中频淬火电气控制系统设计

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中频淬火电气控制系统设计

摘要：中频淬火是机械零件的生产过程必不可少的工序,它可以显著提高钢的强度和硬度,淬火的温度和升温速度及温度的稳定性将直接影响零件的残余内应力、强度、硬度和韧性配合的性能,因此淬火的温度稳定控制质量直接关系到整个零件的质量。本设计就是通过微机控制100KW淬火系统的温度，主电路采用交-直-交变频器，电流型并联谐振（8000HZ），控制电路采用AT89C51单片机来控制，主要过程是通过温度传感器将温度信号传送给信号放大电路，然后经模数转化送入单片机再经单片机显示和控制，从硬件到软件两方面实现温度的稳定控制。本设计具有接线简单、输出频率任意可调、功率因数高等优点。 关键词：

中频淬火 温度控制 变频器 AT89C51单片机 信号放大电路

Abstract: The medium-frequency quenching is an essential process for mechanical parts’ production , which can significantly improve the strength and hardness of steel. Quenching temperature and heating rate and temperature stability will directly affect the parts performance of the residual stress, strength, hardness and toughness, so the quality of quenching temperature stability control is directly influencing the quality of the entire part. This design is just through the computer system of 100KW to control its temperature, and the main circuit use AC - Direct - AC converter, current-mode parallel resonant (8000HZ),and control circuit use AT89C51 microcontroller to control, which the main process is through the temperature sensor signals transmitting to the signal amplification circuit. And then transformed into the microcontroller through the module and then displayed and controlled by the MCU, both from hardware to software to achieve temperature stability control. This design has the wiring simple, the output frequency of any adjustable, high power factor advantages.

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Keywords:

IF quenching, temperature control, inverter, AT89C51 microcontroller, signal amplification circuit

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目 录

1 引言????????????????????????1 2 总体方案设计思路??????????????????4 3 总设计方案的确定??????????????????5 3.1主电路的设计方案确定????????????????5 3.2控制电路的方案确定?????????????????10 3.3保护电路的选择???????????????????11 4主电路设计??????????????????????12 4.1主电路参数计算与设计????????????????12 5控制电路的设计????????????????????16 5.1单片机的设计????????????????????17 5.2调理电路的设计???????????????????20 5.3驱动电路的设计???????????????????20 5.4键盘及显示电路???????????????????23 6温度控制???????????????????????25 6.1温度检测电路设计??????????????????25 6.2冷却系统的确定???????????????????27 7软件设计???????????????????????30 7.1主程序流程图????????????????????30

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7.2温度控制流程图???????????????????31 7.3 A/D转换器程序???????????????????32 结论??????????????????????????34 致谢??????????????????????????35 参考文献????????????????????????36 附录 程序清单?????????????????????38 附图 总设计电路图???????????????????

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中频淬火电气控制系统设计

1引言

随着工业的发展，热处理是机械工业中十分重要的基础工艺，对提高机电产品内在质量和使用寿命，加强产品在国内外市场竞争能力具有举足轻重的作用。感应加热技术在汽车、拖拉机、发动机工业中得到广泛应用。

感应加热是利用电磁感应的方法使被加热的材料（即工件）的内部产生电流，依靠这些涡流的能量达到加热目的。感应加热系统的基本组成包括感应线圈、交流电源和工件。根据加热对象不同，可以把线圈制作成不同的外形。线圈和电源相连，电源为线圈提供交变电流，流过线圈的交变电流产生一个通过工件的交变磁场，该磁场使工件产生涡流来加热。感应加热是伴随着汽车工业和拖拉机工业的诞生而起步的。由于其具有加热效率高、速度快、可控性好及易于实现机械化和自动化等优点。

感应热处理具有加热速度快、节约能量、不氧化脱碳、不污染环境以及生产效率高等多方面优点，这些优越性为热处理工作者广泛认同，因此近十几年来发展很快。当然这一实际需求，也大大促进国产感应热处理设备的发展和技术提升。

中频淬火,就是将金属件放在一个感应线圈内,感应线圈通交流电,产生交变电磁场,在金属件内感应出交变电流,由于趋肤效应,电流主要集中在金属件表面,所以表面的温度最高,在感应线圈下面紧跟着喷水冷却或其他冷却,由于加热及冷却主要集中在表面,所以表面改性很明显,而内部改性基本没有。可以有很特殊的热处理效果[3，3]。

淬火工艺主要在汽车、拖拉机、发动机工业中得到广泛应用。在汽车制造中有200多种，近50%重量的零件采用感应加热淬火，例如曲轴、半轴、凸轮轴、刹车凸轮、转向节、变速导块槽口、气门调整螺栓，进排气阀端头等。其中东风汽车公司半轴的横向磁场加热淬火是最具代表性的先进技术。利用横向

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