Устройство для контроля процесса химической обработки металла

Устройство для контроля процесса химической обработки металла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля химических и электрохимических процессов. Цель изобретения - расширение диапазона измерений контролируемого параметра путем его дискретизации. Существо изобретения заключается в том, что в ванну с раствором помещают обрабатываемую и эталонную детали. Процесс химической обработки контролируется по количеству газа, выделяющегося из эталонной детали 4. Газ накапливается в верхней части газосборника 5 и вытесняет раствор из него. Изменение уровня раствора в газосборнике фиксируется датчиком 8 нижнего уровня и датчиком верхнего уровня, выполненным в виде трубки 6, расположенной в верхней части газосборника . При вытеснении раствора газом до уровня расположения датчика 8 открывается клапан 7 на трубке 6 и газосборник наполняется раствором. Количество срабатываний клапана 7 с отображает процесс химической обра ботки детали и фиксируется счетчиком 15 и индикатором 16. Периодичность работы клапана 7 и счетчика 15 определяет дискретизацию контролируемого параметра. 5 з.п. ф-лы, I ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Ш 4 С O I В 7/06,", 0) N 7/) 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3917914/22-02 (22) 20.06.85 (46) 23,11,86, Бюл. Ф 43 (72) Л.В.Капралов и Б,М,Мордухов (53) 531.717(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 328328, кл, GОI В 7/06,,)970.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1185923, кл. С 25 F 3/02, 1983 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЦЕСсА химическОЙ ОБРАБОтки метАллА (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля химических и электрохимических процессов, Цель изобретения — расширение диапазона измерений контролируемого параметра путем его дискретизации. Существо изобретения заключается в том, что в ванну с раствором помещают обрабатываемую и эталонную детали. Процесс

Л0,, 1272099 А1 химической обработки контролируется но количеству газа, выделяющегося иэ эталонной детали 4. Газ накапливается в верхней части гаэосборника 5 и вытесняет раствор из него, Изменение уровня раствора в гаэосборнике фиксируется датчиком 8 нижнего уровня и датчиком верхнего уровня, выполненным в виде трубки 6, расположенной в верхней части газосборника, При вытеснении раствора газом до уровня расположения датчика 8 открывается клапан 7 на трубке 6 и газосборник наполняется раствором.

Количество срабатываний клапана 7 отображает процесс химической обработки детали и фиксируется счетчиком

15 и индикатором 16. Периодичность работы клапана 7 и счетчика 15 определяет дискретизацию контролируемого параметра. 5 з.п. ф-лы, 1 ил. с Э " ? РС)(т

:. ) И.(обретение относится к и:»мерительнойй технике и может бы(.1;ciiol(!-.-ЗОВс(НО ДЛЯ КОЕI ТРО <(Я ХИМИЧ С . СК((Х Ц электрохимических процессов.

Цель изобретения — рас((«ipPI.»с Диапазона цзмерений KQHTpoò(7(ðóåìî(0 параметра путем его дискретизации.

)!а чертеже изображено устройство для контроля процесса хин(!Рскоц об-. работки металла, Устройство содержит ванну с

pacTRopoH 2, обрабатываемую петяль

3 эталонную деталь 49 размепенную

9 под газосборником 5, с которым г, его Верхней части соединеkia !rpe(»ажная трубка 6, верхняя часть которой снабжена электроклапаном 7, я ниж— няя его часть выполняет фу:- кпии дя.чикя верх:(егo уровня раст ора внутри газосборникя 5. Б верхнюю чacт ; газосборникя 5 вмонтиро»a i rraT«HK 8 ни>хне ГО у))овня 9 зыполне((н(>!и Б BT(i(p

СТР)>жНЯ КОТОp((й 9 (<с>К H Ii с>с-:((аж(!ЯЯ тр((т<)Ka 6 изГОтов;Iен из 3 пектропро-. водног0 материала, причем с те))>Kpнь и трубка электрически изс.-гировяны друг от цруга, Да ТЧИК 8 М(>Ха НИ>(Р СКИ C(0 Ðä!» Е!Е> П С корг(усо(л газосборпика 5, я также (о—

>кет быть выполнен с возможно(з-.ью реме(((ения и фиксации полоя ения, Верхняя часть датчика 8, расположенная нац газосборником 5 сняожена п(ка!IP>7(9 с делениями, Датчик 8 через IIPpBL(é усц. итель

10 и элемент 1!Е 1 связан с 8- -Входом тригг ера 12, а трубка 6 Iåðå; в T()po;., $ cHëHTpJ1k 1 3 с R — Вхоз»ом трцг < ря

1 2 „прямой выхо(т ко (

В варианте устройстRa ((pa "зой выход триггера 12 подкпюче"» к: с тет(!ому входу счетчика 15 импулт> -ов < пере"менным коэффициентом дс с(в(сия, управ—

ЛЯЮП(нй ВХОД КОТОРОГО СОЕ!ти((P(i С Зыхг дом блока ) 7 задания пярам<етря 9 а

Выход — с иидикатором 16, УСтрОйетВО рабОтаЕт С Лес(ух>(((1»М О .— разом.

В исходном состоянии Гязосборник

5 погружен в раствор 2, эл<.Kòðок.»апан 7 закрыт и раствор внутри гззоc5opHHKa 5 находите Я с я уроf3(

остояние

05 Рс ПР 9(((В;Зc (< 71 i(j>H>i; <(I(t (.т ((ПЫл Q TKPBT се „; пс(-твари пяп )на 7 (-:, вре -(я п(>грутжеlп(Я Гaao "бop:>H«a ) и i) 3",. 7: »np 2, чтОбы ВО.» г(т? х из Рl 0 (-о!10(- 1 i< ц(„ег(ос ть выхода 7(p(fa» дренажную

6, (7(a >jp дя (цк ве ..:;него с в оз. (Ожн

Тр-тбк;т утров ня 1 с твор 2

Б rrp !

1) =-ого 10

ПРОi(СC -Р,. (3т(-Рт» Е тцтя R Pа—

HÌOPà>< l»c:"ОЛЬЗУХ): СХЕ (Ы ПЕР и в (07)01" 3 3 1? 0(»i!IHT с. Iей, с

B((XOròai(ц > "рцГ((»i)a 2 88- Тц— и р ямь(ми

Р(jЗУ<(1, С а З P <03 (>Рг) ;»т ВВ . -.т,;.;ОД "РЦ(— ((!pa ) 2 тт-.рЕЗ Г<С.р »ый уС. T IH ЕЛЬ 10 и

"=П)" тупяс т сигнал 0,, И О:(ПЕПЕ>СОГ(ит В.;т()7- >P -;C (Ой»ЦВ<ЗЕ

СОСТ<>ят--(Е, ГТРК КО Стн ОМ 7» ЕГО ПРЯС 1 С ,((c,М .,К(ХО-(Е -(с; RBJ»R« и -;-,-(та.т )

<) горый 0 . Крь Baeт (слюч ) 7 и далее

„--,cåK (poKлапап 7 .

В ВЕЗ, "!k T-l re С (3aВП:»Rят(ця ВС>т Оро((-с т Р Р 3

yj3OIiЕi(h .;-:: T) О(>Я -сачцп (P T СПОВа:ОЦ.11<;, Я I i,r, ВВГ 3Х ДО ГРХ (тОР „r>OKа С

"(!

7»т».: не вхог (»т в э::Рк тр>(нес кий ко".какт трубKa 6. !!" " -в(<оде триггера, ? ".ÍÎÂà Паяиляет я .С .ИГЕ

Б цап(-НЕйШЕМ Оп Иоанj»((A ПРОЦРСС с» .» НЕРЦОДИ тЕСКЦ ЦИХ:iЯaМИ ПОВТОРЯЕТСЯ, КОЛИ»СС. »(»О (ИХЛОВ рЕГИСтрцруЕТСЯ ()ЧС>тт:,И(<0 1 5;т((П,(;((. . OR -! Тобряжается и-фрогым индикатором !6, па с инверс!П,(ì уп))яе».((спи(м, Б ИСХОДЦО.(Cn< TOS T(IIH JfaтЧ;»КЦ ВЕРХl(P! 0 ц i(H>KHPI 0 (грoRRРИ Нса ÎÄß! СЯ В

>lTPK TPH×P (КОМ KOII ак TP С Pa ((.ВОРО>4

Bk73>TpTT i a (0,-50(3HITKa с) Цоэт )(!1> На

= .—.Входе три г! Рра (2 -- ci(R<» ili п0", 7(a

:;- В>СОДЕ б Г(<1 ??-??.-(;i-,(; 1;(????(??<(?? ??>ЕМЕНта ((° сс (1 Г 1 ".. : - =JI .с ((Г с Я 711.1 Р . 1;<» Г "

- P>!0a ), -с;:;- с) ВО т (< 7 i P;-O Hi.) R: (0>»-<

B:(ходе и; ..=е;тетв< .- т спf пя . 0 ., Вс ледС TR I (Р 3 ТO I О ."Гт) ат . 1 Я Р (Ь i (К ((F3<>

Зстс- Х ТРОК:(ЛПП(! (? ;. < „ (Я i С Я (3 > ПЯК()(,"1 ОМ

О(TОЯ(П((()В<- -:-l, -:ii" ??(???? 3! a, .oi??r o;i ,fpz a!rir ?? rror.: ??aac c??, pl, <3 ВЫДР

> .Р тт.lс II >! Р(T.OT т . .» 3 (>ë,(0), (3 > 9 KO

ТО!)Ый . (iяк =.»I: l(TRaR((и в Р !3K17()й TIORO C (» 7 я.-.оcГО,(!i(кя 5 в(<»С;! Яcт ряствop

» (,с

=(3 iTp1 О,:(<>i () (pl=11>(. патч<»кя еpKI(pГÎ уровня труб(<и 6 о г i((t.»opaf(ñc»ц ряст=:ÎÇà НЯ .-Вх;>Д тР.<.- . (">);-. ) ". ЧЕ.ЗЕ

ВторОй уСИГ ИТЕЛЬ (3 ПО-. —.улаЕТ С:-(гнаЛ сс

) К ОТО Р(>(Й H(a f» ) (. TIЯ Р (С, (3 С 3 071k>ЦЕ )1 триггера 12, Рри дт(г(>нейше((пониже(<.-(Ц УРОВПЯ Раетп<) );i П->С т У(таЕТ .(ОМЕНт

«трыaa mfa (!тп:я 8 ти>:..(е; О уровня, в!

272099

С", зт с эт ".тт.

К

И

"эт эт

H

К = н;

Во втором варианте количество циклов также регистрируется счетчи15 импульсов, но с переменным коэффициентом деления. Это позволяет вести процесс контроля обработ- 5 ки детали с заранее задачной программой, определяемой блоком 17 задания, параметра, выполнение которой фиксируется индикатором 16, Таким образом, второй вариант устройства ориентирует на использование его в автоматизированных системах контроля процесса.

Датчик 8 нижнего уровня вьдтолнен е ввооззммоожжностью перемещения и фик-!5 сации положения, его верхняя часть, расположенная над гаэосборником 5, снабжена шкалой 9 в связи с тем> что химической обработке подвергается значительный ассортимент деталей с различными параметрами глубины фрезерования или нанесения на них гальванических покрытий разной толт,тттны.

Вследствие этого paýìåðû эталонной пластины также будут варьировать в 25 широких пределах, а это значит, что количес.тво водорода, выделяемого в ходе реакции, также будет различным, и для сохранения приемлемых метрологических характеристик устройства в широком диапазоне измерений контролируемого параметра, каковым являет— ся объем (или вес) газа, целесообразно в него ввести регулировку дис— кретности, В этом случае шкала 9 дят35 чика 8 нижнего уровня может быть выполнена в един«пах объема газа, заключенного между обоими уровнями.

Пример 1. При химическом фрезеровании детали из алюминия,ат.м. ( ао

27, плотность (Р) 2,7 г/см- ), процесс фрезерования ведется в coo TBpT ствии с уравнением

2А1+6!!аОН=21!аА10 +3!? . 2

Из уравнения следует, что 2 г-моль алюминия соответствует 3 г-моль водорода (ат.м. 1,008, Р 89882.10 г/см з или 89882 ° !О г/л).

Путем математических преобразований, вытекающих из уравнения процесса, и параметров входящих в него эле— ментов (А1 и Н) имеют где Є— количество водорода, выделяющееся в процессе химической реях.дти между метал..там этялонвай летал«и ряс.твором, г; площадь эталонной пласт«ны, участвующая в х«м«че ской

2, реакции, см толштсня эталонной детали, см; коэффтт тиент пропорциональности, ттолучаемьсй иэ ур".âвен«я х«мической реакции

К вЂ” 2 " " А! 3,307.

6. ят.м. H Р

П р и м e p 1сэ,. Предположим, требуется праизвес.ти химическое фреэеровянпе детали («л« части ее) из алюмттнття ня глуб«EEv 1 мм. Выбирают пло— щягть эталонной детял«, например

F7

=10 см, а ее таEEEEE«EEy — требуемой глуб«ны обрябо гки детали d =О, см. эт

Па приведенной фармутте определяют

pEсавае количества водорода, которое ...-. деляется в процессе реакции, Р„

0,3024 мг «ли в ед.об. V 3,36 л.

Процесс квантования контролируемого параметра характер«зуется дискретностт.-тс т, которую тэыбирают в завис«мост« ат требуемой точности обработки детя.т-«, Пр«выборе д =-П, 01 л счетчики импульсов первого и второго вариантов

v устройства зарегистрируют — =336 и импульсов в прстнессе всего времени контра тя, ïðE. я =0, .т 33 импульса, а гр«h=! л — гссго 3 «мпульса.

Точность контроля процесса обработки рязл«ч".ë «составляет: в пер-. вом случае 0,3, го втором 3 и в третьем 30Х.

П р и и е р 2. Пр« нанесении на обрабатываем .ю дстать слоя никеля заданной толщ«нь (ат.м, 59 то

3;, 8,9 г/см ) процесс ведется в соответствии с уp 2EEEEåEEEEåì х«мттческс тт реакпи«!

1j 0 +2Кв . ". +2i-.. =?! jt+2!? ГГ +

2 2 2 Ъ

+. . "-0 +Н г

Проведя аналогичные расчеты, получаютт где К вЂ” коэффициент пропарц«ональN. ности, получаемый из уравнен«я химической реакции — — - -- ---= — — — — 3, 288.

2 ° ат.м. Н !"

Н;

72099 формула изобретения

1. Устройство для контроля процесса химической обработки металла, преимущественно в ванне с раствором, с помещенными в ней обрабатываемой и эталонной деталями, снабженное газосборником с установленной в его верхней части трубкой, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона измерений контролируемого параметра путем его дисСоставитель А.Зтинген

Редактор Н.Тупица Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар

Заказ 6326/36

Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Росква, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 )

Пример 2в. Производят контроль процесса нанесения никеля толfltHHoA 100 мкм. Выбирают площадь эта 2 лопной детали, например S, =! 00 см

Толщина эталонной детали Л имеет произвольное значение, поэтому в формулу для Р подставляют вместо d н требуемое значение толщины покрытия.

Определяют количество водорода, которое выделяется в процессе реакции Р„ 3,04 г. Это количество соответствует объему водорода V„=33,8 л.

При выборе A=O 01 л счетчики импульсов первого и второго вариантов

ví устройства зарегистрируют †" =-3380

6 импульсов в процессе всего времени контроля, при h=-0,1 л 338 импульсов, а при Ь=I л — всего 33 импульса.Соответственно точность контроля процесса обработки также различна, как и в первом примере, и составляет: в первом случае 0,03, во втором 0,3 и в третьем 37..

Таким образом, предлагаемое техническое решение отвечает поставленной цели — расширение диапазона измерений контролируемого параметра путем его дискретизации.

KppTtt3BtIIit1 oHo < набжt н» JLBумя усилителями, триггером, элементом НЕ, счетчиком, ключом-индикатором, датчиком нижнего уроги!я раствора и электроклапаном, причем электроклапан установлен в трубке, датчик нижнего уровня раствора и трубки электрически соединены с входами соответственно первого и второго усилителей, выIð ход первого усилителя через элемент

НЕ соединен с S-входом триггера, а выход второго усилителя соединен с

R-входом триггера, выход которого соединен через счетчик импульсов с !

5 индикатором и через ключ — с электро. клапаном.

2. Устройство по и. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что.датчик нижнего уровня выполнен в виде стержня из электропроводного материала и закреплен в верхней части гаэосборника.

3 ° Устройство по пп. 1 и,2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что датчик нижнего уровня выполнен с возможностью перемещения в вертикальном направлении и фиксации его положения, а верхняя часть его расположена вне газосборника и снабжена шкалой.

4 ° Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что трубка выполнена из электропроводного материала ..

5. Устройство по п. I о т л ич а ю щ е е с я тем, что счетчик выполнен с переменным коэффициентом деления.

6. Устройство по пп. I и 2, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что стержень и трубка электрически изоли4О рованы друг от друга.