Файл: Вопросы конструирования и технологии производства сельскохозяйственных машин материалы городской конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 50-летию образования СССР сборник статей..pdf

пературах объекта максимум мощности излучения смещается в сторону бопее длинных волн, нежели длина волны максимально? чувствительности фоторезистора. Нагрев объекта до температу­ ры выше 600°С вызывает насыщение фотореэистора. Для изме­ рения бопее высоких температур, например, при нагреве дета­ ли под закалку, в головке предусмотрен второй фоторезистор 3, светочувствительным слоем обращенный в сторону объекта из­ мерения, При таком расположении приемника излучения его ра­ бочая поверхность находится под воздействием потока гораздо меньшей интегральной мощности, что смещает его рабочий диа­ пазон в сторону высоких температур.

Амплитуда переменной составляющей падения напряжения на фоторезисторе при различных температурных объектах изме­ няется от нуля до нескольких десятков милливольт, в связи с чем возникает необходимость усиления этого сигнала, С этой цепью в схему прибора для повышения стабильности его работы введен широкополосный усилитель на транзисторах, охваченный отрицательной обратной связью.

Специфика индукционного нагрева чугуна под закалку состс нт в том, что большей скорости нагрева соответствует более высокая температура изделия, при которой следует отключить агрегат ТВЧ [ I ] . Автоматическая коррекция температуры сра­ батывания прибора в условиях нестабильности скорости нагрева ТВЧ осуществляется путем задержки сигнала фоторезистора на определенный промежуток времени при помощи интегрирующего контура, включенного между усилителем и репейной схемой при­ бора.

Вели конденсаторС контура заряжается через резистор Д/ то при скачкообразном увеличении напряжения (-Свх на входе контура напряжение на конденсаторе изменяется по закону [2J

ие~щха-е'ке), (1)

где if — время, отсчитываемое с момента скачка напряжения

CLfa

Если же входное напряжение L L скачкообраано убывает, а кон­ денсатор С при этом разряжается через реаистор , то на последнем создается падение напряжения

73

^ . (2)

При контроле температуры нагрева детали под аакапку это явление дает возможность получать напряжение, соот­ ветствующее температуре настройки пирометра не в тот мо­ мент, когда упрочняемая деталь действительно имеет эту температуру, а через промежуток времени, зависящий от величины постоянной времени контура Я/С , чем и достига­ ется эффект коррекции.

Допуская, что закон изменения температуры детали при термообработке ТВЧ мало отличается от линейного, получа­ ем усиленный сигнал фоторезистора LLep , пропорциональ­

лах Ифн и Сф>охЛ ~ скорости возрастания и убывания фото­

анализ которого позволяет найти время коррекции отключе­ ния нагрева

то уравниваются во времени напряжения U-Sx ъ^-6ь>Хч Оче­ видно, что для получения однозначной связи этих напряже­ ний необходимо соблюдение условия

74

Соотношения (4 ) и (8,) позволяют определять электрические параметры корректирующего контура RC .

В момент соответствия уровня излучения детали задан­ ной температуре необходимо произвести в закалочном агре­ гате перекоммутации,предусмотренные технологическим про­ цессом, для этого пирометр оснащен репейным выходом.Электронное репе, собранное по схеме несимметричного тригге­ ра Шмидта, имеет ряд преимуществ по сравнению с другими репейными устройствами, важнейшими из которых являются следующие. Триггер Шмидта обладает весьма высокой чувст вительностью к уровню входного напряжения и имеет устой­ чивое и неустойчивое состояние, в которое переходит скач - ком при соответствующих Значениях входного напряжения.

Так как триггерная ячейка переключается при одной и той лее величине фетотока, то для настройки прибора на раз­ личные температуры необходимо изменять чувствительность датчика (увеличивать ее для определения низких-температур и уменьшать - для высоких, что достигается путем варьиро­ вания напряжения его питания) при помощи схемы нацтройкк показанной на dhc. 2.

П отенциом етром задается напряжение питания LLnlxm измерительной схемы от ншкнего до верхнего предела. Вели­ чина нижнего предела устанавливается потендиометром-Я

из условия минимального влияния наводок и потока фона lrJo- Практический нилший предел напряжения питания составляет

75

iжопо 0,4 В. По микроамперматру, включенному в схему на­ стройки, контролируется напряжение питания измерительной схемы.

В цепях обеспечения логического соответствия между температурой настройки и показаниями прибора, т.е. чтобы большей температуре настройки соответствовал больший угол отклонения стрелки микроамперметра, последний измеряет разнсдать между напряжением источника U-vxrn и питанииU^ujtr Для последовательного контроля температур нагрева под за­ калку, переохлаждения и эпектроотпуска в течение одного цикла термообработки в приборе предусмотрены три одинакс вые схемы настройки, которые подключаются к цепи фото • резисторов при нр>могци электромагнитных реле.

Рис. 3. Блок-схема пирометра

Блок-схема пирометра для контроля термических парамет­ ров нагрева и охлаждения деталей при индукционной термооб­ работке показана на рис,

76

Предусмотрен автоматический режим работы, при ко­ тором прибор подключается к схеме закалочной установки в в соответствии с программой, вводимой путем предвари­ тельной его настройки, осуществляет управление процессом термообработки по одной из следующих схем: " закалка'-

'самоотпуск' или 'закалка - эпектроотпуск", и измеритель­ ный режим, при котором температура объекта измерения может быть визуально определена по стрелочному микроамперметру, встроенному в прибор. Последнее необходимо для налаживания агрегата ТВЧ и отработки параметров тех дологического процесса.

Применение разработанного фотопирометра в практике высокочастотной, термической обработки позволяет сокра - лгать в несколько раз рассеивание твердости упрочняемых деталей по сравнению с результатами, получаемыми при ис­ пользовании репе времени. Так,например, если при закалке ТВЧ с самоотпуском чугунных звездочек картофепеубооочного комбайна "Дружба*’ с управлением процессом до репе времени получается разброс твердости около НВ100, то при использовании фотопирометра эта величина сужается до НВ13, а твердость деталей стабилизируется в районе верх­ него предельного значения. В связи с этим спедует ожидат» повышения износостойкости деталей, обработанных с приме­ нением фотопирометра.

Ли т е р а т у р а

1.П у с т о в о й т В.Н. Исследование кинетики и разра­ ботка методов кош роля термических параметров эпектронагрева чугуна. Канд. дисеертадяя. Ростов-на-Дону, 1908.

2.Х е с и н А.Р. Импульсная техникя.М.>''Энбргия*»Л971.

77

Ю.Н. М а н о в е ц, А.И. С м о п я н и н о в , А.Ф. Х п е б у н о в

ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ HAIPEBA ДЕТАЛЕЙ ПРИ ЗАКАЛКЕ ГАЗОПЛАМЕННЫМ

МЕТОДОМ

Поверхностная газопламенная закалка широко применяется в машиностроении для упрочнения крупногабаритных деталей из стали и чугуна. Требуемое структурное состояние закален­ ного слоя при этом достигается путем экспериментального подбора режима термообработки, характеризующегося примени­ тельно к конструкции используемого закалочного наконечника определенным сочетанием расхода газокислородной смеси и скорости перемещения детали относительно горелки.

В силу многообразия реализации процесса закалки в прин­ ципе невозможно в полном объеме экспериментально разрабо­ тать технологические рекомендации по режимам термообработи­ ки. Кроме этого, поскольку указанные выше косвенные пара­ метры нагрева физически не связаны с предгакапочным состо­ янием материала, управлять процессом нагрева, т е . поддер­ живать на должном уровне температуру поверхностных объе­ мов детали, практически также невозможно. Поэтому совер­ шенствование техники и технологии поверхностной газопламен­ ной закалки должно базироваться на анализе распределения по сеченню объекта температуры и скорости нагрева как основ­

78

ных термических параметров, оирёдепяющнх качество термооб работки, а управпение процессом допжно осушествпяться по этим параметрам.

Ниже приводится математическое описание температурного попя при нагреве объекта в виде полупространства иопосовым источником с произвольным распределением теппоЕой мощности по пятну нагрева. Постановка задачи в таком виде примени - тепьно к детали большого сечения правомочна, поскольку уста новпено, что в случае закалки деталей толщиной более 60 мм температурное попе зависит только от расхода топлива и ско­ рости перемещения детали относительно аахапочяого наконеч­ ника.

Рис. 1. Схема нагрева объекта внешним источником

При составлении уравнения температурного попя принима­ ются следующие допущения: нагреваемый объект представляет

79

точника тепла бесконечна; на поверхности раздела объекта и окружающей среды теплообмен отсутствует; теппофнзические характеристики материала объекта не зависят от темпе­

единицу времени на единицу площади от точечного источника

тепла источниками, распределенными по всей площади полосы

ненты можно переписать в виде:

80