Spôsob a zariadenie na tepelné spracovanie dielov

Číslo patentu: 285424

Dátum: 27.12.2006

Autor: Schmidt Hans-peter

Je ešte 4 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Zhrnutie / Anotácia

Spôsob zahrnuje nasledujúce kroky: zahriatie pece na teplotu nad 600 °C a vháňanie alebo privádzanie plynného dusíka obsahujúceho kyslík v objeme do 3 % a redukčného plynu do spracovacej komory. Aby sa upravilo množstvo uhľovodíkov podľa obsahu kyslíka v plynnom prostredí v spracovacej komore pece, zmeria sa aktivita kyslíka v ochrannom plyne vytvorenom v spracovacej komore (10) pece (14), signál s aktuálnou hodnotou sa generuje na základe nameranej hodnoty aktivity kyslíka, pričom tento signál s aktuálnou hodnotou sa prenáša do riadiacej jednotky (15), v ktorej je uložená nastavená hodnota aktivity kyslíka. Signál s nastavenou hodnotou sa vytvára na základe nastavenej hodnoty, ktorá sa potom porovnáva so signálom s aktuálnou hodnotou a riadiaca jednotka (15) upravuje dodávku redukčného plynu v prípade rozdielov medzi signálom s aktuálnou hodnotou a signálom s nastavenou hodnotou dovtedy, pokiaľ sa signál s aktuálnou hodnotou nezhoduje so signálom s nastavenou hodnotou.

Text

Pozerať všetko

Tento vynález sa týka spôsobu a zariadenia na tepelné spracovanie dielov podľa predvýznaku nároku l a l 3.Pri tepelnom spracovaní kovových dielov, obzvlášť pri kaleni popúšťaných oceli, je V spracovacej komore pece potrebné plynné prostredie, ktoré nenauhličuje alebo neoduhličuje kovové diely obsahujúce uhlík počas fázy zahrievania a udržiavania teploty. Takéto plynne prostredie, ktoré je neutrálne na nauhličovanie, sa dosiahne pomocou dusíka a reaktívnych zložiek, ktore sa vháňajú alebo privádzajú do spracovacej komory pece pri teplotách 600 °C.V niektorých špeciálnych prípadoch, ktoré závisia od typu pece a od podmienok, je dostačujúce vháňanie alebo privádzanie dusíka a uhľovodíkov do spracovacej komory v množstve do 1 objemového , aby došlo k zakaleniu bez oduhličovania. Množstvo pridaných uhľovodíkov v podstate závisí od prívodu kyslíka do spracovacej komory tejto pece. Keďže toto privádzanie kyslíka závisí od typu pece a od podmienok, množstvo kyslíka prítomriého v plynnom prostredí sa môže stanoviť iba pokusne. Ak sa uhľovodíky vháňajú alebo privádzajú V nadbytku, na celom povrchu komory pece sa ukladajú sadze, ktoré sa musia z času na čas vypaľovat.Okrem kyslíka, ktorý sa do spracovacej komory pece dostáva cez štrbiny, sa V súčasnosti stále častejšie na tepelné spracovanie dielov V plynnom prostredí používa dusík,ktorý sa nezískal pri nízkych teplotách a obsahuje reziduálny kyslík V objeme do 3 .V závislosti od zvyškového obsahu kyslíka v dusiku,ktorý sa nezískal pri nízkych teplotách, sa po reakcií kyslíka s uhľovodíkmi vytvorí ochranné prostredie, ktoré pozostáva z oxidu uhoľnatého, vodíka a dusíka (z malých množstiev metánu, pary a oxidu uhličitého).Kyslík, ktorý sa vniesol spolu s dusikom, sa viaže s uhľovodíkmi podľa nasledujúcej reakcie, predtým ako príde do styku s popúšťanou oceľou.V patente EP 0 522 444 A 2 sa zverejňuje ukončenie reakcie kyslíka s uhľovodíkrni predtým, ako táto zmes príde do kontaktu s dielami zahrievanýrni V spracovacej komore,V prípade použitia dusíka, ktorý sa nezískal pri nízkych teplotách, na tepelné spracovanie dielov.Množstvo vháňaných alebo privádzariých uhľovodíkov musí zodpovedať obsahu kyslíka prítomného V spracovacej komore pece, aby sa tak zabránilo ukladaniu sadzí a súčasnému oduhličovaniu týchto dielov. Ak sú množstvá uhľovodíkov nedostatočné, môže sa očakávať oxidácia týchto dielov.Výhodným by bolo preto zariadenie, pomocou ktorého by bolo možné vykonať optimálne dávkovanie uhľovodíkov do spracovacej komory pece.Cieľom tohto vynálezu je vytvoriť spôsob a zariadenie,pomocou ktorého sa môže množstvo uhľovodíkov prispôsobit obsahu kyslíka V plynnom prostredí v spracovacej komore pece.Stanovený ciel je dosiahnutý podľa tohto Vynálezu znakmi uvedenými v nárokoch l a 13.Podľa predloženého vynálezu sa stanovuje aktivita kyslíka V ochrannom plyne vytvorenom V spracovacej komore pece a vytvorí sa signál s aktuálnou hodnotou na základe stanovenej hodnoty aktivity kyslíka. Signál s aktuálnou hodnotou sa prenáša do regulačnej jednotky, v ktorej je uložená referenčná hodnota aktivity kyslíka. Na základe referenčnej hodnoty sa vytvorí referenčný signál, ktorý sa porovnáva so signálom s aktuálnou hodnotou. V prípade rozdielov medzi signálom s aktuálnou hodnotou a signálom s referenčnou hodnotou táto regulačná jednotka upravuje privod redukčného plynu dovtedy, pokial signál s aktuálnou hodnotou nezodpovedá signálu s referenčnou hodnotou.Pomocou regulácie množstiev uhľovodíkov podľa tohto vynálezu ako funkcie obsahu aktuálne stanoveného kyslíka V spracovacej komore prostredníctvom merania aktivity kyslíka, sa uhľovodíky vháňajú alebo privádzajú do spracovacej komory pece, pomocou čoho sa kyslík spoľahlivo viaže podľa reakcielC 3 Hg(lO 299 N 2)2 CO 2 H 2 lCH 499 N 2, bez toho, aby v spracovacej komore pece zostávalo nejaké množstvo reziduálnych uhľovodíkov, ktoré by iniciovali nežiaduce reakcie s týmito dielmi.Pomocou merania aktivity kyslíka V plynnom prostredí spracovacej komory pece sa stanovia a upravia množstvá kyslíka prechádzajúceho štrbinamí do spracovacej komory pece, ako aj množstvá kyslíka prítomného V dusiku, ktorý sa nevyrobil pri nízkych teplotách, ako aj ich zmeny, ku ktorým dochádza počas obdobia tepelného spracovania dielov. Množstvá kyslíka prítomného V dusiku, ktorý sa nevyrobil pri nízkych teplotách, závisia od výkonu tlakového otočného adsorpčného zariadenia alebo membránovej dusikáme, pričom tieto množstvá ďalej závisia od použitého vzduchu a od jeho teploty, a preto sa musia brat do úvahy pri tepelnom spracovaní dielov.l objemové zvyškového kyslíka a dusíka potom dá va 1,9 CO 1,9 H 2 0,95 CH.,95,25 NV úplne zreagovanej ochrannej plynnej zmesi. Rozriedený vnútomý plyn tohto typu má kapacitu viazat sa rýchlo na viazaný alebo voľný atmosférický kyslík,ktorý sa vniesol do spracovacej komory pece, čím sa stáva neškodným pre proces tepelného spracovania. Pomer CO/Hz je pre optimálnu reakciu a zmes približne 2 3. Prívod vzduchu a) O 22 CO 2 CO 2 b)O 22 H 22 H 2 O Prívod oxidu a) MeO H 2 Me HZO b) MeO CO Me C 02 Voda a oxid uhličitý vytvorený zložkami viažucimi kyslík sa musia premeniť pomocou uhľovodíkov mesených do spracovacej komory, pretože tieto dve zložky majú oduhličovací vplyv na uhlík rozpustený v kove.Oduhličovanie a) Crozpustený HZO H 2 b) Cmzpustený l C 02 2 Obsah reaktívnych zložiek (CO, H 2 a Cl-l 4) je tak závislý od množstva vneseného neviazaného alebo viazaného kyslíka a určuje úspešnosť tepelného spracovania. Preto e SK 285424 B 6xistujú snahy o udržanie konštantného obsahu kyslíka v dusíku, aby sa udržal dostatočne vysoký obsah CO a H 2.Ak obsah kyslíka v dusíku, ktorý sa má vháňať alebo privádzať klesá k nule, a ak nie je prakticky žiadny vstup kyslíka štrbinami do spracovacej komory pece, potom sa množstvo uhľovodíka znižuje k nule a do spracovacej komory sa vháňa alebo privádza samotný dusík.Dusík obsahujúci do 3 objemových kyslíka, ktorý sa ma vháňať alebo privádzat do spracovacej komory pece, sa dobre premieša mimo spracovacej komory a vháňa sa priamo do najhorúcejšieho miesta spracovacej komory,takže kyslík a uhľovodíky reagujú a vytvorí sa plyn, ktorý je neutrálny na nauhličovanie. Obsahy pary a oxidu uhoľnatého sú zvyčajne nižšie ako 0,10 objemového . Stupeň premeny sa priebežne meria pomocou O 2 sondy alebo lambda sondy a na základe toho sa reguluje prísun uhľovodíkov. V prípade merania pomocou lambda sondy sa zo spracovacej komory pece môže odsat malý testovací prúd plynu, rýchlo sa ochladí a privedie sa k lambda sonde. Signál merania sa prenáša do kontrolnej jednotky, ktorá zahrnuje počítač a vypočíta sa aktivita kyslíka.Na základe týchto hodnôt sa reguluje nínožstvo uhľovodíkov. Regulácia privádzania uhľovodíkov je z dôvodu usporiadania merania nezávislá od množstva kyslíka a preto tiež od množstva dusíka, pretože regulačnýrn parametrom je aktivita kyslíka výsledného ochranného plynu. Pomocou tohto postupu sa redukuje tvorba rušivej sadze na minimum, pretože vždy sa dnu privádza iba potrebné množstvo uhľovodíka.V súlade s výhodným zlepšením podľa tohto vynálezu,sa aktivita kyslíka stanovuje pomocou O 2 sondy alebo lambda sondy. Vďaka týmto prostriedkom sa táto obzvlášť lacná regulácia stáva možnou a môže sa nainštalovať jednoducho v už existujúcich prevádzkach s pecami. Od užívateľa sa nevyžadujú žiadne zložité prerábania prevádzok s pecami. Údržbu môže jednoducho vykonávať užívateľ.V súlade s ďalším zlepšením podľa tohto vynálezu, sa aktivita kyslíka určuje v podstate v najhorúcejšom mieste spracovacej komory, kde sa vykonáva tepelné spracovanie dielov. Tým, že sa aktivita kyslíka meria v podstate v najhorúcejšom mieste, v spracovacej komore pece sa meria zloženie prevažne úplne zreagovaného ochranného plynu. Keďže v zmesi takto úplne zreagovaného ochranného plynu sa práve vytvorili najnižšie koncentrácie reziduálnych uhľovodíkov, vody a oxidu uhličitého, pridávajú sa iba najnižšie množstvá uhľovodíkov, následkom čoho sa znižuje riziko tvorby sadzí.V súlade s ďalším zlepšením podľa tohto vynálezu, sa do dusíka obsahujúceho kyslík v objeme do 3 pred vháňaním do spracovacej komory pece privádza základná dávka redukčného plynu prispôsobená obsahu O 2 v objemových percentách.Tým, že sa mimo spracovacej komory do dusíka obsahujúceho kyslík v objeme do 3 privádza základná dávka redukčného plynu prispôsobená obsahu 02, tieto dva plyny sa dokonale zmiešajú pred vháňaním alebo privádzaním do spracovacej komory. Homogćnna zmes plynov vytvorená z dusíka obsahujúceho kyslík v objeme do 3 a zo základnej dávky redukčného plynu vedie k okamžitej premene kyslíka na zložky oxidu uhoľnatého, vodik a reziduálny metán, ako aj stopy vody a C 02 okarrížite po vhnaní alebo privedení do spracovacej komory. Táto základná dávka redukčného plynu sa môže predvoliť automaticky na regulačnej jednotke alebo na osobitnej regulačnej jednotke. Podľa ďalšieho variantu zlepšenia, sa základná dávka redukčného plynu môže predvoliť taktiež manuálne, pomocou manuálne nastaviteľných regulačných prvkov alebo usporíadanímplatní otvorov v prívodných potrubiach. Základná dávka redukčného plynu privádzaného do dusíka obsahujúceho kyslík v objeme do 3 znižuje dávku redukčného plynu,ktorý sa má regulovať prostredníctvom aktivity kyslíka a tým pádom zvyšuje rýchlosť regulácie.Základná dávka redukčného plynu by vždy mala byt taká, aby z neho vyplývajúca aktivita kyslíka bola vždy vyššia ako aktivita, ktorá sa má regulovať.Experimentrni v prevádzke sa zistilo, že základná dávka redukčného plynu zodpovedá čiastočnému objemovému toku kyslíka v dusíku a v súlade s tým umožňuje jednotnú reguláciu aktivity kyslíka s nízkym kolisaním, t. zn., že ak je l objemové kyslíka prítomné v 10 m 3 (N 2, O 2)/h, do dusíka sa musí primiešať 100 l propánu/h.V súlade s ďalším zlepšením podľa tohto vynálezu, sa do dusíka obsahujúceho kyslík v objeme do 3 privádza regulačná dávka redukčného plynu určená regulačnou jednotkou.Aktivita kyslíka, ktorá sa meria pomocou aktivity kyslíka v plynnom prostredí v spracovacej komore pece, sa musí znížit ešte viac, aby sa dospelo do rozsahov, ktoré sú výhodné na tepelné spracovanie.Regulačná dávka, ktoré sa v tomto prípade určuje regulačnou jednotkou, sa privádza do dusíka s 3 objemovými kyslíka, čo spôsobuje zmiešame týchto plynov, takže sa vytvorí homogénna zmes plynov, ktorá potom, ako sa vohnala alebo priviedla do spracovacej komory, kde okamžite premieňa reziduálny kyslík.V súlade s ďalším zlepšením podľa tohto vynálezu sa regulačná dávka redukčného plynu určená regulačnou jednotkou privádza do spracovacej komore pece oddelene.V prípade prechodu existujúcich prevádzok s pecami na spôsob podľa tohto vynálezu sa prekvapujúco môžu použit existujúce plynové potrubia a kontrolná dávka redukčného plynu sa môže privádzat priamo do spracovacej komory. Premena kyslíka sa v tomto prípade výhodne podporuje ventilátorrni a podobnými zariadeniami inštalovanýrríi v spracovacej komore, pričom tieto zariadenia zaisťujú cirkuláciu plynného prostredia V spracovacej komore pece.V súlade s ďalším zlepšením podľa tohto vynálezu sa ako redukčný plyn vháňa alebo privádza do spracovacej komory pece propán.Keď sa použije propán, obsahy C 02 a H 20 v plynnom prostredí spracovacej komory pece klesajú rýchlo na nízke obsahy pod 0,01 objemového C 02 a pod 0,03 objemového HO. Keďže oduhličujúcimi zložkami sú iba voda a oxid uhličitý, vďaka ich mimoriadne nízkym koncentráciám sú metalografícké výsledky bez chýb. Neexistovali žiadne rozdiely v porovnaní s dielmí, na ktoré sa pôsobilo teplom v prostredí dusíka získaného pri nízkych teplotách.V súlade s ďalším zlepšením podľa tohto vynálezu sa plynný dusík obsahujúci kyslík v objeme do 3 a redukčný plyn vháňa alebo privádza do spracovacej komory pece v protiprúde k smeru pohybu dielov. Týmto spôsobom sa využívajú obzvlášť vhodné vlastnosti plynnej fázy, pretože tento typ zmesi ochranného plynu, ktorý sa pripravil pri relatívne vysokých teplotách, má relatívne vysoké aktivity uhlíka počas jeho náhleho chladenia. Pri tomto type postupu nedochádza k oduhličovaníu dielov počas fázy ich zahrievania.Spôsob podľa tohto vynálezu sa výhodne používa pri žíhaní, popúšťaní, spekaní a spájkovaní dielov.Tento spôsob sa výhodne vykonáva pomocou zariadenia, v ktorom je O sonda umiestnená v spracovacej komore, pričom táto 02 sonda je spojená prostredníctvom vedenia s regulačnou jednotkou. Táto regulačná jednotka je v tomto prípade spojená s prostriedkom na vstup referenčnejhodnoty, pomocou ktorého sa môže predvolit referenčná hodnota. Táto regulačná jednotka je prepojená cez regulačné vedenie k regulačnému prvku, ktorý je umiestnený V prívodnom potrubí, ktoré je napojené ku zdroju redukčného plynu a k spracovacej komore pece.V súlade s typickým uskutočnením podľa tohto vynálezu je prívodné potrubie redukčného plynu pripojené k prívodnému potrubia, ktoré je pripojené ku zdroju dusíka obsahujúceho kyslík V objeme do 3 a ku spracovacej komore pece.V súlade s ďalším typickým uskutočnením podľa tohto vynálezu je prívodné potrubie pripojené ku zdroju redukčného plynu a k prívodnému potrubia dusíka obsahujúceho kyslík v objeme do 3 , pričom regulačný prvok sa umiestnil V prívodnom potrubí redukčného plynu.V súlade s ďalším typickým uskutočnením podľa tohto vynálezu je zdrojom plynu tlakovo otočné adsorpčné zariadenie alebo membránová dusikáreň.V súlade s ďalším typickým uskutočnením podľa tohto vynálezu vyúsľuje prívodná potrubie dusíka obsahujúceho kyslík v objeme do 3 do spracovacej komory na strane oproti smeru posunu dielov.Dopredu zmiešaná zmes plynov sa môže privádzat zboku alebo cez strop pece a rýchlosť plynu sa musí prispôsobiť rýchlosti reakcie tak, aby diely, ktoré sa spracúvajú teplom, neochladli.Typické uskutočnenie tohto vynálezu sa zobrazuje na obrázku a podrobnejšie sa opisuje v nasledujúcom opise.Prehľad obrázkov na výkresochNa obr. l sa nachádza schematické zobrazenie zariadenia podľa tohto vynálezu.Na obr. 2 sa zobrazuje záznam merania napätia kyslíkovou sondou v C V závislosti od času.Na obr. 3 sa zobrazujú fotografie štrukturálneho testu vzoriek kalených skrutiek.Na obr. 4 sa zobrazuje napätie kyslíkovej sondy v závislosti od teploty spracovania s vymedzenim regulovanej oblasti.Na obr. 5 sa zobrazuje napätie lambda sondy V závislosti od teploty spracovania s vymedzenim regulovanej oblasti.Vykonali sa experimenty v pásovej priebežnej peci 14 s použitím dusíka, ktorý sa nezískal pri nízkych teplotách. S týmto cieľom sa propán privádza do prúdu dusíka obsahujúceho do 3 objemových kyslíka. Miesto prívodu pre regulovaný propán 31, a miesto prívodu pre základné množstvo propánu 32 sa vybralo tak, aby sa jednotlivé zložky plynov zmiešali dokonale mimo spracovacej komory 10 tejto pece 14.Homogénna zmes plynov sa potom privádzala prostrednictvom prívodného vedenia pre zmes 20 zostrojeného v podobe prívodnej rúrky, ktore je umiestnené nad klesajúcou šachtou 13. Testovací plyn sa odobral V prívodnom vedení pre zmes 20 a stanovil sa obsah kyslíka v dusíku. Obsah kyslíka zistený V dusíku bol medzi 0,5 a 1,0 objemového. Základná dávka propánu sa prispôsobila koncentrácii kyslíka prostredníctvom nastavenia regulačného prvku 24 a prívádzala sa prívodným vedením pre základné množstvo propánu 23 do prívodného vedenia pre zmes 20.Súčasne s meraním aktivity kyslíka prostredníctvom O 2 sondy 26 v najhorúcejšom mieste 30 V spracovacej komore 10, sa cez prívodnú rúrku (nezobrazené), ktorá sa nachádzala asi jeden meter od klesajúcej šachty 13, odoberal testovací plyn na analýzu výsledných zložiek plynu v peci. Zložky plynu H 2, CO, C 02, CHi, HŽO a O sa zmerali a údaje sa zaznamenali.Testovací plyn, ktorý sa odoberal na analýzu tohto plynu sa nevyužil celý na analýzu plynu, ale prechádzal ako parciálny prúd paralelne cez meraciu jednotku s lambda sondou a napätie sa meralo v milivoltoch. Na základe nameraných hodnôt z troch rôznych meracích jednotiek sa môže získat informácia o presnosti a spoľahlivosti meracích systémov.Prívodná rúrka testovacieho plynu sa prepchala cez existujúci vstup pre vzorky, ktorý je umiestnený v bezprostrednej blízkosti kyslíkovej sondy 26 (PE sonda). Výpočty,ktoré sa urobili na základe nameraných hodnôt analýzy plynu a výsledkov lambda sondy sa porovnali s výsledkami výpočtov uskutočnených V riadiacej jednotke 15.Aktivita kyslíka prostredia v peci sa regulovala prostrednictvom kyslíkovej sondy 26 a riadiacej jednotky 15 a v cykloch sa pridávalo 300 litrov propánu za hodinu.Teplota pece bola pri všetkých experimentoch 900 °C. Skrutky boli hlavne z materiálu 19 MnB 4 a 35 B 2. Kaliacim médiom bol olej. Počas experimentov sa skrutky odoberali v časových intervaloch a skúmali sa metalograficky.V pásovej priebežnej peci 14 sa vsádzky 11 skrutiek 12 kalili V ochrannom plynnom prostredi. Pre tento účel sa vsádzky 11 posúvali vnútri pece 14 (smer posunu 27), zahrievali sa na 900 °C a kalili sa V olejovom kúpeli V klesajúcej šachte 13 na konci pásovej priebežnej pece 14. Dusík obsahujúci 0,60 objemového kyslíka pochádzajúci z miestnej membránovej dusikáme 18 sa privádza do spracovacej komory 10 pece 14 prostredníctvom prívodného vedenia pre zmes 20 v protiprúde 28 k smeru posunu 27 skrutiek 12. V odstránenom malom testovacom prúde plynu(20 l/h) sa stanovil obsah kyslíka V dusíku a monitoroval sa pomocou kyslíkomeru. V závislosti na tomto obsahu kyslíka v dusíku sa regulačný prvok 24 umiestnený V prívodnom vedení pre základné množstvo propánu 23 nastavuje tak, že základná dávka 300 l/h propánu zodpovedajúca obsahu kyslíka prúdila zo zdroja propánového plynu 17 do prívodnćho vedenia pre zmes 20 dusíka obsahujúeeho 0,60 objemového kyslíka. Regulačný prvok 24 sa zostrojil ako dávkovací ventil a môže sa nastavit manuálne alebo prostrednictvom regulačnej jednotky 15. Aktivita kyslíka log POZ -l 8,60 (bar) ochranného plynu v spracovacej komore 10 sa stanovila prostredníctvom kyslíkovej sondy 26, ktorá je umiestnená v najhorúcejšom mieste 30 V spracovacej komore.Na základe zistenej aktivity kyslíka POZ -l 8,60 kyslíková sonda 26 vytvára signál s aktuálnou hodnotou -1045 mV,ktorý sa prenáša do riadiacej jednotky 15 vybavenej počítačom. V riadiacej jednotke 15 sa referenčná hodnota aktivity kyslíka -l 8,60 ukladá prostredníctvom vstupného prvku referenčnej hodnoty 16, z ktorého sa vytvára referenčná hodnota -l 045 mV referenčného signálu, ktorá sa porowiáva s aktuálnou hodnotou signálu. V prípade rozdielov medzi aktuálnou hodnotou signálu a referenčnou hodnotou signálu riadiaca jednotka 15 spúšťa propánový magnetický ventil 21, ktorý je umiestnený v prívodnom vedení pre regulovaný propán 19, ktoré je pripojené ku zdroju propánového plynu 17 a k prívodnému vedeniu pre zmes 20. Regulovaná dávka 300 l/h propánu stanovená riadíacou jednotkou 15 preteká cez prívodné vedenie pre regulovaný propán 19 do prívodněho vedenia pre zmes 20 pre dusík obsahujúci 0,60objemových percent kyslíka, a vytvára tu homogénnu zmes plynov, ktorá preteká do spracovacej komory pece. Zo zmesi plynov sa okamžite vytvára ochranný plyn s nasledujúcim zloženímObsah CO stanovený na 4 objemové CO je značne vyšší ako obsah, ktorý je výsledkom 0,60 objemových 02. Tento CO obsah by mal byť iba 1,20 objemových CO Spomínaný obsah by zahmoval privádzaný kyslík V množstve 1,40 objemových O 2, ktorý sa takto kompenzoval regulačným zariadením, Hladina uhlíka v ochrannom plynnom prostredí v spracovacej komore 10 sa stanovila PE počítačom prítomným v riadiacej jednotke 15.Hladina uhlíka v plynnej fáze je mierou nauhličovacieho alebo oduhličovaeieho účinku plynnej fázy vo vzťahu k obsahu uhlíka, ktorý je rozpustený v kove. Ak prevládajúca hladina uhlíka v plynnej fáze klesne pod skutočný obsah uhlíka v tomto materiáli, dôjde k oduhličovaniu, a v opačnom prípade sa tento materiál nauhličuje. Táto hladina uhlíka sa vypočítava z hodnoty milivoltov nameraných lambda sondou alebo kyslikovou sondou.Hladina uhlíka bola na monitore 0,25 C, čo zodpovedá napätiu sondy -1045 mV (pozri 44) a obsahu CO 17 objemových . Teoretická hladina C je 0,05 C (pozri 45),na úkor nižšej koncentrácie oxidu uhoľnatého v úplne zreagovanom ochrannom plyne (4 CO 4 H 2 l CH 4 0,35 H 20), takže by sa očakávalo oduhličovaníe.Na obrázku 4 sa zobrazujú napätia generované kyslíkovou sondou v závislosti od teploty pece alebo teploty sondy. Pri použití O 2 sondy sa aktivita kyslíka plynnej fázy meria priamo V komore pece a V súlade s tým sa stanovuje priama účinnost plynnej fázy. Namerané napätie bolo-1045 mV (44), ale napätie sondy približne -1200 mV by sa muselo nastaviť, aby sa dosiahla hladina uhlíka 0,19 C,tak aby nedošlo k žiadnemu oduhličovaniu alebo nauhličovaniu skrutiek z materiálu 19 MnB 4. Pracovný rozsah uvedený na obrázku 4 naznačuje, ktoré napätie sa musí regulovat ako referenčná hodnota, aby sa zabránilo nauhličovaniu alebo oduhličovaniu. Vzťahové značky 44 až 48 ukazujú pokusne stanovené regulačná parametre v závislosti od teploty.Ako limitné parametre sa stanovili aktivity uhlíka 0,20 a 0,005 a štandardná koncentrácia oxidu uhoľnatého 3 objemové , z ktorých vyplynuli limitné napätia, V rámci ktorých sa plynné fáza musí nastavit a regulovať, aby sa zabránilo chemickým zmenám materiálov pri nastavených teplotách. Na obrázku 5 sa zobrazujú napätia v mM pre lambda sondy, ktoré sa merali pri 550 °C. Pracovný rozsah,ktorý sa zobrazil podobným spôsobom, naznačuje, ktoré intervaly napätia sa musia regulovať, aby sa dosiahli predkladané výsledky tepelného spracovania. Vzťahové značky 40 až 43 ukazujú pokusne stanovené regulačné parametre v závislosti od teploty. Vzťahová značka 40 zobrazuje napätie lambda sondy s hodnotou -1140 mV, ktoré sa meralo paralelne s napätím regulačnej kyslíkovej sondy s hodnotou-1045. Na obrázku 2 sa zobrazujú namerané napätia kyslíkovej sondy a pridané sú stanovené napätia lambda sondy.Namerané hodnoty napätia kyslíkovej sondy sa nachádzajú na konštantnej priamke s rozsahom rozptylu 10,01 C, čo zodpovedá rozsahu napätia t 2 mV. Namerané body jasne ukazujú otvorenie a uzavretie propánovćho magnetického ventilu 21, ktorým sa pridáva nastavené množstvo propánového plynu 300 1/h, aby sa udržala referenčná hodnota -l 045 mV. Počas trvania experimentu sa nevyskytli žiadne porušenia regulácie a zakalené skrutky nemali žiadne chyby kvality.Metalografické analýzy ukázali, že nedošlo k žiadnemu povrchovému oduhličeniu a teda plynné prostredie v spracovacej komore malo určite neutrálnu hladinu uhlíka. Zmes plynov na povrchu dielov je teda nie v chemickej rovnováhe, ale predstavuje stabilný stav, ktorý neumožňuje žiadne nauhličovanie alebo oduhličovaníe. Na povrchu skrutiek prevažuje neutrálne mikroprostredie. Na obrázku 3 sú dve fotografie skrutky vyrobenej z materiálu 19 MnB 4 a na oboch analyzovaných miestach tejto skrutky (hlavička a závit MS) sa nepozorovalo žiadne oduhličovanie spôsobené tepelným spracovaním pri postupe kalenia. Delta feriticke rozhranie v povrchovej oblasti závitu je spôsobené aplikovanou vrstvou fosforečnanu zinočnatého, ktorý sa vyžaduje kvôli procesu formovania pri vytváraní tejto časti a je normálnym javom.Všetky skrutky, ktoré sa zahrievali v prítomnosti dusíka z membránovej dusikáme (0,60 O 2) a pridaného propánu v priebežnej peci 14, a ktoré sa zakalili v oleji, nevykazovali žiadne rozdiely v kvalite v porovnaní so skrutkami,ktoré sa popúšťali v prítomnosti dusíka z membránovej dusikáme a metanolu. lch pevnosť a štruktúra zodpovedala požiadavkám. Povrchy skrutiek žihaných pomocou dusíka z membránovej dusikáme a propánu boli o niečo tmavšie ako v prípade klasicky žihaných skrutiek. Povrchové oxidy sa nepozorovali. Oxidy adherujúce k skrutkám pred ich spracovaním sa redukovali použitým propánom a reaktívnym plynom vytvoreným v peci, takže nemohlo dôjsť k oduhličovaniu týchto skrutiek.Výmena krakovacieho plynu zloženého z dusíka a metanolu (17 CO, 34 H 2, zvyšok N 2) za na mieste tvorený N 2 propán (4 CO, 4 H 2, l CHr, zvyšok N 2) nemalo za následok žiadne narušenia alebo problémy. Cez umyté skrutky uložené vo vrstve s výškou približne 5 cm prúdil chudobný ochranný plyn tak, že sa tieto skrutky rýchlo vysušili vo vstupnej oblasti pásovej priebežnej pece 14 a atmosférický kyslík sa vypudil spomedzi skrutiek skôr, ako sa tieto skrutky oxidovali. Oxidácia týchto skrutiek vnesenou parou alebo atmosférickým kyslíkom by bola spôsobila zhlukovanie alebo privarenie sa týchto skrutiek navzájom dokopy, takže by tieto skrutky nepadali do kaliaceho oleja jednotlivo. Je zarážajúce, že 9 objemu zložiek reaktívneho plynu bolo dostatočné na to, aby ochránili tieto skrutky, a aby sa znížili emisie C 02 5-násobne bez toho, aby došlo k poklesu kvality.Tento chudobný ochranný plyn vyhorel kontrolovaným spôsobom vo vstupnej oblasti tejto pece, takže unikáj úce plyny sa odstránili bez rizika bez toho, aby sa vytvorili toxické zvyškové plyny obsahujúce CO.Prívodná rúrka na dúchanie dusika/metanolu prítomná v bubnovej peci sa modiñkovala tak, aby sa propán mohol dávkovať do prúdu dusíka získaného tlakovo otočným adsorpčnýrn zariadením (PSA), a aby sa tieto dve zložky zmiešali. Metanolové potrubie sa vyradilo z používania.Aby sa propán mohol bez problémov dávkovať do dusíkového potrubia (tlak 3 bary) odoberal sa z 33 kg plynovej tlakovej fľaše s tekutým propánom. Presné množstvo propánu sa stanovilo pomocou regulátora a prietokometraZmes dusíka/kyslíka/propánu sa privádzala do najhorúcejšieho miesta (priestor medzi bubnom a ohrievačom pece) a tento kyslík sa tam premenil na oxid uhoľnatý. Rýchlost toku PSA dusíka (0,53 O 2) a použitého propánu boli

MPK / Značky

MPK: C21D 11/00, C21D 1/76, C21D 9/56

Značky: zariadenie, spôsob, tepelně, spracovanie, dielov

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/12-285424-sposob-a-zariadenie-na-tepelne-spracovanie-dielov.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Spôsob a zariadenie na tepelné spracovanie dielov</a>

Podobne patenty