CN105274321B - 高频加热的温度控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明高频加热的温度控制方法，以实际的生产条件和中高频设备自身特点，克服了温度控制和时间控制方法存在的不能精确的控制加热温度问题。本发明结合了两种控温方法的优点，最大限度的避免了两种控温方法的缺点，大大的提高了生产过程的控温准确度，为高标准的产品实现提供了条件。

Description

高频加热的温度控制方法

技术领域

本发明涉及一种薄壁工件焊接时加热的控制方法，具体涉及一种高频加热的温度控制方法。

背景技术

高频加热作为一种新兴的加热方式具有节约能源、加热灵活、操作方便等优点。在金属制造业中冶炼、锻造、热拉、热装、焊接、热处理等领域内逐渐用高频加热的方式代替传统的加热方式。尤其是在热处理中，不同的材料有着不同的最佳淬火温度，增加实际淬火温度与目标淬火温度之间的控制精度成了衡量设备优劣的最为关键的指标。

目前的国内中高频加热设备的温度控制方法基本是采用时间信号控制或温度信号控制两种方式。时间信号控制是根据加热时间进行控制；温度信号控制是采用红外探头测温并利用温度信号对加热过程进行控制。以实际的生产条件和中高频设备自身的特点，这两种加热温度的控制方法均存在着不同程度的问题。

影响时间信号控制的因素：设备每次输入的功率、频率及断开时间存在误差；工件的原始尺寸存在误差；加热前工件的温度误差；工件表面上有水。这些影响因素会造成同批产品采用时间信号控制带来加热中实际淬火温度与目标淬火温度的误差。

影响温度信号控制的因素：控温仪表自身的精确性，测温误差；烟雾、水雾、测温探头清洁度；光纤信号传输误差不能精确地控制加热温度。这些影响因素会造成同批产品采用温度信号控制带来加热中实际淬火温度与目标淬火温度的误差。

一般来说，热处理的实际淬火温度要求在目标淬火温度±10℃范围内波动，而通过传统的时间信号控制的方式中，实际淬火温度往往在目标淬火温度±20℃范围内波动，超出±10℃范围的波动会造成废品和次品。并且，由于输入电压、环境温度、工件尺寸公差、感应器等因素影响可能会造成实际淬火温度的更大波动范围。通过温度信号控制虽然对输入电压、环境温度、工件尺寸公差、感应器等因素的影响可以部分排除，但测温系统自身的误差，测头的清洁度，环境水汽、烟雾等也对测温的准确性产生较大影响，极易造成测温系统测得的温度与工件的实际温度存在较大的出入。因此在对实际淬火温度和目标淬火温度之间的精确性要求比较高的材料进行热处理时，传统的温度控制方法不能满足加工的质量要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高频加热的温度控制方法，能够减小工件实际加热温度与目标温度之间的波动范围。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：高频加热的温度控制方法，包括以下步骤：

第一步，预设值，设定工件加热的目标温度T0，设定高频设备加热的起点时间为t0，设定高频设备下限断开时间t1；设定高频设备上限断开时间t2，其中t2＞t1；

第二步，工件加热，工件放置在工位后，高频设备开始启动加热；

第三步，当工件的测定温度T达到目标温度T0时，此时的实际加热时间t位于t1与t2之间，高频设备结束加热；当工件的测定温度T和实际加热时间t不能同时满足上述条件时，进入第四步；

第四步，时间控制调整及报警，

当工件的测定温度T低于目标温度T0时，此时的实际加热时间t不超过t2，此时高频设备将继续加热，直到加热时间达到t2后高频设备结束加热，并进行上限报警；

当工件的测定温度T已经达到目标温度T0时，但此时的实际加热时间t不超过t1，高频设备将继续加热，直到加热时间达到t1后高频设备结束加热，并进行下限报警。

对比改进前后的高频钎焊工艺，曾经采用过时间控制高频加热和温度控制高频加热两种方法，但效果不好。而且不知道是哪些条件变化造成了工件的实际温度偏高或偏低，调整参数、工装、感应器均没有方向性。新的温控方式可以较为明确地指导操作者应该去调整什么参数，通过逐步调整、优化可以把上限断开时间t2和下限断开时间t1的差值控制在一个很窄的范围内。通过采用高频钎焊新的温控方式后，废品率从0.5％下降至0.05％，成品硬度合格率由原来的80％提高到100％。

采用上述技术方案时，1、因有上限断开时间t2，所以不会出现因测温系统的探头被阻挡或探头清洁度而使工件的实际温度偏高而持续加热导致工件损坏的情况；2、因有下限断开时间t1，所以不会出现工件的测定温度T达到目标温度T0而工件的实际温度未达到就断开的情况，保证了工件的硬度和钎焊质量；3、因第三步中高频设备结束加热的是温度信号，时间信号作为辅助判断，所以不会出现因工件起始温度不一致或输出功率、频率微小变化的影响；4、一旦出现报警，操作人员可以根据报警情况采取相应的措施进行调整，确保不同的工件在加热后实际温度始终控制在一个较小的范围内；5、维持不报警的t2-t1的最小差值，可以检验包括车间电源稳定性，高频电源稳定性，加热感应器精度，定位工装精度，感应器、定位工装、工件的配合精度，环境变化，测温系统精度。6、通过控制高频设备输出功率和调整影响测温的各种因素可以使高频加热时工件的实际温度控制在目标温度±5℃内。

进一步改进方案，所述第四步的上限报警，所述工件的测定温度T低于工件的实际温度。出现该情况时，是由于测温系统自身的因素影响了测定温度的准确性，工件的测定温度T低于工件的实际温度。原因可能是工件的测温点发生了变化，可以采用重新对准并固定探头位置的方式调整。也可能是测温的探头被阻挡，可以采用检查并清除阻挡物的方式。还可能是探头表面不清洁，可以清洁探头表面。

进一步改进方案，所述第四步的上限报警，所述实际加热时间t等于t2。出现该情况时，是由于工件升温的速度变慢导致。原因可能是设备的原因或者是工件自身的原因。其中设备的原因有车间电压变小导致高频输出电流变小，可以采用增大电压，提高输出电流的方式调整；还有可能是感应器自耗变大，可以采用停机调整参数、清理感应器确保冷却水畅通的方式调整。其中工件自身的原因有不同批次工件尺寸发生变化，可以根据工件的尺寸变化调整加热的参数；也有可能是工件表面有水残留，可以去除工件表面的水分；还有可能是工件的起始温度低，可以采用增大功率、或者是提前预热工件的方式。

进一步改进方案，所述第四步的下限报警，所述工件的测定温度T高于工件的实际温度。出现该情况时，是由于测温系统自身的因素影响了测定温度的准确性。原因可能是工件的测温点发生了变化，可以采用重新对准并固定探头位置的方式调整。也可能是出现打火现象而出现局部高温，可以采用调整工件位置，重新对准并固定探头位置。

进一步改进方案，所述第四步的下限报警，所述工件的测定温度T等于工件的实际温度。出现该情况时，是由于工件升温的速度变快导致的。其中原因可能是设备的原因或者是工件自身的原因。其中设备的原因可能是车间电压变大，导致高频输出电流变大，可以采用停机调整参数的方式克服。其中工件自身的原因可能是不同批次工件尺寸发生变化，可以根据工件的尺寸变化调整加热的参数；有可能是工件起始温度高，可以采用适当减小功率，或者冷却工件使工件加热前的温度保持一致。

进一步改进方案，所述上限报警和下限报警采用不同的报警方式。采用不同的报警方式，使得操作者能够从不同的报警方式中直接获取上限报警或者下限报警的信息，能够即使作出调整。

具体实施方式

实施例1

高频加热的温度控制方法，包括以下步骤：

第一步，预设值，设定工件加热的目标温度T0，设定高频设备加热的起点时间为t0，设定高频设备下限断开时间t1；设定高频设备上限断开时间t2，其中t2＞t1；

第二步，工件加热，工件放置在工位后，PLC给高频设备信号开始启动加热；

第三步，当工件的测定温度T达到目标温度T0时，此时的实际加热时间t位于t1与t2之间，高频设备结束加热；当工件的测定温度T和实际加热时间t不能同时满足上述条件时，进入第四步；

第四步，温度控制调整，

当工件的测定温度T低于目标温度T0时，此时的实际加热时间t不超过t2，此时高频设备将继续加热，直到加热时间达到t2后高频设备结束加热，并进行上限报警；

当工件的测定温度T已经达到目标温度T0时，但此时的实际加热时间t不超过t1，高频设备将继续加热，直到加热时间达到t1后高频设备结束加热，并进行下限报警。

发生上限报警或下限报警后，不断调整上述的影响因素，减小t2-t1的绝对值，当这个绝对值趋近于0的情况将对应理论上的温度绝对精确点。虽然在实际加工中达不到，但是可以根据上限报警或下限报警的情况对各参数、加热感应器、工件位置等等进行调整使这个绝对值变小而增加温度控制的精度。

温度测定误差调整方式：

一、假设测温无误差出现上限报警关注并采取适当措施：(测定温度T低于目标温度T0，t在t1到t2之间)

此时，测定温度T等于工件的实际温度，分析原因：

二、测温出现误差，其它条件无变化发生上限报警：(测定温度T低于目标温度T0，t在t1到t2之间)

此时，测定温度T小于工件的实际温度，分析原因：

三、假设测温无误差出现下限报警关注并采取适当措施：(测定温度T等于目标温度T0，t不会超过t1)

此时，测定温度T等于工件的实际温度，分析原因：

四、测温出现误差，其它条件无变化发生下限报警：(测定温度T等于目标温度T0，t不会超过t1)

此时，测定温度T高于工件的实际温度，分析原因：

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (6)

1.高频加热的温度控制方法，其特征是，包括以下步骤：

第一步，预设值，设定工件加热的目标温度T0，设定高频设备加热的起点时间为t0，设定高频设备下限断开时间t1；设定高频设备上限断开时间t2，其中t2＞t1；

第二步，工件加热，工件放置在工位后，高频设备开始启动加热；

第三步，当工件的测定温度T达到目标温度T0时，此时的实际加热时间t位于t1与t2之间，高频设备结束加热；当工件的测定温度T和实际加热时间t不能同时满足上述条件时，进入第四步；

第四步，时间控制调整及报警，

当工件的测定温度T低于目标温度T0时，此时的实际加热时间t不超过t2，此时高频设备将继续加热，直到加热时间达到t2后高频设备结束加热，并进行上限报警；

当工件的测定温度T已经达到目标温度T0时，但此时的实际加热时间t不超过t1，高频设备将继续加热，直到加热时间达到t1后高频设备结束加热，并进行下限报警。

2.根据权利要求1所述的高频加热的温度控制方法，其特征是，所述第四步的上限报警，所述工件的测定温度T低于工件的实际温度。

3.根据权利要求1所述的高频加热的温度控制方法，其特征是，所述第四步的上限报警，所述实际加热时间t等于t2。

4.根据权利要求1所述的高频加热的温度控制方法，其特征是，所述第四步的下限报警，所述工件的测定温度T高于工件的实际温度。

5.根据权利要求1所述的高频加热的温度控制方法，其特征是，所述第四步的下限报警，所述实际加热时间t小于t1。

6.根据权利要求1所述的高频加热的温度控制方法，其特征是，所述上限报警和下限报警采用不同的报警方式。