真空压力浸渗系统,气压浸渗装置的设备用途:用于粉末冶金工件的金属压力浸渗处理。材料在真空状态下,排除内部孔隙内的气体,让孔隙处于真空状态,高温加热渗入剂,填充孔隙,再冷却固化完成。气压浸渗装置结构设计先进合理,且具备国内先进水平的可靠的自动化控制及监控功能。设备的配套产品和功能元器件具有国际先进水平,能够适应长期、稳定、可靠的生产需求且设备的节能效果好。结构紧凑,操作简单,易于维护。
真空压力浸渗炉结构形式:
真空压力浸渗炉为双室立式形式,由预热室、浸渗室、传动系统、真空系统、平台系统、加压系统、充放气系统、气动系统、水冷系统等组成。
1 真空压力浸渗系统预热室
1)预热室炉体结构
a.炉体采用哈壳式立式前开门结构,且为双层水冷夹套形式,内外壁采用碳钢制作,内壁需经抛光处理。
b.炉体上设置测温接口、真空接口、电极接口、充放气接口等。
c.炉门为双层水冷壁结构,内外壁均采碳钢制作,内壁需经抛光处理。门的开启采用电动推拉方式,炉门上有紫铜水冷电极,用于炉门温区供电。
d.炉体与炉门之间采用梯形槽密封结构,密封圈容易更换,可保证真空炉的密封性能。
2)预热室操作过程
a.先将预热室坩埚内的金属熔化为液态,真空下加热除气保障其无氧化、气孔等缺陷。
b.当液态金属达到所需温度后,气缸提拉开启坩埚底部密封塞,打开预热室与冷室之间的封闭阀门。当预热室一定量液体流到浸渗室后,坩埚塞复位关闭。阀门打开、液体流入浸渗室,到阀门关闭的时间尽量短,控制在1min 以内,阀门开关要经久耐用,金属液体流道需方便更换。
2真空压力浸渗系统 浸渗室
1)浸渗室炉体设计和制作过程:
按照用户提出的真空压力浸渗罐体的结构、技术参数及《钢制压力容器GB150》进行设计。
2)结构形式:
a. 容器设计为立式结构。
b.罐盖采用液压开启结构,油缸选用具有缓冲功能的油缸,以保证开、关盖的平稳。
c.罐盖为错齿法兰结构锁紧结构,错齿部位是机加工成形的。罐盖为液压开、合、松、紧,其返回信号是德国 P+F接近开关。
d.罐口采用唇形氟橡胶密封圈,既可以封真空也可以封压力,压力密封更可靠持久。
e.浸渗罐体上设置控温接口、真空接口、充放气接口、电极接口等,通过各不同规格的真空接管及法兰与真空系统、充放气系统、水冷电极等连接。浸渗室内安装加热室,控温热偶等。
f.浸渗室设计可调节插针式液体浸入量反馈系统,可以定量控制浸入液体量。
3)材料
a.法兰、罐体、罐盖、罐底为 Q345R(罐体内壁需经抛光处理)b.动圈为 16Mn 锻件 c.其它为 Q235B
4)炉体设有安全阀,当炉内气压超压时自动泄放,保证炉体安全。
5)预热室熔化液体浸渗到浸渗室内工件上,通入高压氩气(比如8MPa),使金属液体充分进入工件内部。
6)高压气体通入及作用到金属液体的时间尽量短。
3 空压力浸渗系统加热室
1)加热室分为两套,一套安装在预热室,一套安装在浸渗室。立式圆筒型结构,框架为不锈钢材质,通过调整架固定于炉体内壁,考虑热膨胀,使加热室便于维护和更换。
2)保温层采用硬质石墨毡加软质石墨毡符合结构。
3)绝缘件采用特殊设计的 99陶瓷件,陶瓷件为异形陶瓷件,联结合理,易于拆卸、重装。
4)预热室采用石墨加热元件,用于工件预热,金属的熔化;浸渗室采用石墨加热元件,用于将预热室熔化的金属液体在加压时达到所需温度。
5)每个加热室都安装 1 支双芯钨铼型热电偶,其中 1路用于实时控制反馈,另 1 路用于监测备用。
6)其中引入电极为专门设计的紫铜水冷电极。
7)坩埚托架采用高强石墨制做,支架强度好,稳定性高,在整个工作范围内承受Zui大载荷、及偏心偏重无变形。
8)预热室坩埚采用石墨坩埚(或镁砂坩埚)。
9)浸渗室坩埚(用户自备)外配备不锈钢保护壳,防止溶液渗漏。
4 气压浸渗装置传动系统:
炉外下盖升降传动系统由螺旋升降机、直线滑轨等组成。下炉盖的升降由电动减速机驱动螺旋升降机沿直线滑轨平稳实现,在各动作节点位置均设置位置传感器及限位措施,保障动作安全、平稳、可靠。
1)选用英国力姆泰克的螺旋升降机,适于承载大的场合。
2)意大利 ROSS品牌转向器,采用圆弧齿转向装置,接触面平滑无冲击,噪音小。
3)采用膜片式弹性联轴器,传动力矩大,不丢转,升降过程中由一台减速机带动同步性好。
4)配有印度戈拉公司生产的碟簧,在升降过程中具有良好的缓冲能力。
5)配有台湾上银生产的直线滑轨副,升降过程中不会出现跑偏,抖动、卡塞的情况。
6)升降运动均采用低输出转速的减速机,运行过程平稳可靠,无冲击,定位准确。
5 气压浸渗装置真空系统:
1)真空机组由三级系统组成,分别为旋片泵、罗茨泵和扩散泵,防挥发气氛可拆卸捕集器,高真空高压隔离阀、波纹管、电磁放气阀、管路等组成,浸渗室抽真空时间要短,能在15min 内抽到工作真空度。
2)真空阀门均采用气动阀。该阀门的开启与闭合均由 PLC控制,且联动互锁,断电时阀门自动关闭以保证炉内真空度,避免工件氧化。为方便真空检漏,在真空管路上设置有真空测量接口。
3)真空测量采用数显真空计及配套规管,该真空计可以实现测量过程中的量程自动转换和超程保护,并可通过PLC 设定接点控制、数据输出、故障报警等多种功能。
4)泵排气口加装尾气过滤器。
6 气压浸渗装置充放气系统:
1)包括各个充气阀门(自动、手动)及管路附件等,并且充气压力可调,可实现快充。
2)出炉前需打开放气阀卸压,抽真空,松开齿式锁紧圈,再向炉内充入气体与大气压平衡方可打开炉盖,取出工件或更换坩埚。
3)气源系统提供 35MPa 钢瓶 2 瓶,预留 2个气瓶接口。
7 气动系统:
采用空压机提供压缩空气,经气动三联件处理后用于各个气动阀门的动力供给工作。采用进口过滤器、减压阀、油雾器、压力表、电磁换向阀、气动接头、气动管路等。
8 水冷系统
1)用于炉壳、水冷电极、真空机组等部位的冷却,由分水装置、联接管道构成水冷却系统。
2)分水装置设有进回水管、阀门及电接点压力计,电接点压力计及各路水温、水流监测与控制部分组成供水欠压联锁保护系统,达到了保护设备有效运行
的目的。
3)系统配备自来水应急接口,如电源突然非正常断电可保证水循环以小流量继续进行。
4)水冷系统应接入应急水系统,市电停供时可启动,用来降温。
5)采用闭式冷却塔供水。
9 气压浸渗装置电控系统
1)主要功能
电控系统由可编程控制器PLC、温控仪、触摸屏、晶闸管调压器、真空计、电压电流表、直流稳压电源、空开、接触器、继电器、按钮、指示灯等组成,以实现供电、控制、记录、监视、报警保护功能。系统以PLC为运算控制核心,对设备的实时状态进行监测,操作人员通过工控机的输入以及当前状态的判断来产生输出控制,直接控制由大量的继电器执行。控制系统可实现自动和手动两种控制方式并能在线切换。系统配备完善的安全保护功能,当设备出现异常状况如水压、温度、真空、充气压力等指标或者某一部件出现异常,系统会在触摸屏以及报警灯上发出报警,并在触摸屏上详细显示当前异常原因。设备在使用过程中有完善可靠的自锁互锁保护功能,保证设备不会因操作人员误操作而发生事故,具体设定要求有:
a)对于温度控制、冷却水、工艺过程等均配有可靠的安全及报警装置。
b)如电源突然非正常断电,系统应保证水循环继续以小流量进行。
c)如电源突然非正常断电,系统应自动关闭真空阀等以保护炉腔环境。
d)当炉温达到超温控制点时系统自动切断炉子电源并报警。
e)浸渗罐体加热过程中真空度不足时炉子自动报警。
f)预热罐体内气压超过设定值时,系统能够自动卸压保护。
g)浸渗罐体内气压超过设定值时,系统能够自动卸压保护。
h)罗茨泵设起动压强联锁。
i)各真空阀门系统等设相关安全联锁。
j)设总电源缺相的报警与安全联锁。
2)具体配置
a)低压电器元件选用法国施耐德产品,性能可靠,使用寿命长。
b)控制系统采用德国西门子可编程控制器 S7系列产品。可编程序控制器
(PLC)具有工作可靠、操作、维护简单、扩展性强、集成度高等优点。
c)温控仪表为日本山武公司Zui新产品 SDC36控温仪表组成。
d)操作系统,选用德国西门子的触摸屏,彩色显示,含通讯接口。用于各个仪表的实时通讯,对真空度或温度进行记录、存储、操控,进行人机对话。并将工艺控制参数、工艺升温曲线参数、温度监视功能都集中在触摸屏上进行统一、集中的进行设置、显示和监视,使设备的设置和操作变的更加的方便、灵活。安装控制组态软件,组态软件选用力控或MCGS,通过组态软件可完成设备的功能控制,且组态软件备用网络接口,将来可进行现场总线式的连接控制。
e)每个加热室内热电偶均采用一支双芯 K 型热电偶,1路主要控温,1 路备用监测使用,浸渗室设置一支软体工件偶。
f)晶闸管调压器选用张家港四通或中亚调压器,具有可靠性高,操作简单、维护方便等特点,本系统通过晶闸管调压器输出低电压、大电流的加热电源,设备运行效率,保证了操作人员的人身安全。
g)控制柜内有冷却系统,且具有防震功能,保证设备能够长期稳定运行。
10真空压力浸渗系统/气压浸渗装置安全及报警装置
安全及报警系统的设计充分考虑设备及操作工艺,符合相关国家标准、真空设备行业标准及 IEC标准,做到预警、强制保护、及时处理,Zui大限度的保障设备和操作人员的安全。
1)对于温度控制、冷却水、工艺过程等均配有可靠的安全及报警装置。2)如电源突然非正常断电,应人工启动应急水保证水循环继续以小流量进行。3)如电源突然非正常断电,系统应自动关闭真空阀等以保护炉腔环境。 4)当炉温达到超温控制点时系统自动切断炉子电源并报警。5)炉体加热过程中真空度不足时炉子自动报警。 6)预热罐体内气压超过设定值时,系统能够自动卸压保护。7)浸渗罐体内气压超过设定值时,系统能够自动卸压保护。 8)罗茨泵设起动压强联锁。 9)各真空阀门系统等设相关安全联锁。10)设总电源缺相的报警与安全联锁。 11)设总进水缺水的报警与安全联锁。 12)炉体上设有安全阀,炉内超压处动泄压排放。13)传动各位置设有到位置传感器,防止跑偏。 14)设有齿式锁紧圈防止下炉盖意外掉落。15)锁紧圈与炉体之间设有气动安全锁紧,防止误操作。 16)关键气动部件配自封式双电控电磁阀,防止气压不稳。
真空压力浸渗系统,气压浸渗装置,高温气体压渗装置,气体压渗装置