CN1560317A

CN1560317A - 应用于低压渗碳热处理炉的动态控制系统

Info

Publication number: CN1560317A
Application number: CNA2004100163700A
Authority: CN
Inventors: 陈明志; 杨景峰
Original assignee: BAOHUAWEI HEAT TREATMENT EQUIPMENT Co Ltd SHANGHAI
Current assignee: BAOHUAWEI HEAT TREATMENT EQUIPMENT Co Ltd SHANGHAI
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2024-02-17
Also published as: CN1302146C

Abstract

一种涉及一种真空渗碳热处理技术的控制系统，尤指一种应用于低压渗碳热处理炉的动态控制系统。该发明包括该系统的装置及热处理制程方法的具体工作步骤，该装置主要由计算机及控制软件、可编程控制器、热电偶、真空计、电源、工件及淬火室等组成，采用多参数输入计算机做为控制基础，使用两种以上的真空计，计算机根据已输入的各项参数，演算并作时时的动态控制，并通过控制马达变频器来达成指挥真空泵系统的必要抽吸量外，反复多次直到渗碳层深。本发明的优点是：可以节省渗碳材料量；增加炉装载量；增加渗碳之均匀性；减少真空系统之积碳；能以动态控制方式，自动产生复杂之制程；并可以完成计算机自动控制，免除人为操作可能的错误。

Description

应用于低压渗碳热处理炉的动态控制系统

技术领域

本发明涉及一种真空渗碳热处理技术的控制系统，尤指一种应用于低压渗碳热处理炉的动态控制系统。

背景技术

真空渗碳亦称作低压渗碳；由于无火焰帘的设计，彻底解决了油烟及高热对工作环境的影响，加上近年来逐渐克服技术的困难，渗碳的品质与再现性明显的优于传统气体渗碳热处理，因此本技术已受到汽车工业，精密组件工业与航天工业的重视，并且逐步用来取代传统气体渗碳热处理工艺，甚至与机械加工制程整合在同一厂区。

1.真空渗碳热处理的技术于1960年代已开始进行研究，利用最普遍的渗碳材料如甲烷CH₄或丙烷C₃H₈直接导入加热状态之真空炉，直接进行表面渗碳，其原始之用意是克服一般气体渗碳时，对盲孔或深孔渗碳不均的现象，然而初期产生严重积碳及渗碳品质仍然不能达到理想，所以此技术仅在实验室阶段，无法进入量产。

2.于1970年代，采用其它参数进行更多的实验，例如将气体流量加大，的确可改善渗碳深度，但炉内产生严重积炭，仍然无法达成量产。

3.1980年代，采用PLASMA装置加速甲烷CH₄或丙烷C₃H₈气体的渗碳作用，可大幅降低气体导入量，改善积炭现象，但仍然有维护上的困扰，并且设备太过昂贵。

4.1990年代，因乙炔C₂H₂、乙烯C₂H₄、己烷C₆H₁₂及各种混合气体等非饱和之渗碳材料陆续被发现，可应用在真空渗碳制程，如此可将气体导入量降至很低，而且可得到良好的渗碳效果，因为导入量低所以积炭的情况已大幅度的改善至可进行量产的阶段。

5.然而目前之低压渗碳热处理炉，采取阶段式之固定炉压设定值，借着管路出口之真空计来控制渗碳材料的注入量。

目前之低压渗碳热处理炉均配置有一套真空泵系统，为了能快速将炉内之空气排出以便进行热处理及渗碳的工艺，该真空泵系统均配备有极大容量，当进行低压渗碳时，其设定的渗碳压力约在10Torr甚至更低，此时大容量的真空泵的抽量常导致渗碳之碳氢化物必须大量注入，而且泵抽取口的实际压力小于远处的压力，易导致渗碳不均，所以现有设备均限定最大面积之装载量，才能均匀渗碳，另外真空系统的污染情况仍然无法免除。此外，真空计安置在管线出口或其它部位，除了无法正确反应真实的炉内压力，尤其是渗碳区内之压力，并且无法确实反应渗碳化学反应后产生之多种气体如氢气及甲烷等，所以常导致制程不稳定及不确定。

例如以低压渗碳制程以乙炔为渗碳材料的主反应如下：

在渗碳温度(900度-1050度C)时，被渗工件具触媒的作用，使C₂H₂裂解，产生2个活性碳及2个氢气，该2个活性碳便直接渗入工件表面，此时氢气在炉内，作为还原性气体。

已知技术之配置主要是由派拉尼真空计安置在管路的出口或其它部位，然后将测得的数据送入真空控制器，再指挥控制閞控制C₂H₂的注入量。其主要缺失如下：

1)、派拉尼真空计无法在渗碳进行中测得实际炉内压力，

派拉尼真空计是采用气体冷却FILAMENT时，产生惠斯登电路不平衡，而测出气体量之多少，即真空度之数值。因气体之重量及冷却率不同，所以必须以已知的一种气体，预设真空表的参数，以计算真空度。

在渗碳开始之初期，全部是C₂H₂气体，所以派拉尼真空计可测得真实的真空度，随着渗碳进行，产生H₂气，此时派拉尼真空计精确度下降，所以此时控制之C₂H₂注入量便非正确量。

2)、大排气量的真空泵系统造成炉内压力不均

常知技术之真空泵容量的配置，以加热室容量7.8m3(有效工作区1.2m×0.76m×0.76m)为例，真空泵的每小时之抽气量约为450m3或以上。主要是顾及大型的泵可缩短开始加热前的排气时间。然而，泵的抽气太大，在施放渗碳材料时，造成炉内的压力不均。一般低压渗碳之压力设定在0.1TORR-10TORR，此时由于泵之抽气能力太大，抽气口真空计位置与炉内最远处之压力差可达30％-50％，所以已知技术将渗碳材料的注入口分布在炉的四周，虽有改善，但在装载量较大时，仍有渗碳不均匀的情形。

另外由于泵之抽气能力太大，为了维持炉内压力，所以渗碳材料之流量必须远超过所须。

6.FIG1欧洲专利EP0818555A1，使用C₂H₂作为渗碳材料，于渗碳时，将C₂H₂导入并且控制在压力1~7.5Torr的范围，扩散阶段，则炉内保低真空状况，本方式无法精确掌握渗碳过程气体反应的变化，而且不断的导入C₂H₂，消耗较多C₂H₂，并造成炉内及真空系统的污染。

7.美国US6187111在类似于FIG1装置上，于渗碳时，将C₂H₄导入并且控制在一定的压力范围，扩散阶段，则炉内保低真空状况，本方式无法精确掌握渗碳过程气体反应的变化，而且不断的导入C₂H₄，消耗较多C₂H₄，并造成炉内及真空系统的污染。

8.FIG2，JP2003-71756在类似于FIG1装置上，采用C₂H₂做为渗碳压力维持在1.5~3.5KPA并且使用二段扩散，第一段CO₂压力在0.3~15KPA，第二段扩散是真空进行，其优点是可以在可控情况下，进行CO₂的表面脱碳，但是C₂H₂的渗碳仍只是定压进行，不但表面较难控制，而且气体耗量大，造成真空系统严重的污染。

9.FIG3，WO03/048405-A1，在似FIG3装置上，采用C₂H₄+H₂做为渗碳压，利用C₂H₄及H₂的检测装置，检测出C₂H₄及H₂的分压，然后计算出渗碳的碳势再利用材料种类，渗碳规格得到之设定值，去实际做控制，本装置之缺点C₂H₄及H₂的检知测定设备不但昂贵而且实际运作时稳定性不佳，另为其利用旁路阀来控制炉压的方式亦比较不稳定。

10.FIG4 US2003-020214-A1在本装置上是采用C₆H₁₂做为渗碳材料，C₆H₁₂在注入炉内后，立刻挥发为气体，利用排气真空泵来控制其炉压，其缺点仍是控制较差，无法精确掌握渗碳过程气体反应的变化，并且耗费大量渗碳材料。

11.FIG5，JP2003-119558在类似FIG1的装置上进行真空渗碳热处理，其制程主要是分为二段渗碳。

第一段采用C₂H₂，压力设定在11.3Torr~26.3Torr

第二段采用13A都市瓦斯，压力设定在3.76Torr~60Torr，扩散仍采用真空状态下进行，本方法的缺点是控制较差，无法精确掌握渗碳过程气体反应的变化，并且耗费大量渗碳材料。

12.FIG6，JP2002-173759在真空渗碳热处理时，利用压力计测得的炉压与氢检测仪测得的氢分压，然后计算碳势以便控制渗碳材料的进入量，本技术采用氢检测仪之主要结构是利用一支陶瓷管，在端点真空焊接一片(proton)作为氢气探测头，陶瓷管中间通标准氢气，外面则接触炉气，利用二侧氢分压的砧不同，产生一个电位差，藉由这个电位差的大小，换算出氢气的含量，这个结构及原理和以氧化锆做成之氧探头极为相似。但在实际渗碳热处理时，渗碳材料容易堆积在探头上，形成一层媒灰，严重的影响检测的精确度，所以氧化锆探头在渗碳热处理应用时必须搭配一套烧碳机构，利用气体渗碳炉气及额外导入之空气将积存的媒灰烧掉，然而在真空渗碳时，并不存在这些条件，也就是没有足够的炉气去进行烧掉媒灰之动作，所以本结构之设计并不适合在真空渗碳热处理之量产使用。

13.FIG7，JP2002-2167658在真空渗碳热处理时，采用C₂H₂或C₂H₂与H₂的混合气，做为渗碳的材料，设定一个渗碳的上限值及下限值，于炉压上限时打开真空泵，于下限时关闭真空泵，以便节省渗碳材料消耗量，然而以炉压设定无法真实反应炉内渗碳反应的进行，所以容易产生渗碳不均匀的状况。

14.JP2001-262313在类似FIG1的装置上进行真空渗碳热处理，采用C₂H₄及H₂的混合气做为渗碳材料，其混合比例氢气在15％~50％，炉内压力设定在40~65Torr，本方法的缺点是控制较差，无法精确掌握渗碳过程气体反应的变化，并且耗费大量渗碳材料。

15.JP2001-240954 FIG8，装置上进行真空渗碳热处理采用C₂H₄及H₂的混合气做为渗碳材料，利用C₂H₄检测器检测C₂H₄之含量，以便控制真空抽气系统的阀门，本技术采用C₂H₄之检测设备昂贵而且可靠度差，另外使用阀门才控制真空抽气系统，其精度亦不佳。

16.JP2001-81543 FIG9装置上进行真空渗碳热处理，利用激光检测碳氢化物的注入量，然后控制其需要量，本技术采用激光检测之可靠度在有炉内积炭时，可靠度下降，然而产生煤灰在真空渗碳热处理之量产制程是很难避免的，所以本结构之设计并不适合在真空渗碳热处理之量产使用。

17.US6187111类似FIG1的装置上进行真空渗碳热处理，使用乙烯为渗碳原料其渗碳的炉压为1-10KPA，扩散阶段，则炉内保低真空状况，本方式无法精确掌握渗碳过程气体反应的变化，而且不断的导入C₂H₄，消耗较多C₂H₄，并造成炉内及真空系统的污染，本方法的缺点是控制较差，无法精确掌握渗碳过程气体反应的变化，并且耗费大量渗碳材料。

18.US PAT NO.5.702.540使用乙烯作为渗碳原料，并将炉压降至1KPA以下，但是乙烯的价格非常昂贵，并且不易大量储存处理，由于将压力设定在1KPA，所以使用大容量的真空泵，本方法的缺点是控制较差，无法精确掌握渗碳过程气体反应的变化，并且耗费大量渗碳材料。

19.US PAT NO.5.205.873使乙烯及氢气做为渗碳原料，将炉压控制在1~10KPA，但是氢气有爆炸性，安全性必须考虑，本方法的缺点是控制较差，无法精确掌握渗碳过程气体反应的变化，并且耗费大量渗碳材料。

20.US PAT 6.187.111采用较小容量原，拟降低气体的耗量，但是它会影响初期真空抽吸的时间，本方法的缺点是控制较差，无法精确掌握渗碳过程气体反应的变化。

以上为已有技术。

发明内容

为了克服上述不足之处，本发明的主要目的旨在提供一种采用多参数输入计算机为控制基础，使用两种以上的真空计，可以真实反应炉内渗碳气体的化学变化，并通过控制马达变频器来达成指挥真空泵系统的必要抽吸量。

本发明要解决的技术问题是：要解决多参数输入计算机的控制问题；如何使用两种以上的真空计；如何安装控制马达变频器的位置，控制及达成指挥真空泵系统的必要抽吸量等问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该系统的装置主要由计算机及控制软件、可编程控制器、热电偶、真空计、电源、工件及淬火室等组成，其可编程控制器、计算机及控制软件模块相互连接，可控硅整流器的一端与可编程控制器的输入端相连接，可编程控制器与加热室之间由主控炉温热电偶及过温控制热电偶相互连接，可编程控制器的一输出端通过数字信号输出线与加热室的输入端相连接，PIRANI真空计显示器的一端与加热室相连接，其输出端与可编程控制器的输入端相连接，薄膜式真空计显示器的一端与加热室相连接，其输出端与可编程控制器的输入端相连接，加热室内安置有热处理工件，加热室与淬火室连为一体，但中间有门隔离。

所述的应用于低压渗碳热处理炉的动态控制系统的真空计至少有两种以上组成。

所述的应用于低压渗碳热处理炉的动态控制系统的加热室的外部依次与真空计、真空阀、真空泵、真空泵马达与真空泵马达的变频控制器相互串接。

一种应用于低压渗碳热处理炉的动态控制系统的热处理制程方法的具体工作步骤是：

步骤1.工件送入加热室

工件备妥后，淬火室前门及加热室前门打开，直接送入加热室；

步骤2.抽真空

真空系统的真空阀及淬火室真空系统打开，开始抽真空，真空泵马达的变频器设定在正常供电频率，例如：中国地区50HZ，美国为60HZ；

步骤3.加热运行

当真空度达1torr或小于1torr后，开始加热，并且真空泵持续运行；

步骤4.持续均热

温度抵达渗碳温度后，持续运行均热程序直到工件温度均匀；

步骤5.变频器工作

进入渗碳制程后，根据工艺，变频器将频率降至正常频率之5％--60％，真空泵维持小抽吸量；

步骤6.注入渗碳材料

渗碳剂控制阀打开，开始注入一定量的渗碳材料；

步骤7.设定值

当炉内压力至设定值时，利用变频器控制真空泵的抽吸量，并将炉压维持在设定值；

步骤8.真空计显示器工作

当炉内气体进行渗碳反应时，PIRANI真空计显示器(V1)及薄膜式真空计显示器(V2)开始出现不同的读数，当PIRANI真空计显示器(V1)/薄膜式真空计显示器(V2)比值为一定时，变频器将频率调整为正常供电频率，以最快时间将真空度抽至最高；

步骤9.重复执行

停留一段时间进行扩散后，重复步骤5、6、7、8的制程；

步骤10.自动控制

步骤9重复的次数及每次停留扩散时间，皆由计算机根据渗碳要求，自动控制其次数及时间长短；

步骤11.降温

当渗碳及扩散的阶段完成，便开始进行降温；

步骤12.工件搬入

当温度降至淬火温度时，加热室前门打开，工件搬入淬火窒；

步骤13.规定压力

工件送至淬火升降台，关上加热室前门，前室注入N2，直到规定压力；

步骤14.淬火行程

淬火升降台浸入油槽内，进行淬火行程。

所述的应用于低压渗碳热处理炉的动态控制系统的热处理制程方法的计算机及控制软件利用输入的参数进行动态全程控制，在操作之前，预先输入以下的参数为：

a)、工件的材料；

b)、工件之总表面积；

c)、渗碳层深度要求；

d)、表面含碳量要求；

e)、最高工作温度限制；

f)、渗碳材料的种类；

g)、电源的频率；

采用多参数输入计算机做为控制基础，使用两种以上的真空计，以真实反应炉内渗碳气体的化学变化。制程中，计算机根据已输入的各项参数，含有工件总表面积，层深要求，材料种类，最高设定温度等参数，并接受时时输入的温度值及两种以上的真空度值，立刻演算并作时时的动态控制，其控制机制，除了通过控制马达变频器来达成指挥真空泵系统的必要抽吸量外，并由上述的多种参数，控制渗碳材料的注入量，注入时间及行程，反复多次直到渗碳层深。

所述的应用于低压渗碳热处理炉的动态控制系统的热处理制程方法的计算机及控制软件利用输入的参数进行动态全程控制，其计算机利用输入的参数决定以下控制条件：

a)、渗碳的压力；

b)、渗碳与扩散的时间。

渗碳初期，工件的表面立刻建立很高炭量，表面以下含碳很低，所以碳迅速扩散，第一次之后的扩散速度，因层深增加，所以扩散速度逐渐递减，至于完成每一段小渗碳的时间，由PIRANI真空计显示器(V1)与薄膜式真空计显示器(V2)的差值，决定渗碳材料已完成渗碳作用。

本发明的有益效果是：可以节省渗碳材料量；增加炉装载量；增加渗碳之均匀性；减少真空系统之积碳；能以动态控制方式，自动产生复杂之制程；并可以完成计算机自动控制，免除人为操作可能的错误。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图1是本发明的系统架构示意图；

附图2是本发明的实施方式示意图；

附图3是本发明实施例的第一次测试示意图；

附图4是本发明实施例的第二次测试示意图；

附图中标号说明：

1-计算机及控制软件； 17-真空泵马达的变频控制器；

2-可编程控制器； 18-加热组件；

3-PIRANI真空计显示器(V1)； 19-渗剂控制阀；

4-薄膜式真空计显示器(V2)； 20-调压阀；

5-可控硅整流器； 21-渗剂储存钢瓶；

6-电源供应器； 22-PIRANI真空计；

7-工件； 23-薄膜式真空计；

8-主控炉温热电偶； 24-加热室前门；

9-过温控制热电偶； 25-充压管线；

10-输入(D1)； 26-淬火室真空系统；

12-输出(D2)； 27-淬火室；

13-加热室； 28-淬火室前门；

14-真空阀； 29-淬火升降台；

15-真空泵； 30-油槽搅拌；

16-真空泵马达；

具体实施方式

请参阅附图1所示，本发明系统的装置主要由计算机及控制软件1、可编程控制器2、热电偶、真空计、电源6、工件7及淬火室27等组成，其可编程控制器2、计算机及控制软件1模块相互连接，可控硅整流器5的一端与可编程控制器2的输入端相连接，可编程控制器2与加热室13之间由主控炉温热电偶8及过温控制热电偶9相互连接，可编程控制器2的一输出端通过数字信号输出(D2)11线与加热室13的输入端相连接，加热室13的输出端通过数字信号输入(D1)10线与可编程控制器2的输入端相连接，PIRANI真空计显示器3的一端与加热室13相连接，其输出端与可编程控制器2的输入端相连接，薄膜式真空计显示器4的一端与加热室13相连接，其输出端与可编程控制器2的输入端相连接，加热室13内安置有热处理工件7，加热室13与淬火室27连为一体，但中间有门隔离。

请参阅附图2、3、4所示，所述的应用于低压渗碳热处理炉的动态控制系统的加热室13的外部依次与真空计、真空阀14、真空泵15、真空泵马达16与真空泵马达的变频控制器17相互串接；渗剂储存钢瓶21依次与调压阀20、渗剂控制阀19及加热组件18相互串接，PIRANI真空计22与加热组件18相互连接，薄膜式真空计23与加热组件18相互连接，充压管线(N2)25与淬火室27相互连接，淬火室真空系统与淬火室27相互连接，在淬火室27的一侧为淬火室前门28，淬火室27内壁一侧设有油槽搅拌30，其中间设有淬火升降台29。

步骤1.工件7送入加热室13

工件7备妥后，淬火室前门28及加热室前门24打开，直接送入加热室13；

步骤2.抽真空

真空系统的真空阀14及淬火室真空系统26打开，开始抽真空，真空泵马达的变频器17设定在正常供电频率，例如：中国地区50HZ，美国为60HZ；

步骤3.加热运行

当真空度达1torr或小于1torr后，开始加热，并且真空泵15持续运行；

步骤4.持续均热

步骤5.变频器工作

进入渗碳制程后，根据制程，变频器将频率降至正常频率之5％-60％，真空泵15维持小抽吸量；

步骤6.注入渗碳材料

渗碳剂控制阀19打开，开始注入一定量的渗碳材料；

步骤7.设定值

当炉内压力至设定值时，利用变频器控制真空泵15的抽吸量，并将炉压维持在设定值；

步骤8.真空计显示器工作

当炉内气体进行渗碳反映时，PIRANI真空计显示器(V1)3及薄膜式真空计显示器(V2)4开始出现不同的读数，当PIRANI真空计显示器(V1)3/薄膜式真空计显示器(V2)4比值为一定时，变频器将频率调整为正常供电频率，以最快时间将真空度抽至最高；

步骤9.重复执行

停留一段时间进行扩散后，重复步骤5、6、7、8的制程；

步骤10.自动控制

步骤11.降温

当渗碳及扩散的阶段完成，便开始进行降温；

步骤12.工件搬入

当温度降至淬火温度时，加热室13前门打开，工件7搬入淬火窒27；

步骤13.规定压力

工件7送至淬火升降台29，关上加热室前门24，注入充压管线(N2)25，直到规定压力；

步骤14.淬火行程

淬火升降台29浸入油槽内，进行淬火行程。

a)、工件的材料；

b)、工件之总表面积；

c)、渗碳层深度要求；

d)、表面含碳量要求；

e)、最高工作温度限制；

f)、渗碳材料的种类；

g)、电源的频率；

采用多参数输入计算机做为控制基础，使用两种以上的真空计，以真实反应炉内渗碳气体的化学变化。制程中，计算机根据已输入的各项参数，含有工件总表面积，层深要求，材料种类，最高设定温度等参数，并接受时时输入的温度值及两种以上的真空度值，立刻演算并作时时的动态控制，其控制机制，除了通过控制马达变频器来达成指挥真空泵15系统的必要抽吸量外，并由上述的多种参数，控制渗碳材料的注入量，注入时间及行程，反复多次直到渗碳层深。

a)、渗碳的压力；

b)、渗碳与扩散的时间。

渗碳初期，表面立刻建立很高炭量，表面以下含碳很低，碳迅速扩散，第一次之后的扩散时间逐渐拉长，至于完成每一段小渗碳的时间，完全根据PIRANI真空计显示器(V1)3与薄膜式真空计显示器(V2)4的差值，即渗碳材料已完成渗碳作用，其有非常明显的优点如下：

(1)、炉内工件所有面积，时时接受到同样的碳势，所以渗碳速度完全相同，深孔尤其明显；

(2)、新鲜的渗碳材料在炉内完成反应后立刻排出，所以不致于在炉内形成积碳；

(3)、渗碳可计算机精确的控制，渗层可非常精确且均匀；

(4)、装载量可大幅提高；

(5)、全自动控制，没有人为失误。

本发明的设备规格：

(1)、二室式油淬渗碳热处理炉；

(2)、加热室有效尺寸：1200MM×760MM×800MM；

(3)、加热室容积：8.0立方米；

(4)、真空系统：机械真空泵300M3/HR，鲁氏真空泵2000M3/HR。

本发明的测试工件尺寸：

1.S15C钢板：52MM×52MM×3MM 80件

2.SCM420钢棒：直径40MM×65MM 10件

本发明的第一次测试结果：有效渗碳层0.6~0.68mm，炉内情况良好，没有积碳。

本发明的第二次测试结果：有效渗碳层0.9~0.95mm，炉内情况良好，没有积碳。

本发明的真空计工作原理说明：

(1)、PIRANI GAUGE

派拉尼真空计是采用气体冷却FILAMENT时，产生惠斯登电路不平衡，而测出气体之多少，即真空度之数值。因气体之重量及冷却率不同，所以必须以已知的一种气体，预设真空表的参数，以计算真空度。

(2)薄膜式真空计

薄膜式真空计是利用气体分子碰撞运动，产生的压力，其行为近于理想气体状态，其压力与气体摩耳数有关，与气体种类无关。

PV＝NRT

P：气体压力

V：炉体容积

N：气体摩耳数

R：常数

T：温度

本发明真空计的特点说明：

(1)、气氛的均匀性

当渗碳开始时，真空泵15抽量降至很小，所以渗碳材料可迅速的建立均匀的渗碳气氛，由于抽吸量很小所以炉内不会因大力抽吸，产生绕动而不均匀，并且因为间断性定量注入，所以渗碳材料可以大幅降低。另外，抽气的时机，完全是根据炉内气体反应状况，所以是在可控的状态下进行真空渗碳。

所以它的优点非常明显为：

1)、炉内气氛更均匀，渗碳均匀度可大幅提升；

2)、可增加工件装载量；

3)、在可控的状态下，渗层深度可以完全掌握；

4)、大量减少渗碳材料耗量，并大幅减少炉内及真空系统的积碳及污染；

(2)、计算机产生制造工艺，并且动态全程控制操作之前，工程师已预先输入以下的参数

1)、工件之材料；

2)、工件之总面积；

3)、渗碳层深要求；

4)、表面含碳要求；

5)、最高工作温度限制；

6)、渗碳材料之种类；

7)、电源之频率；

根据以上的参数，计算机自动产生一个合适的工艺，在实际制程中，计算机根据时时输入的资料，对制程做修正或补偿，所以生产可以完全自动化，而且生产品质可以达到最佳。

Claims

1、一种应用于低压渗碳热处理炉的动态控制系统，该系统的装置有计算机及控制软件、可编程控制器、热电偶、真空计、电源、工件及淬火室，其特征在于：可编程控制器、计算机及控制软件模块相互连接，可控硅整流器的一端与可编程控制器的输入端相连接，可编程控制器与加热室之间由主控炉温热电偶及过温控制热电偶相互连接，可编程控制器的一输出端通过数位信号输出线与加热室的输入端相连接，PIRANI真空计显示器的一端与加热室相连接，其输出端与可编程控制器的输入端相连接，薄膜式真空计显示器的一端与加热室相连接，其输出端与可编程控制器的输入端相连接，加热室内安置有热处理工件，加热室与淬火室连为一体，中间有门隔离。

2、根据权利要求1所述的应用于低压渗碳热处理炉的动态控制系统，其特征在于：所述的真空计至少有两种以上组成。

3、根据权利要求1所述的应用于低压渗碳热处理炉的动态控制系统，其特征在于：所述的加热室的外部依次与真空计、真空阀、真空泵、真空泵马达与真空泵马达的变频控制器相互串接。

4、一种应用于低压渗碳热处理炉的动态控制系统的热处理制程方法，其特征在于：该方法具体工作步骤是：

步骤1.工件送入加热室

步骤2.抽真空

真空系统的真空阀及淬火室真空系统打开，开始抽真空，真空泵马达变频器设定在正常供电频率；

步骤3.加热运行

步骤4.持续均热

步骤5.变频器工作

进入渗碳制程后，根据制程，变频器将频率降至正常频率之5％--60％，真空泵维持小抽吸量；

步骤6.注入渗碳材料

渗碳剂控制阀打开，开始注入一定量的渗碳材料；

步骤7.设定值

步骤8.真空计显示器工作

当炉内气体进行渗碳反映时，PIRANI真空计显示器V1及薄膜式真空计显示器V2开始出现不同的读数，当PIRANI真空计显示器V1/薄膜式真空计显示器V2比值为一定时，变频器将频率调整为正常供电频率，抽真空；

步骤9.重复执行

停留一段时间进行扩散后，重复步骤5、6、7、8的制程；

步骤10.自动控制

步骤9重复的次数及每次停留扩散时间，由计算机根据渗碳要求，自动控制其次数及时间长短；

步骤11.降温

当渗碳及扩散的阶段完成，开始进行降温；

步骤12.工件搬入

步骤13.规定压力

工件送至淬火升降台，关上加热室前门，注入充压管线N2，直到规定压力；

步骤14.淬火行程

淬火升降台浸入油槽内，进行淬火行程。

5、根据权利要求4所述的应用于低压渗碳热处理炉的动态控制系统的热处理制程方法，其特征在于：所述的计算机及控制软件利用输入的参数进行动态全程控制，在操作之前，预先输入以下的参数为：

a)、工件的材料；

b)、工件之总表面积；

c)、渗碳层深度要求；

d)、表面含碳量要求；

e)、最高工作温度限制；

f)、渗碳材料的种类；

g)、电源的频率；

6、根据权利要求4所述的应用于低压渗碳热处理炉的动态控制系统的热处理制程方法，其特征在于：所述的计算机及控制软件利用输入的参数进行动态全程控制，其计算机利用输入的参数决定以下控制条件：

a)、渗碳的压力；

b)、渗碳与扩散的时间。