FR2508231A1 - Procede de commande d'un processus de traitement chimio-thermique d'articles dans une decharge luminescente, dispositif pour la mise en oeuvre dudit procede de commande et articles ainsi traites - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE LES TECHNIQUES DE TRAITEMENT CHIMIO-THERMIQUE. LE DISPOSITIF DE COMMANDE CONFORME A L'INVENTION EST CARACTERISE NOTAMMENT EN CE QU'IL COMPORTE UN CAPTEUR 10 DE LA FREQUENCE DE FORMATION DE L'ARC, UN ELEMENT 13 DE COMPARAISON DE LA FREQUENCE MESUREE DE FORMATION DE L'ARC AVEC UNE FREQUENCE PREDETERMINEE, UN BLOC DE COMMANDE 22 ET UN CAPTEUR DE TENSION 12, ET QUE LE BLOC DE REGLAGE 17 COMPORTE DES REGULATEURS 14, 15, 16 DE LA TEMPERATURE, DE LA VITESSE DE VARIATION DE CELLE-CI ET DE LA FREQUENCE DE FORMATION DE L'ARC. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA COMMANDE DES PROCESSUS DE TRAITEMENT DANS LES INSTALLATIONS DE NITRURATION IONIQUE DE PRODUITS DES CONSTRUCTIONS MECANIQUES ET DE L'INDUSTRIE AERONAUTIQUE.
Description
I La présente invention se rapporte aux techniques de traitement thermique
et a notamment pour objets un
procédé de commande d'un processus de traitement chimio-
thermique dans une décharge luminescente et un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé. L'inventionpeut être utilisée, par exemple, pour
commander les processus de traitement dans les installa-
tions de nitruration ionique de produits des constructions mécaniques et de l'industrie aéronautique dans le but
d'augmenter leur résistance.
Ordinairement, un *procédé de traitement chimio-
thermique d'articles dans une décharge luminescente, en particulier un procédé de nitruration ionique, comprend deux étapes: nettoyage de la surface des articles par pulvérisation cathodique, suivi de leur cémentation, ou
maintien des articles à une température prédéterminée.
Pourrendre'plus rapide le nettoyage de la surface, ainsi que pour obtenir une couche durcie régulière suivant ladite surface, surtout en cas de traitement d'aciers alliés complexes, il est avantageux de réaliser la
pulvérisation cathodique sous une tension qui est sensible-
ment supérieure à celle de travail Cependant, les transitions fréquentes "lueur/arc", dont la fréquence pendant la période initiale du traitement est d'autant plus grande que la valeur de la tension de décharge est plus élevée, constituent un obstacle à la réalisation de
la pulvérisation cathodique sous une tension élevée.
D'autre part, quand la fréquence de formation de l'arc dépasse une certaine valeur, admissible, cela peut avoir pour conséquence une détérioration de la surface des articles que l'on soumet au traitement C'est pourquoi on élève la tension jusqu'à la valeur nécessaire à la réalisation de la pulvérisation cathodique, mais de manière que la fréquence de formation de l'arc ne dépasse
355 pas ladite valeur admissible.
En outre, en régime de nettoyage, il se produit simultanément un chauffage des articles, Or il est indispensable que la température des articles et la vitesse de variation de cette température ne soient pas supérieures à des valeurs prédéterminées En cas de non-observation de ces conditions, sont possibles des déformations des articles et une altération des caractéris-
tiques de la couche azotée.
On connaît un procédé de commande d'un processus
de traitement chimio-thermique dans une décharge lumines-
cente, consistant à mesurer la température des articles à traiter et à mesurer la vitesse de sa variation, à les comparer avec des valeurs prédéterminées, à obtenir des signaux de désaccord, et sur la base des signaux de désaccord obtenus, à former un signal de commande de la tension de la décharge luminescente (voir demande de
brevet acceptée R F A NI 2606396, cl H 05 B 7/16).
L'un des inconvénients de ce procédé de commande réside dans l'impossibilité, dans beaucoup de cas, de réaliser une pulvérisation cathodique intense Ledit inconvénient est dé au fait que l'on effectue le réglage de la vitesse de chauffage ou de la température en faisant varier la valeur de la tension de décharge Dans ces conditions, la valeur de la tension nécessaire au maintien de la vitesse de chauffage ou de la température prescrite peut devenir inférieure à la valeur de la tension qui est nécessaire à la réalisation d'une pulvérisation cathodique intense, ce qui rend plus difficile la réalisation de celle-ci et résulte en une basse qualité du traitement des articles Un autre inconvénient de ce procédé de commande consiste en ce que lors de la réalisation du traitement chimio-thermique, on ne maintient pas au niveau requis la fréquence de formation de l'arc, mais on ne fait que réduire l'accroissement de la tension de décharge à chaque formation de l'arc Outre cela, dans ce procédé' de commande, il n'est pas possible de maintenir , à des niveaux déterminés à la fois la vitesse de variation de la température et la fréquence de formation de l'arc, ou la température de l'article à traiter et la fréquence de formation de l'arc, étant donné qu'onntutilise qu'un seul facteur de réglage, à savoir: la valeur de la tension de décharge Cette circonstance a pour conséquence une prolongation de la durée du processus de traitement chimio-thermique dés articles. On connait également un dispositif de commande d'un processus de traitement chimio-thermique dans une décharge luminescente, permettant de réaliser le procédé de commande décrit ci-dessus (voir la même demande de brevet R F A NI 2606396, cl H 05 B 7/16) Ledit dispositif comprend une source de tension d'alimentation reliée aux éléments de connexion électrique d'une chambre à décharge à l'intérieur de laquelle sont placés les articles à traiter Ledit dispositif comporte également des capteurs de température et de vitesse de variation de celle-ci, qui sont reliés, par l'intermédiaire d'éléments de comparaison correspondants, à un bloc de réglage relié électriquement à la source de tension d'alimentation La sortie de l'élément de comparaison en température est reliée à l'entrée de commande de l'élément de comparaison en vitesse de variation de la température, tandis que la sortie de l'élément de comparaison en vitesse de variation de la température est raccordées l'entrée d'un bloc de réglage qui se présente sous forme d'un régulateur à action intégrale et proportionnelle à ccn 5 bite de temps d'intégration élevée L'autre entrée dudit régulateur est reliée à la sortie d'un capteur d'apparition d'une
décharge d'arc.
Dans ce dispositif connu, pour régler les para-
mètres du traitement (la température et la vitesse de variation de celleci), on utilise un même régulateur à
action intégrale et proportionnelle, et la source fournis-
sant la tension d'alimentation est réalisée sous forme d'une source de tension réglable de forme continue, ce qui , n'assure pas un réglage de qualité des paramètres du traitement. Dans le cadre de la présente invention, on s'est donc proposé de créer un procédé de commande d'un processus de traitement chimio-thermique d'articles dans une décharge luminescente, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé de commande, qui donneraient la possibilité
de réduire la durée du processus de traitement chimio-
thermique tout en améliorant la qualité du traitement grâce au maintien simultané aux niveaux requis de la vitesse de variation de la température et de la fréquence de fommation de l'arc, ou de la température des articles et de la fréquence de formation de l'arc, et grâce au perfectionnement du réglage desdits paramètres, ainsi que grâce à la possibilité de réaliser d'une manière plus
intense la pulvérisation cathodique.
Ce problème est résolu du fait que le procédé de commande d'un processus de traitement chimio-thermique
d'articles dans une décharge luminescente, du type consis-
tant à mesurer la température des articles en cours de traitement et la vitesse de variation de celle-ci, à comparer ces paramètres avec des valeurs prédéterminées, à obtenir des signaux de désaccord, et,sur la base des signaux de désaccord obtenus, à former des signaux de commande de la tension de décharge luminescente, est caractérisé, selon l'invention, en ce que, simultanément
avec la mesure de la température et de la vitesse de varia-
tion de celle-ci, on mesure la fréquence de formation de
l'arc, on compare la valeur obtenue avec une valeur pré-
déterminée, on obtient un signal de désaccord, on forme un signal de commande de la tension de décharge luminescente suivant la fréquence de formation de l'arc, et on utilise ledit signal de commande pour le réglage de la fréquence
de formation de l'arc.
Dans le but d'assurer une pulvérisation cathodique intense, il est avantageux d'utiliser, à partir du début du processus de traitement jusqu'à l'achèvement de la
pulvérisationcathodique, une tension de décharge lumines-
cente sous forme impulsionnelle à valeur moyenne et d'amplitude réglables, et, pour régler la température et la vitesse de sa variation, d'utiliser ladite valeur moyenne de la tension d'impulsion, et pour régler la fréquence de formation de l'arc, ladite amplitude des impulsions de tension. Afin d'assurer une meilleure qualité du réglage d'au moins deux paramètres de traitement simultanément, ainsi que pour réduire la durée du processus proprement dit de traitement des articles, il est admissible, dans le procédé de commande selon l'invention, de comparer la valeur du signal de commande de la tension de décharge luminescente d'après la fréquence de formation de l'arc avec la valeur du dignal de commande d'après la température ou d'après la vitesse de variation de celle-ci, et de commander la tension de décharge luminescente au moyen de celui des signaux de commande à comparer auquel correspond la
valeur la plus faible de la tension de décharge luminescente.
Il est avantageux, pendant tout le processus de traitement chimiothermique d'un article, de diminuer la valeur prédéterminée de la fréquence de formation de l'arc avec l'augmentation de la température de l'article en cours
de traitement.
Le problème-exposé plus haut est également résolu grâce à un dispositif de commande d'un processus de traitement chimio-thermique d'articles, permettant de mettre en oeuvre le procédé de commande conforme à l'invention, du type comportant une source d'alimentation connectée aux éléments de connexion électrique d'une chambre de décharge dans laquelle sont placés les articles à traiter, un capteur de la température des articles, un capteur'de la vitesse de variation de ladite température, des éléments de comparaison des paramètres de température avec des paramètres prédéterminés, et un bloc de réglage desdits paramètres de température, les sorties des capteurs
, de paramètres de température étant connectées par l'inter-
médiaire des éléments de comparaison à un bloc de réglage relié électriquement à ladite source de tension d'alimentation, caractérisé, selon l'invention, en ce qu'il est prévu un capteur de fréquence de formation de l'arc, un élément de comparaison de la fréquence mesurée de formation de l'arc avec une fréquence prédéterminée, un bloc de commandeet un capteur de tension, ledit bloc de réglage comportant des régulateurs de la température, de la vitesse de variation de celle-ci et de la fréquence de formation de l'arc, le capteur de la fréquence de formation de l'arc étant relié au régulateur de la fréquence de l'arc
par l'intermédiaire de l'élément de comparaison correspon-
dant, la sortie du régulateur de la fréquence de formation de l'arc étant reliée à l'une des entrées du bloc de commande, dont deux autres entrées sont reliées aux sorties des régulateurs de la température et de la vitesse de variation de celle-ci, une autre entrée dudit bloc de commande étant reliée à la sortie de l'élément de comparaison d'après la température, tandis qu'une dernière
entrée dudit bloc est reliée électriquementpar l'intermé-
diaire du capteur de tension, à l'élément de connexion électrique, et que les sorties du bloc de commande sont
électriquement reliées à la source de tension d'alimen-
tation. Il est avantageux que, dans le dispositif conforme
à l'invention, le bloc de commande comporte deux commuta-
teurs, un organe de zéro, un circuit de séparation de
signal minimal et un circuit de détermination de l'achève-
ment de la pulvérisation cathodique, la sortie dudit organe de zéro étant reliée à une entrée de l'un des commutateurs, dont la sortie est reliée à l'une des entrées du deuxième commutateur, dont la deuxième entrée est reliée à la sortie du circuit de détermination de l'achèvement de la pulvérisation cathodique, et dont l'une des sorties est reliée à l'une des entrées du circuit de séparation du signal minimal, et que les entrées du premier commutateur, l'entrée de l'organe de zéro, l'autre entrée du circuit de séparation de signal minimal et l'entrée du circuit de détermination de l'achèvement de la pulvérisation cathodique constituent les entrées du bloc de commande, tandis que la deuxième sortie du deuxième commutateur et la sortie du circuit de séparation de signal minimal constituent les sorties dudit bloc de commande, et que le circuit de détermination de l'achèvement de la pulvérisation cathodique comprenne un comparateur, une source de tension de référence et un compteur de temps,
l'entrée du comparateur et sa sortie étant reliées respec-
tivement à la source de tension de référenceetà l'entrée du compteur de temps, l'autre entrée du comparateur et la sortie du compteur de temps servant respectivement d'entrée et de sortie du circuit de détermination de l'achèvement
de la pulvérisation cathodique.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la
lumière de la description explicative qui va suivre de
différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels la figure 1 représente un schéma synoptique du dispositif de commabde d'un processus chimio-thermique de traitement d'articles, selon l'invention; la figure 2 montre le schéma synoptique du bloc de commande di X dispositif, selon l'invention; la figure 3 illustre un mode de réalisation du circuit de détermination de l'achèvement de la pulvérisation cathodique, selon l'invention; la figure 4 montre un diagramme indiquant la variation dans le temps de la température de l'article en cours de traitement et de la fréquence de formation de l'arc, selon l'invention; la figure 5 représente un diagramme indiquant la variation dans le temps de la valeur du signal de commande d'après la fréquence de formation de l'arc, selon l'invention; la figure 6 montre la variation dans le temps du signal de commande d'après la température et la vitesse de variation de celle-ci, selon l'invention la figure 7 représente la variation de la tension d'alimentation dans le temps, selon l'invention Il est possible de décrire d'une manière plus claire le procédé de commande conforme à l'invention en décrivant
le dispositif utilisé pour la mise en oeuvre dudit procédé.
La figure 1 représente le schéma synoptique du
dispositif réalisant le procédé de commande proposé.
Le dispositif comprend une source 1 de tension d'alimentation, dont les sorties sont reliées aux éléments de connexion électrique 2 d'une chambre à décharge 3 destinée au traitement chimio-thermique des articles 4 qui sont disposés à l'intérieur de ladite chambre sur des suspensions 5 La paroi de la chambre à décharge 3
constitue l'un des éléments de connexion électrique 2.
Le dispositif comprend également un capteur 6 de température, l'entrée dudit capteur étant reliée à l'un des articles 4 à traiter Il est possible d'utiliser en qualité de capteur
de température 6 un thermocouple avec un amplificateur.
La sortie du capteur 6 est reliée à l'entrée d'un capteur 7 de la vitesse de variation de la température et à l'entrée d'un élément 8 de comparaison d'après la température La sortie du capteur 7 est connectée à l'entrée d'un élémént 9 de comparaison d'après la vitesse de variation de la température Le dispositif comporte aussi un capteur 10 de fréquence de formation de l'arc, auquel sont reliées les sorties d'un capteur 11 de courant et d'un capteur 12 de tension de décharge La sortie du capteur 10 de fréquence de formation de l'arc est raccordée à l'entrée d'un élément 13 de comparaison d'après la fréquence de formation de l'arc D'autres entrées des éléments de comparaison 8, 9, 13 sont destinées à recevoir les signaux électriques correspondant aux valeurs prédéterminées de la température, de la vitesse de variation de la température et de la fréquence de formation de l'arc Les sorties des éléments de comparaison 8, 9, 13 sont reliées aux entrées des régulateurs correspondants 14, 15, 16 faisant partie d'un bloc de réglage 17 destiné à la formation de signaux de commande d'après la température, d'après la vitesse de variation de la température et d'après la fréquence de formation de l'arc en fonction de la valeur des signaux de désaccord apparaissant aux sorties des élements de comparaison 8, 9, 13 Les sorties des régulateurs 14, 15, 16 et la sortie de l'élément de comparaison 8 sont reliées aux entrées 18, 19, 20, 21 d'un bloc de-commande 22 dont une autre entrée 23 est reliée à la sortie du capteur de tension 12 Les sorties 24, 25 du bloc de commande 22 sont branchées sur les entrées de la source 1 de tension d'alimentation. Le bloc de commande 22 est destiné à commander les valeurs moyenne et d'amplitude de la tension
d'alimentation.
La figure 2 représente un schéma synoptique du bloc de commande 22 Le bloc de commande 22 comprend un commutateur 26 dont la sortie est reliée à l'entrée d'un autre commutateur 27 Une deuxième entrée du commutateur 27 est reliée à la sortie 28 dmncircuit 29 de détermination de l'achèvement de la pulvérisation cathodique, une sortie du commutateur 27 est reliée à l'entrée d'un circuit 30
de séparation d'un signal minimal Une entrée du commuta-
teur 26 est connectée à la sortie d'un organe de zéro 31.
Deux autres entrées du commutateur 26, l'entrée de l'organe de zéro 31, une autre entrée du circuit 30 de séparation d'un signal minimal et l'entrée du circuit 29 de détermination de l'achèvement de la pulvérisation cathodique constituent respectivement les entrées 18, 19, 20, 21 et 23 du bloc de commande 22 La sortie du commutateur 27 et la sortie du circuit 30 constituent
respectivement les sorties 25 et 24 du bloc 22 Le commuta-
teur 26 est destiné à relier les sorties de l'un des régulateurs 14 (figure 1) ou 15 à l'entrée du commutateur 27 (figure 2), qui, à son tour, est destiné à relier les sorties de l'un desdits régulateurs 14 (figure 1) ou 15 à l'entrée du circuit 30 (figure 2) ou directement à la sortie 25 du bloc 22 en fonction de la présence ou l'absence d'un signal à la sortie 28 du circuit 29 de détermination de l'achèvement de la pulvérisation cathodique Le circuit 30 est destiné à effectuer une comparaison des signaux appliqués à ses entrées et à
choisir le signal de plus faible amplitude.
La figure 3 représente un mode de réalisation du circuit 29 de détermination de l'achèvement de la pulvérisation cathodique, comprenant un comparateur 32 dont la sortie est branchée sur l'entrée d'un compteur de temps 33 Une entrée du comparateur 32 est reliée à une source 34 de tension de référence, tandis que son autre entrée constitue l'entrée 23 du bloc 22 La sortie du
compteur de temps 33 constitue la sortie 28 du circuit 29.
Le comparateur 32 est destiné à comparer la valeur de la tension d'alimentation avec la valeur de la tension
fournie par la source 34 de tension de référence corres-
pondant à la valeur prédéterminée de la tension de décharge, et à former un signal de mise en marche du compteur de
temps 33, qui est destiné à compter le temps de pulvérîsa-
tion cathodique en présence d'un signal à la sortie du comparateur 32 et à délivrer un signal à l'entrée du commutateur 27 (figure 2), après l'achèvement de la
pulvérisation cathodique.
Les figures 4 à 7 représentent des diagrammes temporels expliquant le fonctionnement du dispositif de commande d'un processus de traitement chimio-thermique
dans un four de nitruration ionique.
La figure 4 représente la variation dans le temps de la température T des articles 4 soumis au traitement (figure 4, ligne continue) et de la fréquence de formation de l'arc (figure 4, ligne tiretée) Les valeurs de temps sont portées sur l'axe des abscisses, les valeurs T, f et T O sont portées sur l'axe des ordonnées L'ordonnée TO , correspond à la valeur prédéterminée de la température
de l'article 4 soumis au traitement.
La figure 5 représente la variation dans le temps du signal de commande Ul à la sortie du régulateur 16
(figure 1) de la fréquence de formation de l'arc.
La figure 6 montre la variation dans le temps du signal de commande U 2 à la sortie du régulateur 15 de la vitesse de variation de la température (ligne continue) et du signal de commande U 3 à la sortie du régulateur de
température 14 (ligne tiretée).
La figure 7 représente la variation dans le temps de la tension d'alimentation Uo, o la ligne continue montre la forme de la tension, et la ligne tiretée,
la valeur moyenne de la tension durant une période.
L'ordonnée U 4 correspond à la valeur de la tension d'alimentation à laquelle se produit une pulvérisation
cathodique intense.
Sur l'axe des abscisses, les points t 1, t 2, t 3, t 4 et t 5 correspondent t 1, au moment o la température de chauffage atteint la valeur prédéterminée; t 2, au moment o la valeur d'amplitude de la tension d'alimentation atteint la valeur U 4; t 3, au moment du commencement de la pause entre les impulsions; t 4, au moment de l'achèvement de la pulvérisation cathodique; t 5, au moment de commencement de la formation de
l'arc suivant.
Les lettres Z Z' et t O désignent les paramètres de la tension impulsionnelle d'alimentation, soit respectivement: durée de la pause, durée de
l'impulsion,période d'un cycle impulsionnel.
Le procédé de commande du processus de traitement chimio-thermique est réalisé au moyen du dispositif
représenté sur les figures 1, 2, 3 de la manière suivante.
Au moment initial t = O (figures 4 à 7), on applique aux éléments de connexion électrique 2 (figure 1) de la chambre à décharge 3, à partir de la source 1, une tension d'alimentation dont la valeur à ce moment est égale à la valeur initiale UO (figure 7) correspondant aux valeurs initiales des signaux de commande aux entrées de la source 1 de tension d'alimentation Ordinairement, au commencement du processus de traitement, ont souvent lieu de fréquentes transitions "lueur/arc'l L'extinction de la décharge en arc est effectuée par diminution de courte durée et rapide de la tension d'alimentation jusqu'à zéro, suivie d'une mise sous tension au bout d'un intervalle de temps suffisant pour la déionisation de l'intervalle de décharge, par réduction jusqu'à zéro du signal de commande
à l'une des entrées de la source 1 de la tension d'alimen-
tation, reliée à la sortie 24 du bloc 22, suivie de son augmentation après une certaine temporisation Lesdites diminutions de courte durée de la tension d'alimentation ne sont pas représentées sur les figures 4 à 7 A l'application de la tension d'alimentation % provenant de la source 1, il peut se former un arc En cas d'apparition d'une décharge en arc, il se produit une augmentation du courant et une diminution de la tension de décharge, à la suite de quoi les signaux provenant du capteur de courant 11 (figure 1) et du capteur 12 de tension de décharge et appliqués au capteur 10 de la fréquence de formation de l'arc indiquent l'apparition de la décharge en arc A la sortie du capteur 10 se forme un signal proportionnel à
la fréquence d'apparition des décharges en arc (c'est-à-
dire à la fréquence de formation de l'arc), qui est -
appliqué à l'une des entrées du circuit 13 de comparaison d'après la fréquence de formation de l'arc, o il est
coparé avec un signal proportionnel à la valeur pré-
déterminée de la fréquence A la sortie du circuit 13 apparait un signal proportionnel à la différence entre -les valeurs mesurée et prédéterminée de la fréquence de
formation de l'arc.
Ledit signal est appliqué à l'entrée du régulateur , 16 de la fréquence de formation de l'arc A la sortie du régulateur 16, en fonction de la loi de régulation choisie, se forme un signal U 1 (figure 5) de commande de la source d'alimentation 1 (figure 1), qui modifie la valeur d'amplitude Ua (figure 7) des impulsions de tension d'alimentation En qualité de régulateur 16 (figure 1) il est possible d'utiliser un régulateur à action intégrale et proportionnelle Le signal fourni par le régulateur 16 est appliqué à l'entrée 20 du bloc de commande 22 qui constitue l'une des entrées du circuit 30 (figure 2) de séparation de signal minimal A son autre entrée, en provenance du commutateur 27 remplissant aussi la fonction d'une source de signal de référence, est appliqué un signal possédant une valeur constante bien plus élevée que la valeur du signal à l'entrée 20 Le circuit 30 de séparation de signal minimal compare les signaux appliqués à ses entrées, et à sa sortie apparaît un signal plus faible que ceux-ci et qui, au moment considéré, est un signal provenant de la sortie du
régulateur'16 de la fréquence de formation de l'arc.
Ce signal arrive à l'entrée 24 de la source d'alimentation 1 et modifie la valeur Ua (figure 7) de la tension d'amplitude de sorte que la fréquence de formation de l'arc soit maintenue à un niveau prédéterminé (dans
le cas considéré, ils'agit de l'augmentation de Ua).
Simultanément se produit le chauffage des articles à traiter 4 (figure 1) A la sortie des capteurs 6, 7 de la température et de la vitesse de variation de celle-ci, se forment des signaux proportionnels aux valeurs réelles de la température des articles 4 subissant le traitement et de la vitesse de sa variation, qui, par
l'intermédiaire des éléments 8, 9 de comparaison corres-
pondants sont comparés avec des signaux proportionnels aux valeurs prédéterminées de ces paramètres, tandis qu'aux sorties des éléments 8, 9 se forment des signaux de désaccord d'après la température et d'après la vitesse
de sa variation.
En fonction de ces désaccords et des lois de
réglage choisies, les régulateurs 14 et 15 de la tempéra-
ture et de la vitesse de sa variation forment les signaux U 2 et U 3 (figure 6) de commande de la valeur moyenne de la tension d'alimentation En tant que régulateurs 14 et 15 il est également possible d'utiliser
des régulateurs à action intégrale et proportionnelle.
Ces signaux de commande arrivent aux entrées 18 (figure 1) et 19 du bloc de commande 22, qui constituent les entrées du commutateur 26 (figure 2) par l'intermédiaire duquel, jusqu'au moment t 1, l'entrée du commutateur 27 n'est attaquée que par un signal de commande d'après la vitesse
de variation de la température De la sortie du régula-
teur 15 de la vitesse de variation de la température, au moyen du commutateur 27, ledit signal de commande arrive à l'entrée 25 de la source 1 d'alimentation et modifie la valeur moyenne U 5 de la tension d'alimentation U 0 et par conséquent la valeur moyenne de la tension de décharge, de sorte que la vitesse de chauffage soit maintenue au niveau requis Uoe modification de la valeur moyenne U 5 de la tension peut se produire, par exemple, par variation de la durée 2 p des pauses entre les impulsions à des valeurs constantes de la durée V de
l'impulsion et de la période T% du cycle d'impulsions.
Au moment t 1 (figure 4), la température T des articles subissant le traitement 4 atteint une valeur prédéterminée TO O A la sortie de l'organe de zéro 31 (figure 2) se forme alors un signal qui commute le commutateur 26 de manière qu'à sa sortie ne subsiste que le signal U 3 de commande fourni par le régulateur detempérature 14.
Il est avantageux d'assurer une "transition sans choc", c'est-à-dire un changement des signaux de U 2 et de U 3 de commande tel, que la valeur initiale du signal U 3 de commande soit égale à la valeur du signal U 2 au moment de la transition Ainsi, à l'entrée 25, à partir du moment t 1, commence à arriver le signal U 13 (figure 6) de , commande provenant de la sortie du régulateur 14 de la température, en faisant varier la valeur moyenne de la tension de décharge de manière que la température soit
maintenue au niveau prédéterminé TO.
Au moment t 2 (figure 7), la valeur d'amplitude Ua de la tension d'alimentation-atteint la valeur U 4 à
laquelle se produit une pulvérisation cathodique intense.
La valeur du signal à l'entrée 23 du circuit 29, c'est-à- dire à l'entrée du comparateur 32 (figure 3), devient égale à la valeur du signal arrivant à la deuxième entrée du comparateur 32 en provenance de la source 34 de tension de référence, et à la sortie du comparateur 32 se forme un signal mettant en action le compteur de temps 33 Au moment t 3 (figure 7), le signal à la sortie du comparateur
32 (figure 3) disparaît et le comptage du temps est arrêté.
De la sorte, le compteur de temps 33 calcule le temps durant lequel la tension de la décharge est maintenue
-15 au niveau U 4 (figure 7).
Au moment t 4, le temps compté par le compteur 33 (figure 3) atteint la valeur requise, et à la sortie 28 du circuit 29 apparaît un signal réalisant une commutation du commutateur 27 (figure 2), de sorte que les signaux aux sorties du commutateur 27 changent de place Ainsi, à l'entrée 25 (figure 1) de la source d'alimentation 1 arrive un signal constant pour lequel la tension de décharge possède pratiquement une forme continue, tandis qu'à l'entrée du circuit 30 de séparation de signal minimal arrive un signal formé par le régulateur de température A son autre entrée est toujours présent un signal de commande formé par le régulateur 16 de la fréquence de formation de l'arc, tandis qu'à sa sortie est engendré le signal le plus faible, d'après son
amplitude, des deux signaux d'entrée En cas de non-
formation de l'arc, le signal qui est le plus faible est le signal U 3 de commande d'après la température Ensuite on réalise le maintien de la température à un niveau prédéterminé T O (figure 4) par modification de la tension
d'alimentation U O (figure 7), sa forme étant connue.
Si au moment t 5 (figures 4, 5, 7) il apparaît de nouveau des formations de l'arc, alors le signal de sortie U 1 (figure 5) du régulateur 16 (figure 1) de fréquence de formation de l'arc diminue, et lorsque ledit signal devient plus faible que le signal U 3 (figure 6) du régulateur de la température, il arrive à l'entrée 24 (figure 1) de la source d'alimentation 1 en diminuant la tension d'alimentation de manière à réduire la fréquence
de formation de l'arc.
Il est avantageux, au cours du chauffage, de
diminuer la valeur prédéterminée de la fréquence de forma-
tion de l'arc étant donné que lors d'une élévation de la température une influence indésirable de la formation de l'arc se manifeste d'une façon intense Pour réaliser le procédé décrit dans le dispositif, il faut brancher l'entrée de commande du circuit 13 de comparaison d'après la fréquence de formation de l'arc sur la sortie du capteur 6 de la température (sur les figures 1, 2, 3, ce branchement
n'est pas représenté).
Ainsi, le procédé de commande revendiqué et le dispositif pour sa mise en oeuvre donnent la possibilité d'effectuer, avant l'achèvement de la pulvérisation cathodique, un réglage simultané d'après deux paramètres: d'après la fréquence de formation de l'arc et d'après la température, ou d'après la fréquence de formation de l'arc et d'après la vitesse de variation de la température, ce qui devient possible grâce à l'utilisation de deux actions de réglage: sur la valeur d'amplitude de la tension d'alimentation et sur sa valeur moyenne Cela donne la possibilité de réaliser une pulvérisation cathodique intense en utilisant une tension élevée, ce qui permet de réduire la durée et d'améliorer la qualité du traitement
des articles.
Dans le dispositif réalisant le procédé de commande proposé, sont prévus des régulateurs séparés pour chaque paramètre à régler, ce qui donne la possibilité d'assurer
d'une manière plus qualitative le réglage desdits para-
mètres et, par conséquent, d'améliorer la qualité du
traitement des articles.
Claims (9)
1. Procédé de commande d'un processus de traitement chimio-thermique d'articles dans une décharge luminescente, du type consistant à mesurer la température des articles à traiter et la vitesse de variation de celleci, à les comparer avec des valeurs prédéterminées de ces mêmes paramètres, à obtenir des signaux de désaccord et, sur la base des signaux de désaccord obtenus, à former un signal de commande de la tension de décharge luminescente, caractérisé en ce que, simultanément avec la mesure de la température et de la vitesse de variation de celle- ci, on mesure la fréquence de formation de l'arc, on compare la valeur obtenue avec une valeur prédéterminée, on obtient un signal de désaccord, on forme un signal de commande de la tension de décharge luminescente d'après la fréquence de formation de l'arc, et on utilise ledit signal de commande pour le réglage de la fréquence de formation
de l'arc.
2. Procédé de commande d'un processus de traitement chimio-thermique selon la revendication 1, avec utilisation d'un chauffage des articles à traiter dans une décharge luminescente et pulvérisation cathodique simultanée, caractérisé en ce qu'à partir du début du processus de traitement jusqu'à l'achèvement de la pulvérisation cathodique, on utilise en qualité de tension de décharge luminescente une tension de forme impulsionnelle possédant des valeurs moyenne et d'amplitude réglables, en utilisant, pour le réglage de la température et de la vitesse de variation de celle-cilla valeur moyenne de la tension impulsionnelle, et en utilisant pour le réglage de la fréquence de formation de l'arc l'amplitude des impulsions
de tension.
3. Procédé de commande selon l'une des revendica-
tions 1 et 2, caractérisé en ce que l'on compare la valeur du signal de commande de la tension de décharge luminescente d'après la fréquence de formation de l'arc avec la valeur du signal de commande d'après la température, et que l'on commande la tension de décharge luminescente à l'aide de celui des signaux de commande comparés auquel correspond la
-5 plus faible valeur de la tension de décharge luminescente.
4. Procédé de commande selon l'une des revendica-
tions 1 et 2, caractérisé en ce que l'on compare la valeur du signal de commande de la tension de décharge luminescente d'après la fréquence de formation de l'arc avec la valeur du signal de commande d'après la vitesse de variation de la température, et que l'on commande la tension de décharge luminescente au moyen de celui des signaux de commande comparés auquel correspond la plus faible valeur de la
tension de décharge luminescente.
5 Procédé de commande selon l'une des
revendications 1, 2, 3 et 4, caractérisé en ce qu'on
diminue la valeur prédéterminée de la fréquence de formation de l'arc avec l'augmentation de la température de l'article
soumis au traitement.
6 Dispositif de commande d'un processus de traitement chimio-thermique d'articlespour la mise en
oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1, 2, 3,
4 et 5, du type comportant une source ( 1) de tension d'alimentation reliée aux éléments ( 2) de connexion électrique extérieure d'une chambre à décharge ( 3) dans laquelle sont placés les articles à traiter ( 4), un capteur ( 6) de la température des articles, un capteur ( 7) de la vitesse de variation de la température, des éléments ( 8, 9) de comparaison des paramètres de température mesurés avec des paramètres prédéterminés, et un bloc ( 17) de réglage des paramètres de température, les sorties des capteurs ( 6, 7) des paramètres de température étant reliées, par "lintermédiaire des éléments de comparaison ( 8, 9) à un bloc de réglage ( 17) relié électriquement à la source ( 1) , de tension d'alimentation, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur ( 10) de la fréquence de formation de l'arc, un élément ( 13) de comparaison de la fréquence mesurée de formation de l'arc avec une fréquence prédéterminée, un bloc de commande ( 22) et un capteur de tension ( 12),et que le bloc de réglage ( 17) comporte des régulateurs ( 14, 15, 16) de la température, de la vitesse de variation de celle-ci et de la fréquence de formation de l'arc, le capteur ( 10) de la fréquence de formation de l'arc étant relié au régulateur ( 16) de la fréquence de formation de l'arc par l'intermédiaire de l'élément de comparaison ( 13), la sortie du régulateur ( 16) de la fréquence de formation de l'arc étant connectée à une entrée ( 20) du bloc de commande ( 22), dont deux autres entrées ( 18, 19) sont
reliées aux sorties des régulateurs ( 14, 15) de la tempé-
rature et de la vitesse de variation de celle-ci,une autre entrée ( 21) dudit bloc de commande étant reliée à la sortie de l'élément ( 8) de comparaison d'après la
température, tandis que son entrée ( 23), par l'intermé-
diaire du câpteur de tension ( 12), est reliée électriquement à l'élément de connexion électrique ( 2), les sorties ( 24,25) du bloc de commande ( 22) étant électriquement reliées à
la source ( 1) de tension d'alimentation.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le bloc de commande ( 22) comporte des commutateurs ( 26, 27), un organe de zéro ( 31), un circuit ( 30) de séparation d'un signal minimal et un circuit ( 29) de détermination de l'achèvement de la pulvérisation cathodique, la sortie de l'organe de zéro ( 31) étant reliée à l'une des entrées du commutateur ( 26), dont la sortie est reliée à l'une des entrées des commutateurs ( 27), dont une deuxième entrée est reliée à la sortie ( 28) du circuit ( 29) de détermination de l'achèvement de la pulvérisation cathodique, et dont l'une des sorties est reliée à l'une des entrées du circuit ( 30) de séparation d'un signal minimal, les entrées du commutateur ( 26), l'entrée de l'organe de zéro ( 31), une autre entrée du , circuit ( 30) de séparation d'nsignal minimal et l'entrée du circuit ( 29) de détermination de l'achèvement de la pulvérisation cathodique constituant les entrées ( 18, 19, 21, 20, 23) du bloc de commande ( 22), la deuxième sortie du commutateur ( 27) et la sortie du circuit ( 30) de séparation d'un signal minimal constituant les sorties
du bloc de commande ( 22).
8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le circuit ( 29) de détermination de l'achèvement de la pulvérisation cathodique comprend un comparateur ( 32), une source ( 34) de tension de référence et un compteur de temps ( 33), l'entrée du comparateur ( 32) et sa sortie étant reliées respectivement à la source ( 34) de tension de référence et à l'entrée du compteur de temps ( 33), une autre entrée du comparateur ( 32) et la sortie du compteur de temps ( 33) constituant respectivement l'entrée et la sortie ( 28) du circuit ( 29)de détermination
, de l'achèvement de la pulvérisation cathodique.
9. Articles, pièces ou produits caractérisés en ce que leur fabrication comporte application du procédé
de commande faisant l'objet de l'une des revendications
1 à 5.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8117327A GB2100023B (en) | 1981-06-05 | 1981-06-05 | Method of control of chemico-thermal treatment of workpieces in glow discharge and a device for carrying out the same |
| DE19813123214 DE3123214C2 (de) | 1981-06-05 | 1981-06-11 | Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer chemisch-thermischen Behandlung von Werkstücken in einer Glimmentladung |
| FR8111959A FR2508231A1 (fr) | 1981-06-05 | 1981-06-17 | Procede de commande d'un processus de traitement chimio-thermique d'articles dans une decharge luminescente, dispositif pour la mise en oeuvre dudit procede de commande et articles ainsi traites |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (2)
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Family
ID=27189372
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|---|---|---|---|
| FR8111959A Granted FR2508231A1 (fr) | 1981-06-05 | 1981-06-17 | Procede de commande d'un processus de traitement chimio-thermique d'articles dans une decharge luminescente, dispositif pour la mise en oeuvre dudit procede de commande et articles ainsi traites |
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- 1981-06-11 DE DE19813123214 patent/DE3123214C2/de not_active Expired
- 1981-06-17 FR FR8111959A patent/FR2508231A1/fr active Granted
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