齿条热处理自动控制

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1、太原工业学院毕业设计1.前言近年来，随着国外先进设备和技术的引进，国产齿条的制造工艺日趋成熟，产品质量有所提高，但同国外齿条相比还有一定差距，主要表现为热加工处理方面的差距。热加工技术是机械类各专业一门重要的综合性技术学科。对于从事机械工程的技术人员而言，无论是设计、制造等都必然要面对机械零件毛坯成型方法选择，因此掌握热加工处理技术及方法是工程岗位要求的必要知识。而随着科学技术的发展实现齿条热处理过程的自动控制成为人们研究的主要对象。齿条热处理自动控制不仅可以提高加工效率还可以提高加工精度，此外齿条热处理自动控制过程的实现还可以降低劳动力。机电一体化技术应用于感应

2、加热设备制造是近十几年伴随着市场发展需求而诞生的产物。在传统的感应加热设备制造中,由于生产规模、生产能力及行业专一性的限制,造成了生产率低，加工精度低的现状。所以研究齿条热处理自动控制还是非常重要的[1]。金属材料热处理是改善材料性能的重要手段，处理的结果主要取决于热处理过程中的工艺条件，体现为热处理过程的温度-时间曲线，其关键就是热处理过程温度的控制精度。本设计课题是对高频炉没有自动控温设备而设计的。加热炉没有自动控温设备带来的缺点是：控温不准确、工人劳动量大、加热时间掌握不准确、技术参数保密性不好、不便于分散管理。基于这些问题我们利用现代控制技术、传感器技术、

3、单片机等技术设计了一套对加热炉控制实现自动控制的系统-热处理炉自动控制系统。29太原工业学院毕业设计2.齿条介绍图2.1齿条实物图齿条是汽车转向系统中最重要的零件之一。齿条的热处理是齿条制造过程中的关键工序。如果热处理的质量出现问题，齿条可能出现断裂，行进的车辆就会完全失去控制方向的能力，这时往往导致恶性的交通事故，甚至车毁人亡。因此，转向器的制造厂家都对齿条的热处理给予高度的重视。齿条热处理技术也随着汽车工业的发展而不断地提高和完善[2]。29太原工业学院毕业设计3.热处理3.1基本简介　　金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度，并在此温度中保持

4、一定时间后，又以不同速度冷却的一种工艺。3.2发展历程在从石器时代进展到铜器时代和铁器时代的过程中，热处理的作用逐渐为人们所认识。早在公元前770至前222年，中国人在生产实践中就已发现，铜铁的性能会因温度和加压变形的影响而变化。白口铸铁的柔化处理就是制造农具的重要工艺。公元前六世纪，钢铁兵器逐渐被采用，为了提高钢的硬度，淬火工艺遂得到迅速发展。中国河北省易县燕下都出土的两把剑和一把戟，其显微组织中都有马氏体存在，说明是经过淬火的[13]。随着淬火技术的发展，人们逐渐发现淬冷剂对淬火质量的影响。三国蜀人蒲元曾在今陕西斜谷为诸葛亮打制3000把刀，相传是派人到成都取

5、水淬火的。这说明中国在古代就注意到不同水质的冷却能力了，同时也注意了油和水的冷却能力。中国出土的西汉(公元前206～公元24)中山靖王墓中的宝剑，心部含碳量为0.15～0.4%，而表面含碳量却达0.6%以上，说明已应用了渗碳工艺。但当时作为个人“手艺”的秘密，不肯外传，因而发展很慢。29太原工业学院毕业设计图3.1齿条热处理1863年，英国金相学家和地质学家展示了钢铁在显微镜下的六种不同的金相组织，证明了钢在加热和冷却时，内部会发生组织改变，钢中高温时的相在急冷时转变为一种较硬的相。法国人奥斯蒙德确立的铁的同素异构理论，以及英国人奥斯汀最早制定的铁碳相图，为现代热

6、处理工艺初步奠定了理论基础。与此同时，人们还研究了在金属热处理的加热过程中对金属的保护方法，以避免加热过程中金属的氧化和脱碳等。　　1850～1880年，对于应用各种气体（诸如氢气、煤气、一氧化碳等）进行保护加热曾有一系列专利。1889～1890年英国人莱克获得多种金属光亮热处理的专利。　　二十世纪以来，金属物理的发展和其他新技术的移植应用，使金属热处理工艺得到更大发展。一个显著的进展是1901～1925年，在工业生产中应用转筒炉进行气体渗碳；30年代出现露点电位差计，使炉内气氛的碳势达到可控，以后又研究出用二氧化碳红外仪、氧探头等进一步控制炉内气氛碳势的方法；6

7、0年代，热处理技术运用了等离子场的作用，发展了离子渗氮、渗碳工艺；激光、电子束技术的应用，又使金属获得了新的表面热处理和化学热处理方法。[3]3.3基本特点　　图3.2热处理热处理是机械制造中的重要工艺之一，与其他加工工艺相比，29太原工业学院毕业设计热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分，而是通过改变工件内部的显微组织，或改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能。其特点是改善工件的内在质量，而这一般不是肉眼所能看到的。为使工件具有所需要的力学性能、物理性能和化学性能，除合理选用材料和各种成形工艺外，热处理工艺往往是必不可少的。钢铁是机械工业中应用最广

8、的材料，钢