An innovative control system for the gas nitriding process including an interactive module to predict the results of the process

The article presents the concept of a system to control the gas nitriding process containing an interactive module for predicting the results of the process on the basis of mathematical model of growth kinetics of the nitrided layer. The concept of the system is based on comparing the current values of process parameters: temperature, the composition of nitriding atmosphere, and the current value of the nitrogen potentia! (which is determined based on the signal from the hydrogen sensor) with a pre-established algorithm of changes in process parameters. According to the developed concept, if there are differences, the control system selects one of two options: - Changing the flow rate of the components of a nitriding atmosphere, in the range of possible changes for a given stand to nitriding, to achieve a predetermined potentia! value, or - Setting a new algorithm for changes in temperature and nitrogen potential. Selecting one of these options by the system will depend on obtaining the slightest difference between on-line calculated result of a process on the basis of mathematical model (for both options) and the assumed result, i.e. the nitrided layer thickness and profile of hardness change.

W artykule zamieszczono koncepcję funkcjonowania układu do sterowania procesem azotowania gazowego zawierającego moduł interaktywnego prognozowania rezultatu procesu na podstawie kinetyki wzrostu warstwy azotowanej. Idea działania układu polega na porównywaniu bieżących/aktualnych wartości parametrów procesu temperatury, składu atmosfery i bieżącej wartości potencjału azotowego (wyznaczanego na podstawie sygnału z sondy wodorowej) z założonym wstępnie algorytmem zmian parametrów procesu. Zgodnie z opracowaną koncepcją, w przypadku zaistnienia rozbieżności układ sterowania wybiera jedną z dwóch opcji: - zmienia natężenie przepływu składników atmosfery azotującej w celu osiągnięcia założonej wartości potencjału bądź - wyznacza nowy algorytm zmian temperatury i potencjału azotowego. Wybór jednej z tych opcji przez układ będzie zależał od uzyskania najmniejszej różnicy pomiędzy na bieżąco prognozowanym rezultatem procesu (dla obu opcji) a rezultatem założonym, tj. grubością warstwy azotowanej oraz profilem twardości. Dodatkowo układ będzie zawierał moduł wizualizacji wzrostu grubości stref warstwy azotowanej oraz wizualizację zmian profili twardości w strefie dyfuzyjnej warstwy azotowanej w trakcie trwania procesu.