Эффективная зона Φ300×400 мм | Полностью автоматическая интеллектуальная печь ионного азотирования | Система ионного и мягкого азотирования для легированных и инструментальных сталей

1. Обзор продукта

Эта вертикальная одностанционная полностью автоматическая интеллектуальная печь для ионного азотирования с колоколом оснащена цифровой системой управления четвертого поколения и импульсным источником питания для ионного азотирования. Она может выполнять ионное азотирование и мягкое азотирование титановых сплавов, легированных сталей, инструментальных сталей и нержавеющих сталей. Оснащенная системой автоматического управления с сенсорным экраном, системой создания и поддержания вакуума, а также системой регулирования подачи газа, она обеспечивает замкнутое управление температурой, давлением и расходом с полной автоматизацией процесса. Типичные области применения включают упрочнение поверхности прецизионных заготовок, таких как пресс-формы, шестерни, валы и аэрокосмические компоненты.

2. Проблемы отрасли и анализ первопричин

Трудно обеспечить равномерный слой азотирования: Сложные формы поверхности заготовок (канавки, отверстия) вызывают неравномерное покрытие свечением – непоследовательную глубину и твердость слоя. Первопричина: трудность контроля аномальной зоны разряда в газовом разряде, эффект полого катода, влияющий на распределение плотности тока.

Повреждение поверхности заготовки дугой: Остаточная масляная пленка или загрязнения на поверхности заготовки вызывают пробой накопления заряда и мгновенную дугу с высоким током – выжигание поверхности заготовки. Первопричина: недостаточная скорость гашения дуги – невозможность отключения тока на микросекундном уровне.

Трудный контроль связанных параметров температуры, давления и расхода: Температура, давление и расход взаимодействуют во время ионного азотирования – ручная регулировка затрудняет стабилизацию. Первопричина: отсутствие системы замкнутого управления несколькими параметрами и интеллектуальной ПИД-регулировки.

Плохая повторяемость процесса: Большие колебания параметров между партиями – нестабильное качество слоя азотирования. Первопричина: отсутствие программируемого управления и функций записи/отслеживания данных.

Неадекватная защита оборудования: Риски неправильной эксплуатации в условиях высокого напряжения, вакуума и высокой температуры. Первопричина: отсутствие комплексной электромеханической блокировки и системы самодиагностики неисправностей.

3. Решение

3.1 Высокочастотный импульсный источник питания и быстрое гашение дуги: Частота импульсного выходного питания 20000 Гц – выход в виде прямоугольной волны – напряжение 0~900 В с непрерывной регулировкой – коэффициент заполнения 10-85% с непрерывной регулировкой – максимальный средний ток 30 А. Использует принцип электромагнитной индукции для быстрого обнаружения дуги – высокоскоростные цифровые логические устройства отключают основной ток в течение 2 мкс – эффективно защищает поверхность заготовки. IGBT использует бренд Infineon – надежный и стабильный.

3.2 Система замкнутого управления тремя параметрами: Управление температурой использует японский цифровой контроллер серии Shimaden SRS13 (ПИД-регулировка) – точность управления ±1℃. Управление давлением использует японский цифровой контроллер Shimaden SRS13 + частотный преобразователь + датчик давления – точность управления ±1 Па. Управление расходом использует расходомер массового расхода японской серии HORIBA S500 – точность управления ±0,5%. Три параметра независимо замкнуты – без взаимного вмешательства.

3.3 Полностью автоматическое интеллектуальное программное обеспечение управления: ПЛК серии FX3G (память программы 32K шагов, скорость обработки базовых инструкций 0,21 мкс) + 12-дюймовый сенсорный экран MCGS (разрешение 1920×1080). Собственное программное обеспечение управления V1.0 с интерфейсом входа, настройкой параметров процесса, основным интерфейсом управления, историческими кривыми, отчетами данных, записями тревог и другими функциональными интерфейсами. Поддерживает английский и русский интерфейсы – обеспечивает автоматическое управление "одной кнопкой".

3.4 Равномерный нагрев и оптимизация температурного поля: Корпус печи имеет колоколообразную конструкцию – двухслойная водоохлаждаемая стенка + многоканальная система водяного охлаждения. Камера печи с 6 слоями тепловых экранов из нержавеющей стали 310S + 2 слоя на основании печи – внутри изоляционного слоя добавлена алюминиево-силикатная изоляционная вата толщиной 20 мм. Катодная пластина поддерживается 3 комплектами высококачественной литой слюды – высота регулируется – обеспечивает плоскую поверхность после загрузки заготовки. 2 термопары введены из нижней плиты печи – одна для управления температурой импульсного источника питания ионного нагрева, одна подключена к сигнальному прибору.

3.5 Вакуумная система и замкнутое управление давлением: 2X-15 роторно-лопастной насос + высоковакуумный дроссельный клапан GI-50 – замкнутое управление частотным преобразователем. Датчик давления измеряет давление в печи и выдает стандартный токовый сигнал на цифровой контроллер – ПИД-расчет выдает сигнал на частотный преобразователь – регулирует скорость двигателя вакуумного насоса – поддерживает постоянное давление в печи на заданном технологическом уровне. Точность управления давлением ±1 Па – длительная работа вакуумного насоса на низких оборотах продлевает срок службы и значительно экономит энергию.

3.6 Множественные защитные блокировки и самодиагностика неисправностей: Система оснащена сигнализацией перегрева, превышения давления, повреждения термопары, нехватки воды, потери фазы (звуковая/визуальная сигнализация + сигнализация на интерфейсе управления) – предпринимает соответствующие защитные действия, такие как запрет включения, запрет нагрева, отключение или возобновление нагрева. Все клапаны автоматически закрываются при неисправности. Все клапаны имеют тип отключения при потере питания.

4. Технические характеристики

5. Руководство по выбору

5.1 Рекомендуемые сценарии

• Ионное азотирование и мягкое азотирование инструментальных сталей, легированных сталей, нержавеющих сталей

• Упрочнение поверхности титановых сплавов

• Прецизионные компоненты, требующие строгой однородности слоя азотирования и повторяемости процесса

5.2 Ключевые соображения при выборе

1. Размер заготовки и нагрузка: Проверьте эффективную зону Φ300×400 мм и максимальную нагрузку 100 кг

2. Требования к температуре процесса: Обычная 500-600℃, максимальная 650℃ – подтвердите, что температура процесса находится в пределах диапазона

3. Подача газа: Пользователь должен предоставить N₂, H₂, Ar, CH₄ (чистота 99,999%) и сжатый воздух (≤0,6 МПа)

4. Условия охлаждающей воды: Пользователь должен предоставить градирню и насос – вход ≤31℃, расход 20 м³/ч

5. Электропитание: Пользователь должен предоставить 3-фазное питание 380 В/50 Гц и медный провод BVR сечением 70 мм² (250 А)

6. Часто задаваемые вопросы

В1: Как предотвращается повреждение заготовок дугой?

О: Импульсный источник питания использует принцип электромагнитной индукции для быстрого обнаружения дугового сигнала (практически без задержки) – высокоскоростные цифровые логические устройства отключают основной ток в течение 2 мкс – чрезвычайно быстрое гашение дуги. По сравнению с традиционными источниками питания постоянного тока, эффективно защищает поверхность заготовки от дуговых ожогов.

В2: Как обеспечивается однородность слоя азотирования?

О: Регулируемый коэффициент заполнения импульса (10-85%) расширяет диапазон регулировки параметров процесса – обеспечивает лучшую независимую управляемость. В сочетании с замкнутым управлением тремя параметрами температуры, давления и расхода – улучшает однородность покрытия свечением на заготовках сложной формы. Эффект полого катода также хорошо подавляется.

В3: Может ли оборудование обеспечить полностью автоматическую работу?

О: Имеет режим автоматической работы "одной кнопкой". Оператору нужно только выполнить загрузку/выгрузку – система автоматически запускает насос для поддержания вакуума и насос предварительной откачки, открывает заслонку и электромагнитный клапан для создания вакуума, автоматически активирует тлеющий разряд после достижения рабочего давления, автоматически переходит в стадию нагрева и регулирует расход/давление/напряжение/коэффициент заполнения/ток в соответствии с кривой процесса, автоматически выключается и охлаждается после выдержки.

В4: Как записываются и отслеживаются данные процесса?

О: Основной интерфейс управления отображает данные работы в реальном времени, такие как температура, вакуум, расход, напряжение – записывает информацию о дате для каждой печи. Интерфейс запроса исторических кривых и отчетов данных позволяет запрашивать текущие и исторические кривые или параметры – резервное копирование данных через сетевое подключение или внешнее хранилище – отчеты выводятся в формате EXCEL.

В5: Какие функции защиты безопасности включены?

О: Система оснащена сигнализацией перегрева, превышения давления, повреждения термопары, нехватки воды, потери фазы (звуковая/визуальная + интерфейс управления) – предпринимает соответствующие защитные действия, такие как запрет включения, запрет нагрева, отключение или возобновление нагрева. Все клапаны автоматически закрываются при неисправности. Все клапаны имеют тип отключения при потере питания. Система оснащена самодиагностикой неисправностей – предлагает пользователям проверить и устранить соответствующие точки неисправности.