Patent EP-0183230-A2 (EP)
Inventor: SAVOV SVETOSLAV ALEXANDROV DIP
IPC: H01J37/32
Filed: 1985-11-26
Abstract: Verfahren zur Steuerung der chemisch-thermischen Behandlung von Werkstücken mittels Glimmentladung in einer Atmosphäre von Behandlungsgasen, durch Erwärmung der Werkstücke bei gleichzeitiger intensiver Kathodenzerstäubung der Oberfläche und durch Diffusionsanreicherung der Werkstücke, wobei die Temperatur der Werkstücke und die Häufigkeit der entstehenden Bogenentladungen gemessen, die gemessenen Werte mit den vorgegebenen verglichen und daraus Fehlersignale erzeugt werden, die zum Erzeugen von Steuersignalen dienen, dadurch gekennzeichnet, daß während der Etappe Erwärmung der Werkstücke bei gleichzeitiger intensiver Kathodenzerstäubung ihrer Oberfläche die Spannung der Glimmentladung mindestens einen konstanten Wert besitzt, der einem vorgegebenen entspricht, bei dem die Kathodenzerstäubung der Werkstücke eine vorgegebene Intensität besitzt, daß während der Diffusionsanreicherung der Werkstücke bei vorgegebener Temperatur die Spannung der Glimmentladung einen anderen, mindestens einen konstanten Wert besitzt, der mindestens einem vorgegebenen Wert entspricht, bei dem die gewünschten Eigenschaften der Werkstücke erhalten werden, daß während der Abkühlung die Spannung der Glimmentladung mindestens einen dritten konstanten Wert besitzt, der mindestens einem vorgegebenen Wert entspricht, bei dem die endgültigen Eigenschaften der Werkstücke erhalten werden, daß während der genannten Verfahrensstufen die Häufigkeit der entstehenden Bogenentladungen einen beliebigen Wert besitzt, deren Größe auf einen vorgegebenen konstanten Wert der Häufigkeit der Bogenentladungen begrenzt wird; daß die Temperatur der Werkstücke immer einen Wert aufweist, der einem vorgegebenen, wachsenden, konstanten und sinkenden Temperaturwert der Werkstücke entspricht, welcher Wert zusammen mit dem erwähnten, mindestens einen vorgegebenen Wert der Spannung der Glimmentladung, die vorgegebene Intensität der Kathodenzerstäubung und die gezielten endgültigen Eigenschaften der Werkstücke gewährleistet; daß während der Verfahrensstufen Behandlungsgase verwendet werden, die sich in einer Folge befinden, die der Reihe vorgegebener Spannungswerte der Glimmentladung entspricht, welche Spannung durch den Durchfluß der Behandlungsgase gesteuert wird; daß während jeder Verfahrensstufe außer der Temperatur der Werkstücke und der Häufigkeit der entstehenden Bogenentladungen noch der Strom der Glimmentladung und der Amplitu- ./... denwert der Spannung der Glimmentladung gemessen werden, (diese vier mit ihren entsprechenden vorgegebenen Werten verglichen werden), daß außer den gemessenen Temperaturwerten der Werkstücke und der Häufigkeit der Bogenentladungen auch der Amplitudenwert der Spannung der Glimmentladung mit ihren vorgegebenen Werten verglichen werden und von den erhaltenen Fehlersignalen für die Temperatur und Häufigkeit entsprechende Steuersignale für die Temperatur und die Häufigkeit gewonnen und summiert werden, daß das Additionssignal mit einem dem Entladungsstrom proportionalen Signal verglichen wird, und daß dadurch ein Fehlersignal erhalten und von ihm ein Steuersignal für die Spannung der Glimmentladung erzeugt wird, so daß der Strom der Glimmentladung dem Additionssignal der Steuersignale der Temperatur und der Häufigkeit nach einem PID-Gesetz entspricht und vom Fehlersignal der Amplitudenwert der Spannung der Glimmentladung ein Steuerungssignal für den Durchfluß des Behandlungsgases erzeugt wird, so daß der Amplitudenwert der Spannung der Glimmentladung dem vorgegebenen Wert nach einem weiteren PID-Gesetz entspricht. Vorrichtung zur Steuerung der chemisch-thermischen Behandlung von Werkstücken mit Glimmentladung in einer Atmosphäre von Behandlungsgas, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Gleichspannungsquelle (1), mit einer Arbeitskammer (3) zur Aufnahme der Werkstücke (7), die mit einem Temperaturdatengeber (8) wärmeleitend verbunden sind, der mittels eines ersten Vergleichselementes (9) mit einem ersten Regler (11) verbunden ist, wobei der Gasausgang der Arbeitskammer (3) mittels einer Vakuumpumpe (26) mit der Außenatmosphäre verbunden ist, und mit einem Spannungsdatengeber (5), dessen Ausgang über einen in Reihe geschalteten Frequenz-Spannungs-Umwandler (15) und ein zweites Vergleichselement (13) mit dem Eingang eines zweiten Reglers (14) verbunden ist, und wobei eine quelle für einen vorgegebenen, konstanten Wert der Häufigkeit der Bogenentladungen mit dem zweiten Eingang des zweiten Vergleichselements (13) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Pol der Gleichspannungsquelle (1) mittels eines Stromdatengebers (2) mit dem entsprechenden Pol des elektrischen Eingangs der Arbeitskammer (3) verbunden ist, daß der andere Pol der Gleichspannungsquelle (1) mittels einer Glättungsdrossel (4) mit dem anderen Pol des elektrischen Eingangs der Arbeitskammer (3) verbunden ist, daß parallel zu dem genannten elektrischen Eingang ein Spannungsdatengeber (5) und ein Element (6) zum Unterbrechen der Bogenentladungen geschaltet ist, daß der zweite Eingang des ersten Vergleichselementes (9) mit dem ersten Ausgang eines Programmierelementes (10) für die vorgegebene Temperatur der Werkstücke (7) verbunden ist, daß der Ausgang des ersten Reglers (11) mit dem ersten Eingang des Addierelementes (12) verbunden ist, daß der Ausgang des Addierelementes (12) mit dem ersten Eingang des zweiten Vergleichselementes (13) verbunden ist, daß der zweite Eingang des zweiten Vergleichselementes (13) mit dem Ausgang des Stromdatengebers (2) und sein Ausgang mittels eines zweiten Reglers (14) mit dem Steuereingang der Gleichspannungsquelle (1) verbunden ist, daß der Ausgang eines dritten Reglers (17) mit dem zweiten Eingang des Addierelementes (12) verbunden ist, daß der Ausgang des Spannungsdatengebers (5) mittels eines Amplitudendetektors (19) mit dem ersten Eingang eines vierten Vergleichsele- . mentes (20) verbunden ist, daß das vierte Vergleichselement (20) mittels eines vierten Reglers (21) mit dem ersten Eingang des Umschalters (22) verbunden ist, daß der zweite Steuereingang des Umschalters (22) mit dem zweiten Ausgang für vorgegebenes Behandlungsgas des Programmierelementes (10) verbunden ist, daß der dritte Ausgang des Programmierelementes (10) zur Vorgabe des Amplitudenwertes der Spannung mit dem zweiten Eingang des vierten Vergleichselementes (20) verbunden ist, daß die Ausgänge der Behandlungsgasquelle mit den Gaseingängen von mindestens zwei Ausführungsorganen (24 bzw. 25) zur Regelung der Durchflußmenge verbunden sind, deren Ausgänge mit dem Gaseingang der Arbeitskammer (3) verbunden sind, und daß die Eingänge zur Steuerung der die Durchflußmenge regulierenden Organe (24 bzw. 25) mit den entsprechenden Ausgängen des Umschalters (22) verbunden sind.