专利名称:电镦气门的控温方法及其微电脑控温装置的制作方法
本发明所属技术领域：
:为采用电加热镦锻技术，制造内燃机进排气门及其它类似金属另件的毛坯，对其工艺温度进行控制及采用相应的装置。
已有技术制造内燃机进排气门毛坯，我国基本上采用电加热镦锻成型技术。这种制造技术，在通电加热镦锻过程中，对工艺温度尚无有效的控制方法，工作各部位受热温度不均匀，不能随锻造比的变化，按最佳温度状态进行镦锻，以致在生产过程中常易造成工件废品，浪费电能，影响工件内在质量。在使用中，由于气门颈部晶粒组织粗大，机械强度低，寿命短，在反复冲击下，易发生断裂造成严重事故。
用这种电加热镦锻成型技术制造气门毛坯，对于工艺温度不能有效地控制，关键是在电加热镦粗过程中对工作电压和电源电压没有进行有效地控制和调节。
加在电镦气门工件两端的工作电压是固定不变的，但在实际电镦过程中，随着工件的镦粗其电阻发生变化，而电流随工件电阻的变化也在变化。由于工作电压不能适应工艺要求相应调整变化，造成开始镦粗时，由于工件温度低，气门头部易产生折痕;镦锻临近结束时，(镦至气门颈部)，气门颈部温度过高，形成晶粒组织粗大，影响工件质量。
电源电压虽然根据不同批次的气门材料和规格变化，可以调档选择，但调档选择后的电源电压，由于电网电压不稳定，一般波动+10%左右，因而造成调档选择后的电源电压也随之波动变化，引起气门工件温度的变化，影响工件质量。
而在已有的技术中所采用的电镦加热镦锻气门工件的装置也是简单的。电源部分，为一加热变压器，分八档调压。工作机部分主要由电阻加热的电刷和液压镦头两部分组成。这种装置不能对工艺温度进行控制和调节。
本发明针对上述问题，发明设计了电镦气门的控温方法及其微电脑控温装置。
本发明的控温方法是按照图1A，B，C镦锻气门工件工艺的要求和按图2所示的U与t关系曲线进行工艺温度的控制。在电镦初始阶段如图1A，将设定的电压提高20～30伏，以使气门工件图1A(4)和(5)之间的坯料很快升温加热到1000°～1200℃，施加在图1A(4)和(6)的压力将加热的部分镦粗，并在3秒钟内将电压缓降至设定的恒定电压。进入电镦中间阶段如图1B，恒压电镦，以使气门头部维持在1000℃到1200℃。电镦最后阶段如图1C在每根气门工件电镦时间70%时再由设定值即恒压值缓降40～60伏，使电镦结束时气门工件图1C(1至2)颈部温度比头部图1C(7)和(1)温度低200℃～300℃，以保证电镦结束时头门工件颈部温度保持在900℃～980℃从而获得更好的金属性能，以满足气门工件在摩擦压力机上进行锻压成型的工艺需要。
本发明的控温方法是采用微电脑控制装置来实现的。这是一种能按工艺实际需要的温度来电镦气门工件成型的装置。本装置是一个由75千瓦双向可控硅交流稳压器，数据检测装置，专用微型计算机和相应的接口电路，微型打印机等组成控温装置。
电镦气门的微电脑控温装置对信息的处理、指标的计算及外部设备的控制都是靠软件实现的，并与75千瓦交流稳压器配合。在电镦机工作时间电源电压的波动采用稳压方法，通过反馈环节实现。而电镦机的工作电压是通过数据检出装置取得气门工件两端的电流信号，这个信号是经变换以保证信号的幅度不超过A/D转换器的线性编码范围。A/D转换器在微处理机控制下以50mS的时间间隔对四台电镦机按序分别抽样量化，量化后的数字化信息存入内存的一个缓冲区。为了实现实时处理，四台机共五路信息，都采用中断方式，每路请求一次中断，数据就加到各自的记录区去。同时微处理机对处理后的数据矩阵进行特征识别和波形分析，按图2的特性曲线计算电功能指标。D/A转换器把数字化的指标量转换成模拟量，去控制调压器，控制电镦气门工件两端的电压以满足气门工艺的控温要求。
本装置根据镦锻工艺温度的要求，通过对工作电压和电源电压的控制和调节，以达到实现在最佳温度状态下进行镦锻。保证产品质量，合理使用能源，使气门工件的废品率比已有技术降低90%，其气门工件晶粒度提高1-2级，节电20%。
图1A、B、C是电镦气门工艺流程图。图1A是气门电镦初始阶段的形状;图1B是气门电镦中间阶段的形状;图1C是气门电镦结束后的形状。
图2是U与t关系曲线。是按本发明控温方法设计的工作电压和电镦时间的关系曲线。横座标为电镦时间，纵座标为电镦工作电压。(a)和(b)段曲线为电镦初始阶段，(b)和(c)段为电镦中间阶段，(c)和(d)段曲线为电镦结束阶段。
图3是采用微电脑电镦气门工件的电压，电流曲线。横座标表示电镦时间，纵座标表示电镦电压，电流值。每根气门电镦过程中从(B)点后按直线方程计算输出量VSO，需识别(A)、(B)、(C)、(E)等特征点。它们的特征点是这样识别的(B)点系电镦电压最大值，数据矩阵中表现为最大值元素。在一个周期内沿(B)点向后搜索最小值其座标为(E)点。(C)点的确定要依(B)、(E)间的时间而定，这是因不同规格的气门时间不相同，因此每次开机电镦了第一根气门后，微处理机就存贮了(B)-(E)的时间参数，可依不同规格气门设为定值。因此(C)点总是依赖前一周期而浮动，这就很好地适应了电镦机里的参量。
图4微电脑控温装置的电原理框架。本图包括有Z-80CPU，CTC，PIO，RAM，EPROM组成的微型专用计算机(8)、微型打印机(7)、16通道模-数转换电路(11)和四通道数-模转换电路(3)、电压给定环节电路(1)、信号综合电路(2)、阻容抗干扰电路(4)、电压负反馈电路(5)、移相触发脉冲电路(9)、信号放大电路、双向可控硅调压电路(12)和电镦加热变压器(13)、传感器电路(14)。
电镦气门的微电脑控温装置电原理框图的工作是这样的当电源接通时，开始电镦后调节给定电压使(13)的输入电压一定，当电源有某种波动时，由电压负反馈电路(5)将变化的信号反馈到电路(2)综合，经电路(4)和(6)滤波、放大后控制触发脉冲的导通
，保持电路(12)输出电压恒定。即电源电压波动±10%时，输出电压变化±1%。从变压器(13)初级由(14)中的电流互感器获得电流信号并经整流滤波变换成0-5V的直流电压，由电路(11)转换成数字量，存入(8)的一个缓冲区，计算机进行数字特征识别和数字滤波，按图2的曲线计算处理，在电镦开始时由设定电压提高20-30伏，3秒钟内缓降至设定电压见图2(a)到(b)的曲线，在每根气门电镦时间70%时，从设定值开始缓降40-60伏，见图2(C)到(d)的曲线。按照图2的特性曲线的规律由计算机算出的数字量经电路(3)转换成模拟量，通过电路(2)、(4)、(6)、(9)控制电路(12)改变其输出电压。
计算机每隔50mS进行一次数据采集、计算和处理。
实施例的说明图3是按本发明的控温方法采用图4微电脑控温装置来电镦制造EQ-140进气门的实施例。坯料是40Cr9si2，φ10.2的园棒料。用微电脑电镦气门的控温方法加工，电镦时加热坯料的电压由微型专用计算机实时控制，按图2的电压关系曲线给出电压值，图2(a)点是380伏(b)点和(C)点是350伏，(d)点是300伏。图3中的电压V是取自进气门工件两端的电压，并且由于电源回路中有电源内阻(变压器一次，二次侧)、导线、接触电阻的存在以及进气门工件的电阻是变化的因此图2和图3的电压关系曲线不同。
一根气门的电镦时间为22秒，再经过摩擦压力机锻压成EQ-140进气门毛坯。其晶粒组织为6级，并且头部和颈部晶粒组织均匀。比已有技术提高1-2级。
权利要求
1.一种电镦气门的控温方法，电镦过程中，采用调节电压控制加热金属坯料的温度，其特征在于；电镦开始时调电压值高于设定电压20-30伏，在3秒钟内缓降至设定电压，随后按设定电压保持对金属坯料恒压加热，温度控制在1000℃到1200℃，在电镦过程中进行到每件毛坯电镦时间70%时由设定电压值缓降40-60伏，温度控制在900℃-980℃整个电镦过程控温方式按工作电压和电镦时间的关系曲线进行。
2.按照权项1所述的电镦气门控温方法，其特征在于;稳定输入电压即工作电压，电压稳定性±1%，以保证控温特性。
3.一种用于电镦气门控温方法的设备，包括由加热变压器、电刷、镦头、液压油缸、导线等组成的电镦机，其特征在于，电镦机加热变压器输入端接有一个微电脑控温装置，该装置可由下列各部分组成a、微型专用电子计算机，用于信息处理、指标计算和外部设备控制。b、75千瓦双向可控硅交流稳压器，用于稳压，调压。c、数据检测装置图4(14)，用于获取电镦机工作电流信号。d、微形打印机图4(7)，用于记录电镦数量，时间，废品数量。
4.按照权项3所述微电脑控温装置，其特征在于75千瓦双向可控硅交流稳压器由下列电路组成电压给定环节电路图4(1)，信号综合电路图4(2)，阻容抗干扰电路图4(4)，信号放大电路图4(6)，移相触发脉冲电路图4(9)，双向可控硅调压电路图4(12)，电压负反馈电路图4(5)。
5.按照权项3所述的微电脑控温装置，其特征在于微型专用电子计算机由下述部件组成，具有Z-80CPU、CTC、PIO、RAM、EPROM组成的微型专用计算机图4(8)，16通道模-数转换电路图4(11)，4通道数-模转换电路图4(3)。
专利摘要
电镦气门的控温方法及其微电脑控温装置。整个电镦过程控温方式按工作电压和电镦时间的关系曲线进行；电镦开始调电压值高于设定电压；电镦中间阶段按设定电压恒压电镦；电镦最后阶段缓降设定电压。其控温装置是在电镦机变压器输入端装有一个由75千瓦双向可控硅交流稳压器，数据检测装置，专用微型计算机和相应的接口电路，微型打印机等组成的微电脑控温装置。本发明可无级调节电镦工作电压使之稳定，实现最佳温度状态下电镦气门工件成型，使工件晶粒度提高1—2级，气门颈部和头部晶粒组织均匀，废品率降低90％，节电20％。
文档编号G05F1/45GK85103464SQ85103464
公开日1986年2月10日 申请日期1985年5月11日
发明者陈仲平 申请人:江苏省南通汽门厂导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan