電子計算機在熱處理中的應用分析

袁毅胥

（湖南軟件職業技術大學，湖南 湘潭 411100）

熱處理是一種用于金屬材料、金屬制品性能改善的工藝，可提升金屬材料與金屬制品的質量。熱處理過程中，主要將所需處理的材料和制品加熱到一定溫度，并進行保溫處理，之后結合材料及制品特點采用針對性方法冷卻，轉變其內部組織成分（有時只會改變其表面組織與表面成分）獲取相應的性能，滿足熱處理的實際需求[1]。伴隨著我國機械加工制造行業的高速發展，熱處理行業也進入了高速發展狀態。為保證熱處理工藝的實際價值，熱處理行業必須與時俱進，跟上加工制造業的發展步伐[2]，始終處于匹配狀態，才能保證熱處理行業的實際應用價值。熱處理行業其實是一種傳統行業，但其面臨的生存環境越發激烈，經濟市場競爭日益激烈。在我國加入世界貿易組織之后，全球經濟一體化，經濟市場競爭激烈程度日益升高。為了繼續生存，滿足客戶的合理需求，則需積極創新改革，讓熱處理企業進入可持續發展狀態，不斷增強熱處理行業的實際競爭能力。從現今發展趨勢看，增強熱處理企業的應變能力，讓其短時間根據客戶實際需求對金屬材料及制品進行針對性處理，滿足客戶對產品的個性化需求，無疑能夠提升客戶對產品的滿意度，也能提升熱處理企業的實際競爭能力。在互聯網背景下，電子計算機在多個行業廣泛應用，直接增強了該企業的競爭實力，讓該企業能夠高效、迅速地完成生產、運營工作。在熱處理行業中應用電子計算機，充分發揮其強大的功能，無疑能夠促進熱處理行業朝自動化、智能化以及靈活化發展，加快熱處理行業的發展速度，讓熱處理企業更好地占領經濟市場。

一、熱處理行業的特點

熱處理屬于一種加工制作工藝，主要用于金屬材料、金屬制品的加工操作。熱處理操作過程如下：將需要處理的原材料放入含有一定處理介質的容器中，并對原材料依次實施加熱、保溫、冷卻操作，操作嚴格按照順序進行，可達到改變原材料內部金相組織結構或是表面組織成分等目的[3]。熱處理操作的根本作用是通過金屬熱加工工藝操作改變金屬材料的性能，讓金屬材料性能達到消費者滿意的狀態，繼而用于各行各業，滿足各行各業對金屬材料性能的根本需求[4]。相較于其他類型的加工工藝，熱處理工藝一般情況下不會對原材料形狀、原材料化學成分造成影響，這兩大項指標是不變的。熱處理工藝操作后，主要改變的是原材料工件內部顯微組織，或原材料工件表面化學成分，改善原材料原本的性能，或是賦予原材料其原本不存在的性能，讓原材料獲取所需的物理學、力學、化學性能。從金屬加工工藝操作看，除合理選擇原材料、成型工藝之外，熱處理工藝屬于原材料加工中不可缺少的操作，這是讓原材料變成性能符合要求金屬材料的唯一方案。從實際應用可發現，熱處理工藝方法多種多樣，包含正火、淬火、退火、化學熱處理、真空熱處理、激光熱處理以及感應熱處理等多種工藝方法。

溫度屬于熱處理工藝中的主要工藝參數之一，選擇溫度、控制溫度，并保證操作的科學性及合理性，無疑能夠最大程度上保證熱處理質量符合要求。從熱處理工藝可發現，其加工處理操作主要通過控制系統完成，這種系統包含各種爐，但在降溫調節方面難度較大，且操作過程中存在較多影響因素，比如環境溫度、聯網電壓以及被處理材料等。所以，熱處理加工操作期間，必須有效控制溫度，保證溫度始終處于合理范圍內，最大程度上預防溫度發生異常，保證溫度控制效果適宜。熱處理工藝操作的特殊性決定其溫控必須滿足原材料的恒溫、準確以及高速等需求。但在社會經濟高速發展背景下，熱處理工藝想要繼續占有一定市場份額，與時俱進滿足消費者的熱處理加工操作要求，必須靈活調整溫度，保證溫度始終符合熱處理加工要求，生產加工出性能達到標準的產品，讓消費者滿意。

二、熱處理行業中應用電子計算機的必要性

熱處理加工工廠工藝編制始終應用一種傳統工藝過程設計方法，也就是工藝人員通過手工操作方式進行個體化勞動，工藝過程設計質量受工藝人員技術水平、加工經驗影響[5]。但即便是同一位工藝人員，不同時期的工藝過程設計質量也存在鮮明差異。也有生產實踐發現，不同工藝人員在為同一份金屬零件進行工藝過程設計的時候，往往會有多種不同熱處理加工方案產生，同一位工藝人員連續數次為同一份金屬零件進行工藝工程設計，也會產生不同類型的熱處理加工方案。所以若單純依靠人工操作完成工藝工程設計工作，難以保證工藝設計方案的標準性與優良性，無法保證工藝設計方案符合標準。若在工藝工程設計過程中應用電子計算機技術輔助，無疑可以利用計算機技術完成工藝工程設計工作，設計操作期間明確工藝設計標準與要求，在滿足標準和要求的基礎上靈活設計，可最大程度上扭轉人工操作對工藝工程設計的過分依賴，可有效扭轉傳統熱處理行業的滯后問題，促進熱處理行業工藝設計現代化，可制定科學統一合理的工藝工程設計方案，促使熱處理工藝設計逐步標準化、最優化、科學化與個性化，提升熱處理行業的競爭實力。

熱處理加工操作期間，會產生大量基礎技術數據、常用工藝數據。為保證熱處理加工操作的科學性及合理性，在數據產生后，由工藝人員手工記錄相應數據，數據記錄在相應的記錄本上，記錄本定時上交，儲藏保存到檔案室或辦公室。但是這種數據記錄方法以及保存方法存在一定缺陷，需要耗費較多時間，且不利于工藝人員日常工作，記錄本的回顧性很低，基本不會再次使用記錄本，記錄本的價值難以充分挖掘處理。但在引入電子計算機技術之后，可充分應用數據庫技術、計算機作圖以及計算機輔助設計技術，形成一個完成的工藝管理系統或工藝管理程序。在熱處理加工操作期間應用該系統或該程序，無疑可以自動記錄、刪除、更新、文件報表打印信息數據，信息數據會自動存儲到計算機儲存庫中。工藝人員若存在疑問，直接登錄進計算機儲存庫中，查詢相關信息數據，并利用計算機顯示屏將信息數據充分顯示出來，可實現熱處理加工工藝和熱處理設備計算機管理兩項功能，可有效彌補傳統人工記錄統計數據的不足。通過計算機工藝管理系統或程序，還可結合熱處理加工操作原理、手冊數據、公式規則等，創建常規熱處理工藝計算機輔助程序。輔助程序會主動收集大量工藝數據以及加工知識，還可創建更具科學合理特點的熱處理決策邏輯，利用多種工藝邏輯原則，結合所需加工處理的金屬原材料圖像、加工要求、加工信息等，模仿熱處理工藝人員完成工藝過程設計工作。而輔助程序中自動記錄的加工信息數據以及原材料圖形，均可指導工藝人員進行操作，還能為熱處理加工提供充足證據。輔助程序會遵循熱處理要求規范，充分保存熱處理生產執行、質量情況的最初記錄，熱處理加工操作期間會自動記錄工藝過程中產生的參數數據，并對參數數據進行有效標識，繼而輔助工藝人員進行質量管理。

三、電子計算機在熱處理中的應用

1.計算機網絡控制技術

熱處理加工操作看起來工序十分簡單，但需要嚴格控制溫度，才能保證加工處理的有效性與合理性，才能獲得符合消費者要求的產品。在這一過程中，單純憑借人力控制溫度，無法避免溫度的控制有效性，難以保證溫度實際控制質量，所以產品的加工處理效果無法保障。但在熱處理工藝過程基礎上，構建數學模型并模擬數值之后，通過熱處理過程中產生的多種物理量參數傳感器檢測裝置、熱處理生產工序啟動程序控制軟件，可順利構建熱處理計算機控制系統，也就是由計算機控制軟件、計算機控制設備、儀表、傳感器四大類組成的結合體。我國從八十年代初開始研究熱處理的計算機控制技術，現今碳勢控制技術、真空熱處理控制系統以及爐溫控制系統逐步實用化，并在熱處理行業中廣泛應用。伴隨著我國計算機技術的高速發展，電子計算機的應用功能日益增強，模糊數學、PID自整定以及混合算法等多種精準控制技術得到廣泛應用。現今計算機技術主張將熱處理加工過程的控制操作獨立出來，通過單獨控制、單獨管理的通信系統連成網絡，由一臺獨立但是可和其他計算機進行連接合作的電子計算機進行管理和控制。電子計算機中有大量獨立單元，各個獨立單元均可獨立完成控制及管理操作，并且可和主系統進行信息交換、信息數據傳輸，及時完成主系統分配的工作，并構成相應的計算機網絡。現今用于熱處理行業加工操作過程的熱處理計算機網絡控制技術已經取得一定成效，能夠在熱處理操作中發揮顯著作用，有效彌補人工控制的缺陷。部分熱處理企業還為電子計算機配備了數據庫、專家系統，計算機網絡運行期間可獲得更多由終端提供的服務，獲取更多網絡控制功能，實際作用遠遠超出最初的計算機控制及管理功能。

2.熱處理數據庫及輔助決策系統

熱處理加工工藝中會產生大量數據信息，若不整合這些信息，不利于熱處理行業發展。既往多由工藝人員手工記錄產生的各種信息數據，耗時過長，記錄準確性難以保證。但在電子計算機應用后，熱處理行業的數據信息記錄工作發生了翻天覆地的變化，人工記錄信息數據缺陷得到充分彌補。基于電子計算機技術，可構建數據庫系統，系統屬于數據處理核心機構，也是現代化電子計算機的主要應用領域。在熱處理領域中應用電子計算機的信息處理技術，可在短時間內處理大量數據。但數據處理主要通過基于電子計算機的熱處理數據庫完成，可有序地進行信息處理與管理操作，還可將原始信息數據保存在數據庫中。根據工作領域情況，熱處理數據庫會進行大概分類，包含金屬材料、熱處理原理、熱處理工藝、熱處理設備、熱處理加工工藝過程等數據庫。熱處理數據屬于基礎科研技術，包含計算機模擬技術以及輔助設計技術等。現今我國已經認識到電子計算機在熱處理行業中的應用優勢，積極發揮電子計算機功能的同時，積極開發人工智能技術，主張創建更強大的熱處理數據系統，為熱處理數據處理提供更多有力支持，促進熱處理行業繼續發展，提升熱處理行業的競爭實力。輔助決策系統其實是基于熱處理數據庫所研發的一種系統，可和熱處理數據庫聯合應用，輔助工藝人員及時通過輔助決策系統查詢熱處理數據，合理選擇原材料，合理設置工藝參數，最大程度上發揮熱處理工藝操作的效果。

3.智能熱處理技術與計算機智能化儀表

在熱處理行業逐步發展過程中，智能化技術、智能化設備在該行業中廣泛應用，有效彌補了傳統技術以及傳統設備的應用缺陷。熱處理智能技術是一種基于信息技術改造熱處理技術的成果，也是信息技術和熱處理行業有效融合的產物之一，能夠讓熱處理從經驗性技術換變為知識性技術。在熱處理行業的發展過程中，除信息技術持續發展普及，熱處理面貌逐步改觀，熱處理知識的應用頻率與創新頻率日益升高，所以智能熱處理技術問世，并在該行業中廣泛應用。智能熱處理技術主要基于現代控制理論、智能傳感技術、智能測試技術、熱處理一體化系統、生產記錄的電子系統記錄及管理等組成，其中熱處理一體化系統可結合原材料類型與生產加工需求，自動生成優良理想的熱處理工藝流程，自動啟動儀器設備開始生產，在生產過程中結合材料加工要求自動開始控制溫度，自動處理發現的各種影響因素，自動消除生產期間出現的補償偏差對材料熱處理質量造成的影響，所以其實際應用價值明顯更顯著。智能化儀表主要由計算機技術、微電子技術、測試儀表技術、傳感器技術結合組成，也是傳感器及測試儀表自然發展的必然趨勢。我國從20世紀80年代開始研究智能化儀表，現今有很多類型的智能化儀表問世，尤其是熱處理行業的儀表設備。充分應用智能化儀表，無疑可實現熱處理多個工序智能化儀表操作，最大程度上提升熱處理加工工藝質量。

結語

現今我國熱處理行業處于高速發展狀態，這和金屬加工制造業高速發展息息相關。但在行業高速發展的背景下，對熱處理技術有很高要求。在熱處理行業中充分應用電子計算機，利用計算機強大的功能，無疑可優化熱處理加工工藝，提升效率及質量，讓熱處理繼續可持續發展。