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毕业设计-滴定法井式渗碳炉计算机控制设计，共30页，10292字
目录
1 引言
2 单片机介绍
3 电源模块
4 温度控制系统
5 碳势控制系统
6.键盘显示电路
7报警保护电路
结 论
致 谢
参考文献

1 引言
随着工业技术的发展，对机械零件提出了各式各样的要求。例如航空发动机中的齿轮和轴，不仅要求轮齿和轴颈表面耐磨，而且要求能够传递很大的扭矩和承受相当大的冲击负荷；在高温燃气下工作的涡轮叶片，不仅要求表面能抵抗高温氧化和热腐蚀，还必须具有足够的高温强度等等。所有这些对零件表面和芯部的不同要求，用一种材料制作零件并使之只经过同一种热处理是不能很好满足的，这样就推动了材料化学热处理技术的发展。
渗碳是目前工业界广泛使用的化学热处理方法之一。它是指将钢制零件置于有足够碳势的介质中，加热使材料组织状态达到奥氏体状态并保温一段时间，从而在零件表面与心部间形成一个碳浓度梯度层的处理工艺。我国人民曾经对渗碳的发展做出了卓越的贡献，大约350年前中国的固体渗碳技术己经达到了相当高的水平[1]。
必须指出的是，在渗碳工艺过程中零件能否达到预期的要求是受多种因素影响的。如果控制不当，零件经渗碳、淬火和回火后容易出现下列缺陷：表面硬度偏低，渗层深度不够或不均匀；金相组织不合格，例如渗层出现网状碳化物或大块状碳化物；晶粒粗大(表现为淬火后马氏体针粗大)；渗层残余奥氏体过多；芯部铁素体过多；渗碳层出现内氧化；零件变形超差；芯部硬度过高等等。井式渗碳炉是我国中小企业的主要渗碳装备。在井式渗碳炉中继续推广碳势自动控制技术仍是热处理的发展方向。几年来，一些厂家未对淬火冷却设备进行改造更新，使齿轮的畸变与淬火软点问题时有发生。传统的井式气体渗碳炉不具备控制条件，以手动控制滴液滴数，凭经验调整工艺过程。渗碳层深度及表面碳浓度等主要质量参数波动大，且炉温控制以通断式接触器控制为主，温度偏差一般在±10℃。完成渗碳后通常用自制的简易淬火槽淬火，淬火介质温度、流向不可控，易产生畸变和出现软点[2]。以传统方式在井式渗碳炉及普通淬火油槽完成淬火的齿轮件，难以达到生产标准中的若干要求。
因此，合理地控制渗碳过程是解决上述问题的有效途径。除此之外，可控渗碳还具有以下意义:
（1）可以精确地控制零件表面含碳量，碳浓度梯度和渗碳层厚度，稳定渗碳工艺的质量，因而提高了渗碳零件的机械性能。
（2）实现无氧化、无脱碳与增碳热处理，可以提高零件的表面质量及机械性能，减少零件的加工余量和钢材的烧损量，因而就能节省工时及能耗，节约金属材料。
（3）实现特殊的热处理工艺，如硅钢片的脱碳退火，轧制钢材的复碳退火等。
（4）实现机械化与自动化，提高劳动生产率，改善劳动条件。
总之，渗碳过程的可控制化是各国发展的趋势。“搞好热处理，零件一顶几”，生动地说明了热处理(其中包括渗碳处理)对提高产品质量的极端重要性。据有关资料统计，我国现有近10300个热处理厂点（包括分厂、车间、工段、小组），超过11万台设备（指机械制造业，不包括冶金工业），大多数热处理设备和工艺落后，不仅能耗大，污染严重，造成人工劳动繁重，生产现场的环境恶劣，而且设备的可靠性差，质量不稳定，自动化程度低。
改变目前这种状况的首要任务是设备的更新和改造。所以，在资金有限的情况下对原有的设备进行技术改造，提高其可靠性和自动化程度具有巨大的潜力和经济效益。
本设计针对热处中使用的75kw井式渗碳炉，应用较为先进的C8051F006单片机进行整个工艺过程的自动控制。使渗碳温度控制精度达到1%（6000C-11000C)，炉温测量精度达到0.5%±2，且炉温计算机控制范围为1000C-11000C， 以达到零件生产的标准要求。因此，本设计不仅具有一定的理论意义，而且具有实际应用的价值。
本设计主要分为温度控制和碳势控制两大控制系统。温度控制系统主要是通过热电偶采集温度数据送给C8051F006单片机进行处理，进而控制继电器通断来控制炉温。碳势控制系统主要是通过氧探头采集碳势数据送给C8051F006单片机，通过单片机发出控制信号驱动步进电机和风扇工作，进而控制碳势达到零件生产标准。另外还设计了键盘显示电路和报警电路，实现了工作精度和自动化程度的双重提高。整个电路框图如下(1.1)所示。

结 论
通过本设计，井式渗碳炉的温度控制精度和碳势控制精度达到了一定的提高，使渗碳温度控制精度达到1%（6000C-11000C)，炉温测量精度达到0.5%±2（6000C-11000C)，而且利用步进电机控制柱塞泵滴定，使碳势得到了精确控制。但在数据通信上还有一定的缺陷，在大的生产车间里不能实现上位机对多车井式渗碳炉的集中控制，所以在后的设计中要努力实现井式渗碳炉通信方面的设计，以完成井式渗碳炉和上位机的通讯。