝置3分別與加熱裝置5和真空泵組1連接。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。計量裝置7包括相互連接的管道閥門和質量流量計。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。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電腦，也可采用其他微控制器構成系統。氣氛測量裝置2實時采集真空滲碳工藝過程中的爐內氣氛的組分，然后將參數送到控制裝置3，同時，控制裝置3讀取計量裝置7的數據，獲得理論上的氣體的分解產物組成成分含量，并根據預先設置好的氣體分解方程式，計算出爐內的目標工件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的目標工件6表面的實時富化率，最后達到本專利的目的。本專利的實現過程1)在真空滲碳過程中，測量出爐內氣氛的組分，再根據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，工件的質量不會發生改變，只有當工件表面附著碳原子的時候，質量才會發生改變。2)C2H2(乙炔)通入的時間是可以通過控制裝置控制的，3)同一爐工件的總表面積是恒定的。由上面的三步就完全實現實時控制爐內的富化率。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自動控制爐內氣氛的真空滲碳爐，包括用于放置工件的反應室(4)、分別與反應室(4)連接的真空泵組(1)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)與反應室(4)連接，所述的計量裝置(7)設置在供氣管道上，計量裝置(7)用于調節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)測量反應室(4)內的氣體組分及相對含量，將測量結果實時傳送給控制裝置(3)，控制裝置(3)根據測量結果和計量裝置(7)的數據計算工件表面的實時富化率，并控制計量裝置(7)以調節爐內氣氛，直到工件表面富化率達到設定要求。

【技術特征摘要】
1.一種自動控制爐內氣氛的真空滲碳爐，包括用于放置工件的反應室(4)、分別與反應室(4)連接的真空泵組(1)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)與反應室(4)連接，所述的計量裝置(7)設置在供氣管道上，計量裝置(7)用于調節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)測量反應室(4)內的氣體組分及相對含量，將測量結果實時傳送給控制裝置(3)，控制裝置(3)根據測量結果和計量裝置(7)的數據計算工件表面的實時富化率，并控制計量裝置(7)以調節爐內氣氛，直到工件表面富化率達到設定要求。2.根據權利要求1所述的一種自動控制爐內氣氛的真空滲碳爐，其特征...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊景峰，沈鵬，
申請(專利權)人：上海頤柏熱處理設備有限公司，
類型：新型
國別省市：上海;31