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感應(yīng)加熱的過程控制、監(jiān)測和質(zhì)量保證細(xì)節(jié)

時(shí)間:2021-10-25 09:23:32 來源:青島海越 點(diǎn)擊:

有效的質(zhì)量控制/質(zhì)量保證系統(tǒng)對于現(xiàn)代熱處理實(shí)踐至關(guān)重要。海越將為大家系統(tǒng)介紹感應(yīng)加熱的過程控制、監(jiān)測和質(zhì)量保證細(xì)節(jié)。

與大多數(shù)其他熱處理工藝相比,控制感應(yīng)淬火工藝是一項(xiàng)要求很高的應(yīng)用。第一個(gè)也是最重要的要求是以可靠和可重復(fù)的方式精確控制傳遞到零件的能量,并將該能量傳遞到零件內(nèi)的精確位置,以確保熱處理模式符合規(guī)范。感應(yīng)淬火的挑戰(zhàn)在于時(shí)間要素以秒和幾分之一秒為單位測量,功率密度以每平方英寸 10 千瓦的單位測量。在某些情況下,零件的表面溫度以高達(dá) 2,200° 的速率升高C/s (4,000°F/s) 或更高,溫度精度通常優(yōu)于 2%。在快速掃描操作中會以該速率升高溫度,例如 10.16 厘米/秒(4 英寸/秒)掃描速率為 2。
 
同樣重要的是精確控制淬火劑,以所需的速率冷卻零件以獲得所需的金相組織。此外,這種過程控制必須在嘈雜的電磁環(huán)境中實(shí)施,通常與復(fù)雜和快速的機(jī)器控制功能以及獨(dú)立的過程和零件監(jiān)控系統(tǒng)相一致,以確保產(chǎn)品質(zhì)量。這使得感應(yīng)淬火過程的控制成為最具挑戰(zhàn)性的工業(yè)控制應(yīng)用之一。
 
有效的質(zhì)量控制/質(zhì)量保證系統(tǒng)對于現(xiàn)代熱處理實(shí)踐至關(guān)重要。有效控制計(jì)劃的要素包括:
①一個(gè)獨(dú)立的質(zhì)量保證部門;
②反映客戶需求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn);
③涵蓋熱處理過程所有階段的書面程序,從原型驗(yàn)證到裝運(yùn)檢驗(yàn)批準(zhǔn)開始;
④過程控制文件;
⑤通過熱處理保持零件標(biāo)識的方法和保存書面檢查記錄;
⑥檢驗(yàn)程序包括頻率抽樣、不合格產(chǎn)品的識別和隔離程序;
⑦測試設(shè)備校準(zhǔn)時(shí)間表;
⑧記錄保留的時(shí)間表和程序;
⑨確定所需的培訓(xùn)并實(shí)施培訓(xùn)計(jì)劃;
⑩文件控制系統(tǒng),包括審查和分發(fā);
?定期審計(jì)。
感應(yīng)加熱的過程控制、監(jiān)測和質(zhì)量保證細(xì)節(jié)
在處理小時(shí)間增量時(shí),以滿足客戶要求的生產(chǎn)率生產(chǎn)滿足冶金規(guī)范的系統(tǒng)要求控制設(shè)計(jì)者考慮系統(tǒng)的所有元素,包括適當(dāng)控制的時(shí)間響應(yīng)和特性以及還包括系統(tǒng)外部元件的特性,例如電源、閥門、運(yùn)動(dòng)控制器、泵等??刂埔罂赡芎軓?fù)雜,從功率為 5 kW 或更低的小型升降旋轉(zhuǎn)機(jī)器和可通過簡單的小型可編程邏輯控制器 (PLC) 控制的單個(gè)運(yùn)動(dòng),到復(fù)雜的石油工業(yè)淬火回火線,可能需要分布在數(shù)百英尺的范圍內(nèi),包括多達(dá) 10 個(gè)獨(dú)立的獨(dú)立機(jī)器,并具有 10 兆瓦的功率,
 
控制設(shè)計(jì)的所有元素都至關(guān)重要——從正確、可靠和安全地控制過程所需的梯形邏輯方法,到具有正確接地和電源線與控制線分離的機(jī)器布線,低信號電平布線從更高的信號電平,以及伺服控制與所有其他信號的隔離。
 
控制設(shè)計(jì)者還必須考慮最終設(shè)備安裝中將存在的制造程序和環(huán)境。如果機(jī)器要安裝在只有一兩個(gè)操作員負(fù)責(zé)機(jī)器并了解過程和機(jī)器的特性的加工車間環(huán)境中,則控制設(shè)計(jì)可以比將其安裝在一個(gè)簡單的環(huán)境中。機(jī)器將由多個(gè)基本不熟悉操作和控制的操作員操作的主要生產(chǎn)環(huán)境。該系統(tǒng)必須是“萬無一失的”。
 
另一個(gè)考慮因素是機(jī)器是否將安裝在不熟悉感應(yīng)淬火工藝的設(shè)施中。許多操作員會認(rèn)識到增加功率水平會增加外殼深度,但他們可能沒有意識到可能由機(jī)器功能變化引起的同樣相似的加熱時(shí)間變化會對過程產(chǎn)生相同或相似的影響。目標(biāo)是控制能量,即功率和時(shí)間的積分,無論是靜態(tài)應(yīng)用的熱運(yùn)行時(shí)間還是掃描應(yīng)用中掃描速度的變化。
 
使用獨(dú)立監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行過程監(jiān)控在許多應(yīng)用中都很常見,尤其是在汽車行業(yè)。首選的監(jiān)控方法應(yīng)該盡可能靠近最終過程。例如,來自線圈端子的電壓和電流反饋可以饋送到特征監(jiān)測系統(tǒng)和積分電路,以產(chǎn)生與線圈能量成正比的信號。在線圈處進(jìn)行監(jiān)控可消除電源電路變量,例如松動(dòng)的螺栓和惡化的負(fù)載匹配組件,例如電容器和變壓器。它也容易出現(xiàn)次要變量。用于高頻應(yīng)用的集成電路通常對積分電路元件的溫度變化很敏感,并且可能在工藝過程中發(fā)生漂移,從而導(dǎo)致與工藝無關(guān)的變化。盡管許多供應(yīng)商已經(jīng)解決了這些問題,但大多數(shù)供應(yīng)商已遷移到線圈伏特平方作為測量負(fù)載的能量。這大大減少了變量,成本更低,并且更不容易出錯(cuò)。
 
過程監(jiān)控是必要的質(zhì)量要求,但許多客戶忽略的是過程監(jiān)控器的診斷貢獻(xiàn)。如果每個(gè)周期的數(shù)據(jù)都被記錄和存儲,最好是能量和簽名,它就會成為診斷過程變化或在熱處理設(shè)備下游觀察到不合規(guī)格零件時(shí)檢查原因的強(qiáng)大工具。如果數(shù)據(jù)可用,則可以在事后分析過程變異。在這方面,優(yōu)選數(shù)據(jù)是來自每個(gè)周期的簽名。很少有操作擁有熟練的人員或堅(jiān)持使用簽名監(jiān)控作為質(zhì)量接受-拒絕參數(shù)。然而,作為一種診斷工具,它非常強(qiáng)大,使用它的人發(fā)現(xiàn)它大大降低了破壞性測試的成本。
 感應(yīng)加熱的過程控制、監(jiān)測和質(zhì)量保證細(xì)節(jié)
過程控制模式
用于熱處理離散汽車、卡車或非公路零件的控制模式通常為開環(huán)模式(無反饋回路),在掃描儀上設(shè)置為功率水平和掃描速率,或在靜態(tài)應(yīng)用的駐留模式下設(shè)置作為功??率水平和加熱時(shí)間。然后,開環(huán)控制取決于閉環(huán)控制的電源(反饋到設(shè)定點(diǎn)),以確保所請求的功率水平是所提供的功率水平。常用模式是恒壓、恒功率或恒流的閉環(huán)控制。
 
控制設(shè)計(jì)的基本要素是安全性、過程控制、過程驗(yàn)證、機(jī)器控制、生產(chǎn)力、可重復(fù)性和易于設(shè)置。
對更常見的感應(yīng)硬化劑類型的控制包括:
①掃描儀系統(tǒng):掃描儀廣泛用于感應(yīng)加熱。掃描儀用途廣泛,可用于垂直或水平應(yīng)用。典型的掃描儀是伺服或計(jì)算機(jī)數(shù)控 (CNC),可實(shí)現(xiàn)精確的位置、速度、功率、旋轉(zhuǎn)和淬火控制。
②提升和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng):這些系統(tǒng)可以是簡單的單位置機(jī)構(gòu),允許帶外加載的零件被加熱,無論是提升還是下降到線圈中。淬火可以在線圈內(nèi)或線圈外進(jìn)行。
③靜態(tài)加熱系統(tǒng):靜態(tài)加熱機(jī)不提供零件移動(dòng)。該部件放置在感應(yīng)線圈中或附近。零件在原地加熱和淬火。
 
過程監(jiān)控要求
系統(tǒng)要求隨不同的感應(yīng)過程和要求而變化
舉例來說,如果所有工藝參數(shù)都得到準(zhǔn)確監(jiān)控,那么破壞性測試就可以大大減少。在線檢測仍然存在誤報(bào)故障的問題,對于汽車安全部件等要求無缺陷的項(xiàng)目,仍然建議進(jìn)行一些破壞性測試。這種監(jiān)控包含了之前討論過的所有項(xiàng)目。
 
在感應(yīng)加熱中影響冶金的關(guān)鍵因素是轉(zhuǎn)移到零件的功率量、功率轉(zhuǎn)移的時(shí)間長度、施加的淬火量、淬火持續(xù)時(shí)間以及加熱結(jié)束到淬火開始之間的時(shí)間. 功率的變化將產(chǎn)生具有淺表殼、深表殼等的部件。淬火的變化將產(chǎn)生具有不同硬度讀數(shù)的零件。如果可以準(zhǔn)確地控制和監(jiān)測這些變量,則可以減少或消除對破壞性測試的需求。這些因素,連同對材料淬透??性和結(jié)構(gòu)、淬火濃度和溫度的正常嚴(yán)格控制,將產(chǎn)生對過程的全面控制。
 
可編程邏輯控制器
在過去的幾十年中,可編程邏輯控制器 (PLC) 取得了巨大的發(fā)展。早期版本允許非常簡單的編程,基本上取代了繼電器。梯形邏輯主要限于常開或常閉觸點(diǎn)和輸出。這模仿了繼電器的操作,梯形邏輯類似于繼電器接線圖,使技術(shù)人員更容易適應(yīng)。隨著 PLC 計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步,PLC 也隨之進(jìn)步,從非?;镜膯卧椒浅?fù)雜的單元。隨著數(shù)學(xué)函數(shù)在 PLC 中可用以及硬件的進(jìn)步,PLC 在機(jī)器控制和監(jiān)控方面變得更加高效?,F(xiàn)在,設(shè)計(jì)人員不再只是能夠監(jiān)控開關(guān)狀態(tài)或僅控制開關(guān)狀態(tài),而是擁有一系列可能性。
 
以上是關(guān)于感應(yīng)加熱的過程控制、監(jiān)測和質(zhì)量保證細(xì)節(jié)的介紹。更多關(guān)于感應(yīng)加熱的相關(guān)技術(shù)知識,請咨詢青島海越機(jī)電--中頻高頻電磁感應(yīng)加熱設(shè)備制造商。