Uma solução para este quebra -cabeças tem quatro componentes e podem ser identificados como segue: monitorar a atmosfera dentro do forno, componentes da atmosfera pronta, efeitos em tempo real sobre a peça em trabalho e assegurar-se de que o controle é aplicável.
Monitorar a atmosfera dentro do forno é feita através de uma sonda de oxigênio. A sonda é instalada em um forno de tratamento térmico e mede a “falta” de oxigênio na atmosfera. Este cálculo usa os dados FEM (Força Eletro Magnética) gerados pela sonda calculando-se a pressão parcial de oxigênio dividida pela pressão parcial de monóxido de carbono (CO) mais a temperatura para determinar a % de carbono disponível na superfície das peças em trabalho. Uma atmosfera não oxidante está presente no forno em uma temperatura para evitar/minimizar os óxidos que possam ser introduzidos para dentro do forno. Na maioria dos casos, produz-se a atmosfera usando um gerador endotérmico. Muitas atmosferas de fornos são geradas utilizando-se um sistema de mistura de nitrogênio/metanol. Normalmente, a sonda de oxigênio usada em um forno está conectada a um instrumento de medição que calcula a % de carbono partindo da hipótese que o teor de monóxido de carbono (CO) é de 20%. O controle tecnológico atual permite um ajustamento do CO, geralmente conhecido como COF ou PF relacionado ao cálculo da porcentagem do carbono. Este fator de correção está ajustado para assegurar que a sonda esteja calculando de maneira apurada o potencial do carbono. Há muita discussão relacionando adequações COF/PF na indústria nos dias de hoje. O fator mais importante no que se refere a estes ajustes é quanto à precisão, repetibilidade e a exatidão do processo em produzir resultados de qualidade.
A composição da atmosfera, independente da leitura da sonda, pode ser monitorada e utilizada para melhorar a exatidão do cálculo de carbono usando-se unicamente a entrada da sonda. Isto é obtido ajustando-se o fator de correção (COF/PF) configurado na instrumentação de controle da atmosfera. O processo de ajuste é implementado usando-se um sistema de monitoramento a gás contínuo e dedicado, focado nos três gases principais que são os componentes em maior volume na atmosfera do forno. Usando de tecnologia de célula infravermelha não dispersiva, os componentes majoritários da atmosfera (CO, CO2 e CH4) são monitorados para fornecer uma leitura adicional da potencialidade do carbono, que é independente do cálculo fornecido pela sonda. Estes dados são usados para fornecer uma realização em tempo real ao instrumental de controle. A relação COF/PF vai se adequar à leitura baseada nos três gases. A curva de realimentação para controle utiliza tecnologias múltiplas para criar um controle da atmosfera mais preciso disponível nos dias atuais.
Resultados metalúrgicos comparando-se fornos têm demonstrado vestígios mais estreitos na % do carbono e menor desvio da camada quando a sonda e os três gases são usados conjuntamente, em comparação com uma só destas tecnologias. No estudo que foi desenvolvido, o analisador dos três gases fez ajustes automaticamente ao fator de correção sobre o controlador de carbono durante o processo de cementação.
Anos de inovação da engenharia levaram a indústria de tratamento térmico a diversos conceitos avançados de controle que usa a sonda de oxigênio de maneira mais eficiente. Estas técnicas asseguram a estrutura molecular apropriada exigida pela especificação do tratamento.
Modelos matemáticos e processos computadorizados levarão sensores e parâmetros de controle a um nível superior e irão fornecer a melhoria no que se refere à precisão e exatidão. Uma ferramenta de simulação vai fornecer a você a capacidade para definir uma “impressão azul”. A impressão azul define o perfil de carbono exigido para produzir os resultados desejados em uma peça. De lá o sistema monitorará os parâmetros atmosféricos fornecidos pelos controladores e analisadores e gera um perfil de carbono em tempo real usando de princípios de difusão baseados em ligas, temperatura e em potencial de carbono. As eficácias do processo serão obtidas baseados sobre a otimização do processo e na precisão elevada dos controles.
Estudos demonstram que um processo boost/diffuse (reforçar/difundir) fornece camadas em um período mais curto. Usando de um programa automático boost/diffuse, o sistema avaliará o perfil de carbono durante cada fase e ajusta o processo e tempo, baseado sobre os níveis de carbono encontrados em confronto com os níveis de carbono desejados. Os tempos de encharque deverão ser ajustados baseados no nível de carbono disponível para a peça a ser trabalhada para garantir a camada apropriada. Esta abordagem encontra melhor resultado possível dentro do montante de tempo mais favorável.
