關鍵詞：液氮深冷箱、AI程序調節器、AI無紙記錄儀 現代工業竟爭力正面臨工業結構轉型與升級，也必須做出正確的改變，品質是保持其生存必要條件，如今工業產品如何提高效能，是所有產業所必須面臨的課題。如今，設備的更新為的是品質達到一定的水準。當品質保證已經不能再提高時，金屬材料的基礎工程更顯的重要，熱處理的基礎工作讓工業產品的品質未趨完善，雖然熱處理 (淬火、回火) 附予金屬材料生命，但是未給予壽命與效能。完整的基礎的工程除前置的熱處理外，尚包括后序的金屬深冷處理，方是保證品質的基礎工作。金屬深冷處理將是如今唯一的選擇。 ①深冷處理原理 深冷處理是利用冷媒作為冷卻介質，對材料進行程序化深冷處理(-196℃)和低溫回火，從而達到改善和強化金屬材料性能的目的。深冷處理是近年來國際上最新的一種改善和強化金屬材料性能的新工藝技術，是目前最有效、最經濟的一種技術手段。 所謂深冷處理，即從室溫逐漸降溫至-196℃，然后從一196℃逐漸升溫至室溫的這一過程，采用最新的加熱技術、控溫技術和液氮分散技術，使程控升溫、恒溫、降溫各過程均勻穩定。以液氮為制冷劑，滿足降溫及環保要求。金屬中大量殘余奧氏體轉變為馬氏體，特別是過飽和的亞穩定馬氏體在處理過程中會降低飽和度，析出彌散、尺寸僅為20-60μ，并與基體保持共格關系的超微細碳化物，可以使馬氏體晶格畸變減少，微觀應力降低，而細小彌散的碳化物在材料塑性變形時可以阻礙位錯運動， ②應用領域 程序溫度控制深冷箱主要是針對金屬材料的低溫處理、低溫回火和時效／應力釋放或樣品冷凍需要的不同降溫速率要求等而研制的。深冷處理改性技術對節省材料，提高工作效率，提高加工質量，降低成本具有十分明顯的效果，該技術的優良特性可以和當今各種鍍膜技術、離子注入技術組合、即深冷處理+鍍膜(注入)技術，形成新的工藝技術，總之，深冷處理技術在十分廣泛的領域均可得到應用，如： 科研、教學、材料實驗和檢測部門的相關應用 硬質合金刀具、刃具、鉆頭耐磨性能和使用壽命的提高 高速工具鋼刀具、刃具、量具、鉆頭耐磨性能和使用壽命的提高 金剛石鉆頭、鋸片、頂錘的性能改善和熱穩定性的提高； 精密機械零件尺寸穩定性的提高； 機械制造中熱作模具、冷作模具抗沖擊能力和使用壽命的提高； 油嘴、彈簧、齒輪、軸承耐磨性能和使用壽命的提高。 銅合金材料、電器、通訊銅插件的使用壽命成倍提高。 ③深冷箱的結構 深冷處理箱，由冷藏柜和液氮貯槽構成，它是內層箱和外層箱兩層嵌套，上部設有開蓋的箱式結構，內層箱為冷處理箱，由液氮冷卻，外層箱是冷柜。該設備能完全滿足小容量深冷（－８０℃～－１８０℃）處理要求，冷處理溫度范圍寬，控制精度高，設備投資低，既可作冷處理用又可作冷藏箱用。 其特征為所述處理箱由內層箱和外層箱兩層嵌套，上部設有開蓋的箱式結構，所述內層箱為冷處理箱，箱體內側設有蛇形管換熱器，蛇形管上端入口處與取液氮管連通，取液氮管的另一端與液氮貯槽連通，所述外層箱是一個冷柜，上設開蓋，下部和側面分別設有制冷壓縮機，液氮制冷罐。數字程序控制儀表及觸摸屏數字無紙記錄儀。 二、控制系統硬件配置： 程序儀表AI-708PE5L4L1L1S；AI706ME5J0J0J0L5L5S；AI-2057C觸摸屏數字無紙記錄儀。SZDJLSLX-4186型超低溫深冷箱程序控制深冷箱配套100L自增壓液氮容器；真空絕熱輸液軟管；溫度傳感器選用PT100鉑電阻； 控制系統見下圖1。 三、溫度程序控制及自整定 1、自動控制功能：程序儀表溫度設定，宇電AI-708P程序儀表，的程序編排是按統一－采用溫度－時間－溫度格式，其定義是，從當前段設置溫度，經過該段設置的時間到達下一溫度。溫度設置值的單位都是℃，而時間值的單位都是分鐘； 2、數據記錄：AI-2057無紙記錄儀全屏顯示溫度數據，，采用CF卡1～4G存儲記錄空間；數據保存按先進先出的原則，轉存數據點立即保存；數據通過讀卡器在PC上直接打開，串口備份至計算機上，用Excel電子表格打開CSV格式的數據文件；無存儲功能時可作終端顯示操作屏使用，主機內存可記錄大約1小時的數據及報警參數，保存15條升降溫程序配方在中。采集的數據可通過CF卡在計算機上打印，也可在無紙記錄儀上用微型打印機來打印報表曲線。 3、程序設置：設置深冷箱控溫經過為：25℃經過80分鐘降到-180℃，-180℃保溫60分鐘后經過120分鐘升溫到160℃，然后在160℃保溫60分鐘停止。控溫曲線如下圖2 4、系統監測：在環境恒溫在25℃。在工作腔內用支架空間分布9個測溫點，溫度傳感器用Pt100；分別在深冷箱內溫度達-180℃和160℃并且保溫20分鐘待工作腔內溫度穩定后開始測溫。其中測溫點的分布如上圖所示：圖 2 箱體內測溫點空間分布 5、控溫結果與分析：深冷箱在-180℃最大溫差為0.97℃，最小溫差為0.21℃；在160℃時最大溫差為1.35℃，最小溫差為0.88℃； 具體溫差帶如下圖3、4。 通過對分析數據可以看出，程序控制深冷箱在溫度均勻性方面表現非常出色，尤其是在低溫方面溫度均勻性小于1℃，從而有效地保證了工件深冷處理效果的穩定。分析均勻性原因如下： AI智能化的PID控制。作為一種線性控制器，它根據給定值和實際輸出值構成控制偏差，將偏差按比例、積分和微分通過線性組合構成控制量，對被控對象進行控制。PID控制系統原理圖如下
一、概述：
4、自整定的方法：程序控制深冷箱采用AI調節器 結合PID調節、自學習及模糊控制技術，實現了自整定/自適應功能，及、無欠調的精確調節，性能遠優于傳統PID調節器。自整定是讓溫控器執行ON/OFF（位式）控制，經2－3次振蕩周期后儀表內部微處理器根據位式控制產生的震蕩，分析其周期、幅度及波形來自動計算出M5、P、T等控制參數。PID參數合適的PID參數。自適應是PID調節過程，通過判斷輸出和偏差的變化再對PID參數進行微調以作為自整定參數不準確的補充。有時候還需要人工干預微調改變PID參數。
