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Résumé : Afin de répondre aux exigences de contrôle précis du degré de vide dans le processus de cémentation à basse pression (cémentation sous vide), des solutions correspondantes sont proposées dans cet article, notamment l'ajout d'un réservoir de mélange de gaz pour le mélange de gaz de perméat, en utilisant un vide dynamique en amont et en aval. méthodes de contrôle de niveau et degré de vide en coordonnant la méthode de contrôle avec la température, le contrôle rapide et précis du degré de vide et de la température dans le processus d'infiltration peut être atteint.
1. Question
La cémentation à basse pression, également connue sous le nom de carburation sous vide, est un processus dans lequel un milieu de cémentation est passé dans un four à haute température pour une carburation rapide sous un état de vide à basse pression. Le processus de cémentation sous vide peut être divisé en type à une étape, type à impulsion et type oscillant. Parmi eux, le degré de vide, la température et le temps de carburation changeront en fonction des exigences spécifiques, en particulier le degré de vide changera radicalement avec le changement de température. Par conséquent, dans le processus de cémentation sous vide, les problèmes suivants doivent être résolus en termes de contrôle du degré de vide :
(1) Le problème du contrôle rapide et précis du degré de vide, tel que le contrôle à point fixe, le contrôle de programme et le contrôle d'impulsion rapide, nécessite que le système de contrôle du vide ait une vitesse de réponse et une précision de contrôle élevées. En particulier, pour obtenir un contrôle précis dans toute la plage de vide, il est nécessaire d'utiliser différents capteurs de vide et les modes de contrôle correspondants en amont et en aval selon différentes plages.
(2) Problème de contrôle simultané du degré de vide et de la température. La cémentation est réalisée dans un environnement à haute température, nécessitant un contrôle simultané du degré de vide et de la température.
Afin de répondre aux exigences de contrôle précis du degré de vide dans le processus de cémentation à basse pression, cet article se concentre sur une solution pour un contrôle précis du degré de vide et adopte un contrôle PID à double canal pour atteindre un contrôle synchrone de la température.
2. Solutions
La structure globale du système de contrôle du degré de vide et de la température dans le processus de carburation à basse pression est illustrée à la figure 1.
Le principe de base du contrôle précis du degré de vide est la méthode de contrôle dynamique, c'est-à-dire qu'en fonction de la valeur réglée de contrôle et de la valeur mesurée du vacuomètre, le débit d'admission d'air et le débit d'échappement de la chambre de carburation sont ajustés respectivement, de sorte que le les flux entrants et sortants peuvent atteindre un équilibre dynamique. Si un contrôle automatique est requis, des algorithmes de contrôle PID et des contrôleurs correspondants sont requis.
Comme le montre la figure 1, la solution de contrôle de précision du degré de vide proposée dans cet article adopte une méthode de contrôle dynamique, utilisant une vanne à pointeau électronique pour régler le débit d'admission d'air, utilisant un robinet à tournant sphérique électronique ou une vanne à pointeau électronique pour régler le débit d'échappement. , et la pompe à vide est utilisée comme source de vide. Le contrôle automatique du degré de vide adopte un contrôleur PID.
Pour différents processus de cémentation à basse pression, la plage de contrôle du degré de vide est de 1 Pa ~ 100 kPa. Par conséquent, dans le processus spécifique, différents modes de contrôle dynamique doivent être adoptés pour le contrôle dans différentes plages de degrés de vide. Pour le contrôle du degré de vide dans la plage de vide poussé de 1 Pa ~ 1 kPa, le mode de contrôle en amont du débit d'échappement fixe et du débit d'admission réglable est adopté ; pour le contrôle du degré de vide dans la plage de vide faible de 1kPa ~ 100kPa, débit d'admission fixe et mode de contrôle d'échappement réglable en aval du débit.
Comme le montre la figure 1, afin d'atteindre le réglage et le contrôle du débit d'admission d'air, un réservoir de mélange de gaz est ajouté à l'extrémité d'admission de la chambre de carburation, et un débitmètre massique de gaz est utilisé pour distribuer divers gaz imprégnés dans le mélange de gaz. réservoir. Le gaz circule à travers la vanne à pointeau électronique pour la régulation et le contrôle du débit.
Afin d'atteindre la fonction de contrôle de la température en même temps, ce schéma adopte un contrôleur PID à double canal, un canal est utilisé pour contrôler le degré de vide et l'autre canal est utilisé pour contrôler la température. Ce contrôle PID dispose d'un A/D 24 bits et d'un D/A 16 bits, avec 47 formes de signal d'entrée (thermocouple, résistance thermique, tension continue), et peut être connecté à divers capteurs de vide et de température pour la mesure, l'affichage et le contrôle de 2 canaux de contrôle de mesure indépendants, RS485 à deux fils, protocole de communication MODBUS RTU standard.
Afin d'obtenir un réglage de haute précision dans le processus de contrôle du degré de vide, une vanne à pointeau électronique avec réglage fin par un moteur pas à pas à commande numérique est utilisée, comme le montre la figure 2. L'hystérésis de la série FC de vannes à pointeau est beaucoup plus petite que celle des électrovannes et a une réponse à grande vitesse en 1 seconde, en particulier l'utilisation de la technologie d'étanchéité en caoutchouc fluoré (FKM), ce qui confère à la vanne une résistance supérieure à la corrosion. Équipé d'un module de circuit d'entraînement de moteur pas à pas avec la vanne à pointeau électronique à commande numérique, il fournit l'alimentation électrique requise (24 V CC) et le signal de commande (0 ~ 10 V CC) pour la vanne à pointeau à commande numérique, et peut également fournir un contrôle direct de la communication série RS485. .
En conclusion, grâce à la solution décrite dans cet article, la précision du contrôle du degré de vide dans le processus de carburation à basse pression peut atteindre 1 % dans la plage pleine échelle, et le contrôle de température correspondant peut également être effectué.
1. Question
La cémentation à basse pression, également connue sous le nom de carburation sous vide, est un processus dans lequel un milieu de cémentation est passé dans un four à haute température pour une carburation rapide sous un état de vide à basse pression. Le processus de cémentation sous vide peut être divisé en type à une étape, type à impulsion et type oscillant. Parmi eux, le degré de vide, la température et le temps de carburation changeront en fonction des exigences spécifiques, en particulier le degré de vide changera radicalement avec le changement de température. Par conséquent, dans le processus de cémentation sous vide, les problèmes suivants doivent être résolus en termes de contrôle du degré de vide :
(1) Le problème du contrôle rapide et précis du degré de vide, tel que le contrôle à point fixe, le contrôle de programme et le contrôle d'impulsion rapide, nécessite que le système de contrôle du vide ait une vitesse de réponse et une précision de contrôle élevées. En particulier, pour obtenir un contrôle précis dans toute la plage de vide, il est nécessaire d'utiliser différents capteurs de vide et les modes de contrôle correspondants en amont et en aval selon différentes plages.
(2) Problème de contrôle simultané du degré de vide et de la température. La cémentation est réalisée dans un environnement à haute température, nécessitant un contrôle simultané du degré de vide et de la température.
Afin de répondre aux exigences de contrôle précis du degré de vide dans le processus de cémentation à basse pression, cet article se concentre sur une solution pour un contrôle précis du degré de vide et adopte un contrôle PID à double canal pour atteindre un contrôle synchrone de la température.
2. Solutions
La structure globale du système de contrôle du degré de vide et de la température dans le processus de carburation à basse pression est illustrée à la figure 1.
Figure 1 Diagramme schématique de la structure du système de contrôle du degré de vide et de la température dans le processus de cémentation à basse pression
Le principe de base du contrôle précis du degré de vide est la méthode de contrôle dynamique, c'est-à-dire qu'en fonction de la valeur réglée de contrôle et de la valeur mesurée du vacuomètre, le débit d'admission d'air et le débit d'échappement de la chambre de carburation sont ajustés respectivement, de sorte que le les flux entrants et sortants peuvent atteindre un équilibre dynamique. Si un contrôle automatique est requis, des algorithmes de contrôle PID et des contrôleurs correspondants sont requis.
Comme le montre la figure 1, la solution de contrôle de précision du degré de vide proposée dans cet article adopte une méthode de contrôle dynamique, utilisant une vanne à pointeau électronique pour régler le débit d'admission d'air, utilisant un robinet à tournant sphérique électronique ou une vanne à pointeau électronique pour régler le débit d'échappement. , et la pompe à vide est utilisée comme source de vide. Le contrôle automatique du degré de vide adopte un contrôleur PID.
Pour différents processus de cémentation à basse pression, la plage de contrôle du degré de vide est de 1 Pa ~ 100 kPa. Par conséquent, dans le processus spécifique, différents modes de contrôle dynamique doivent être adoptés pour le contrôle dans différentes plages de degrés de vide. Pour le contrôle du degré de vide dans la plage de vide poussé de 1 Pa ~ 1 kPa, le mode de contrôle en amont du débit d'échappement fixe et du débit d'admission réglable est adopté ; pour le contrôle du degré de vide dans la plage de vide faible de 1kPa ~ 100kPa, débit d'admission fixe et mode de contrôle d'échappement réglable en aval du débit.
Comme le montre la figure 1, afin d'atteindre le réglage et le contrôle du débit d'admission d'air, un réservoir de mélange de gaz est ajouté à l'extrémité d'admission de la chambre de carburation, et un débitmètre massique de gaz est utilisé pour distribuer divers gaz imprégnés dans le mélange de gaz. réservoir. Le gaz circule à travers la vanne à pointeau électronique pour la régulation et le contrôle du débit.
Afin d'atteindre la fonction de contrôle de la température en même temps, ce schéma adopte un contrôleur PID à double canal, un canal est utilisé pour contrôler le degré de vide et l'autre canal est utilisé pour contrôler la température. Ce contrôle PID dispose d'un A/D 24 bits et d'un D/A 16 bits, avec 47 formes de signal d'entrée (thermocouple, résistance thermique, tension continue), et peut être connecté à divers capteurs de vide et de température pour la mesure, l'affichage et le contrôle de 2 canaux de contrôle de mesure indépendants, RS485 à deux fils, protocole de communication MODBUS RTU standard.
Figure 2 Vanne à pointeau électronique série FC
Afin d'obtenir un réglage de haute précision dans le processus de contrôle du degré de vide, une vanne à pointeau électronique avec réglage fin par un moteur pas à pas à commande numérique est utilisée, comme le montre la figure 2. L'hystérésis de la série FC de vannes à pointeau est beaucoup plus petite que celle des électrovannes et a une réponse à grande vitesse en 1 seconde, en particulier l'utilisation de la technologie d'étanchéité en caoutchouc fluoré (FKM), ce qui confère à la vanne une résistance supérieure à la corrosion. Équipé d'un module de circuit d'entraînement de moteur pas à pas avec la vanne à pointeau électronique à commande numérique, il fournit l'alimentation électrique requise (24 V CC) et le signal de commande (0 ~ 10 V CC) pour la vanne à pointeau à commande numérique, et peut également fournir un contrôle direct de la communication série RS485. .
En conclusion, grâce à la solution décrite dans cet article, la précision du contrôle du degré de vide dans le processus de carburation à basse pression peut atteindre 1 % dans la plage pleine échelle, et le contrôle de température correspondant peut également être effectué.