Strefa robocza 300x400mm | W pełni automatyczny inteligentny piec do azotowania jonowego | System azotowania jonowego i miękkiego azotowania dla stali stopowych i stali narzędziowych

1. Przegląd produktu

Ten pionowy, jednostanowiskowy, w pełni automatyczny, inteligentny piec do azotowania jonowego, wyposażony w cyfrowy system sterowania czwartej generacji i impulsowy zasilacz do azotowania jonowego. Może wykonywać azotowanie jonowe i azotowanie miękkie stopów tytanu, stali stopowych, stali formierskich i stali nierdzewnych. Wyposażony w automatyczny system sterowania z ekranem dotykowym, system wytwarzania i konserwacji próżni oraz system regulacji dopływu gazu, umożliwia kontrolę temperatury, ciśnienia i natężenia przepływu w pętli zamkniętej przy pełnej automatyzacji procesu. Typowe zastosowania obejmują wzmacnianie powierzchni precyzyjnych detali, takich jak formy, koła zębate, wały i komponenty lotnicze.

2. Wyzwania branżowe i analiza przyczyn źródłowych

Trudne do zapewnienia jednolitej warstwy azotowanej: Złożone kształty powierzchni przedmiotu obrabianego (rowki, otwory) powodują nierównomierne pokrycie żarzenia – nierówną głębokość i twardość warstwy. Podstawowa przyczyna: trudna kontrola nieprawidłowego obszaru wyładowania w wyładowaniu gazowym, efekt katody wnękowej wpływający na rozkład gęstości prądu.

Uszkodzenie łukowe na powierzchni przedmiotu obrabianego: Pozostały film olejowy lub zanieczyszczenia na powierzchni przedmiotu obrabianego powodują akumulację ładunku i natychmiastowe spalanie łuku wysokoprądowego na powierzchni przedmiotu obrabianego. Podstawowa przyczyna: niewystarczająca prędkość gaszenia łuku – nie można odciąć prądu na poziomie mikrosekund.

Trudna kontrola połączonych parametrów temperatury, ciśnienia i przepływu: Temperatura, ciśnienie i przepływ oddziałują na siebie podczas azotowania jonowego – ręczna regulacja jest trudna do ustabilizowania. Podstawowa przyczyna: brak wieloparametrowego układu sterowania w zamkniętej pętli i inteligentnej regulacji PID.

Słaba powtarzalność procesu: Duże wahania parametrów pomiędzy partiami – niestabilna jakość warstwy azotowanej. Podstawowa przyczyna: brak zaprogramowanych funkcji sterowania i rejestracji danych/identyfikowalności.

Nieodpowiednie zabezpieczenie sprzętu: Ryzyko nieprawidłowego działania w warunkach wysokiego napięcia, próżni i wysokiej temperatury. Podstawowa przyczyna: brak kompleksowego zabezpieczenia blokad elektromechanicznych i systemu autodiagnostyki usterek.

3. Rozwiązanie

3.1 Zasilanie impulsowe wysokiej częstotliwości i szybkie gaszenie łuku: Częstotliwość wyjściowa mocy impulsowej 20000 Hz – moc wyjściowa fali prostokątnej – napięcie 0 ~ 900 V regulowane w sposób ciągły – cykl pracy 10-85% regulowany w sposób ciągły – maksymalny średni prąd 30 A. Wykorzystuje zasadę indukcji elektromagnetycznej do szybkiego wykrywania łuku – szybkie cyfrowe urządzenia logiczne odcinają prąd główny w ciągu 2 μs – skutecznie chronią powierzchnię przedmiotu obrabianego. IGBT przyjmuje markę Infineon – niezawodną i stabilną.

3.2 Trójparametrowy układ sterowania w pętli zamkniętej: Do regulacji temperatury wykorzystuje się japoński sterownik cyfrowy Shimaden serii SRS13 (regulacja PID) – dokładność regulacji ±1℃. Kontrola ciśnienia wykorzystuje japoński sterownik cyfrowy Shimaden SRS13 + przetwornicę częstotliwości + czujnik ciśnienia – dokładność sterowania ±1Pa. Do kontroli przepływu wykorzystuje się japoński przepływomierz masowy HORIBA serii S500 – dokładność kontroli ±0,5%. Trzy parametry niezależnie w zamkniętej pętli – brak wzajemnych zakłóceń.

3.3 W pełni automatyczne inteligentne oprogramowanie sterujące: PLC serii FX3G (pamięć programu krokowego 32 tys., prędkość przetwarzania instrukcji podstawowych 0,21 μs) + 12-calowy ekran dotykowy MCGS (rozdzielczość 1920 × 1080). Opracowane samodzielnie oprogramowanie sterujące V1.0 z interfejsem logowania, ustawianiem parametrów procesu, głównym interfejsem sterowania, krzywymi historycznymi, raportami danych, zapisami alarmów i innymi interfejsami funkcjonalnymi. Obsługuje interfejsy w języku angielskim i rosyjskim – umożliwia automatyczną obsługę „jednym przyciskiem”.

3.4 Jednolita optymalizacja ogrzewania i pola temperaturowego: Korpus pieca przyjmuje konstrukcję kielichową – dwuwarstwowa ściana chłodzona wodą + wielokanałowy system chłodzenia wodą. Komora pieca z 6 warstwami osłon termicznych ze stali nierdzewnej 310S + 2 warstwami na podstawie pieca – wewnątrz warstwy izolacyjnej dodano 20 mm bawełnę izolacyjną z krzemianu glinu. Płyta katodowa wsparta 3 zestawami wysokiej jakości miki lanej – z możliwością regulacji wysokości – zapewnia płaską powierzchnię po załadunku przedmiotu obrabianego. Z dolnej płyty pieca wprowadzone 2 termopary – jedna do kontroli temperatury zasilania impulsem grzejnym jonowym, druga podłączona do przyrządu alarmowego.

3.5 Układ próżniowy i pętla zamknięta ciśnieniowa: obrotowa pompa łopatkowa 2X-15 + przepustnica wysokopróżniowa GI-50 – sterowanie w pętli zamkniętej z przetwornicą częstotliwości. Przetwornik ciśnienia mierzy ciśnienie w piecu i wysyła standardowy sygnał prądowy do sterownika cyfrowego – Obliczenie PID przekazuje sygnał do przetwornicy częstotliwości – reguluje prędkość silnika pompy próżniowej – utrzymuje stałe ciśnienie w piecu na zadanej wartości procesu. Dokładność kontroli ciśnienia ±1Pa – długotrwała praca pompy próżniowej na niskich obrotach wydłuża żywotność i znacząco oszczędza energię.

3.6 Wiele blokad bezpieczeństwa i samodiagnostyka usterek: System charakteryzuje się przegrzaniem, nadmiernym ciśnieniem, uszkodzeniem termopary, brakiem wody, alarmami utraty fazy (alarm dźwiękowy/wizualny + alarm interfejsu sterującego) – podejmuje odpowiednie działania ochronne, takie jak zakaz włączania zasilania, zakaz ogrzewania, odcinania lub wznawiania ogrzewania. Wszystkie zawory zamykają się automatycznie w przypadku usterki. Wszystkie zawory są typu odcinającego i wyłączającego.

4. Dane techniczne

5. Przewodnik wyboru

5.1 Zalecane scenariusze

• Azotowanie jonowe i azotowanie miękkie stali formierskich, stali stopowych, stali nierdzewnych

• Wzmocnienie powierzchni ze stopu tytanu

• Precyzyjne elementy wymagające ścisłej jednorodności warstwy azotowanej i powtarzalności procesu

5.2 Kluczowe kwestie dotyczące wyboru

1. Rozmiar i obciążenie przedmiotu obrabianego: Sprawdź strefę efektywną Φ300×400mm i maksymalne obciążenie 100kg

2. Wymagania dotyczące temperatury procesu: Typowe 500-600℃, max 650℃ – sprawdź, czy temperatura procesu mieści się w zakresie

3. Zasilanie gazem: Użytkownik dostarcza N₂, H₂, Ar, CH₄ (czystość 99,999%) i sprężone powietrze (≤0,6MPa)

4. Warunki wody chłodzącej: Użytkownik zapewnia wieżę chłodniczą i pompę – wlot ≤31℃, przepływ 20m³/h

5. Zasilanie: Użytkownik zapewnia zasilanie 3-fazowe 380 V/50 Hz i przewód miedziany BVR 70 mm² (250 A)

6. Często zadawane pytania

P1: W jaki sposób zapobiega się uszkodzeniom łukowym przedmiotów obrabianych?

Odp.: Zasilacz impulsowy wykorzystuje zasadę indukcji elektromagnetycznej do szybkiego wykrywania sygnału łuku (prawie bez opóźnienia) – szybkie cyfrowe urządzenia logiczne odcinają prąd główny w ciągu 2 μs – niezwykle szybkie wygaszanie łuku. W porównaniu do tradycyjnych zasilaczy prądu stałego, skutecznie chroni powierzchnię przedmiotu obrabianego przed poparzeniem łukowym.

P2: W jaki sposób zapewnia się jednorodność warstwy azotowanej?

Odp.: Regulowany cykl pracy mocy impulsu (10-85%) poszerza zakres regulacji parametrów procesu – zapewnia lepszą niezależną kontrolę. W połączeniu z trójparametrową kontrolą temperatury, ciśnienia i przepływu w pętli zamkniętej – poprawia równomierność pokrycia jarzenia na przedmiotach o skomplikowanych kształtach. Efekt pustej katody jest również dobrze stłumiony.

P3: Czy sprzęt może działać w pełni automatycznie?

Odp.: posiada tryb automatycznego działania „jednym przyciskiem”. Operator musi jedynie dokończyć załadunek/rozładunek – system automatycznie uruchamia pompę konserwacyjną i pompę próżniową wstępną, otwiera zawór przegrodowy i zawór elektromagnetyczny w celu usunięcia podciśnienia, automatycznie aktywuje wyładowanie jarzeniowe po osiągnięciu ciśnienia roboczego, automatycznie przechodzi do etapu nagrzewania i reguluje przepływ/ciśnienie/napięcie/cykl pracy/prąd zgodnie z krzywą procesu, automatycznie wyłącza się i chłodzi po zatrzymaniu.

P4: W jaki sposób rejestrowane i śledzone są dane procesowe?

Odp.: Główny interfejs sterowania wyświetla w czasie rzeczywistym dane operacyjne, takie jak temperatura, próżnia, przepływ, napięcie – rejestruje informacje o dacie dla każdego pieca. Interfejs zapytań o krzywe historyczne i raporty danych umożliwia sprawdzanie bieżących i historycznych krzywych lub parametrów – tworzenie kopii zapasowych danych poprzez połączenie sieciowe lub pamięć zewnętrzną – raporty wyjściowe w formacie EXCEL.

P5: Jakie funkcje zabezpieczające są uwzględnione?

Odp.: Zawiera alarmy dotyczące nadmiernej temperatury, nadmiernego ciśnienia, uszkodzenia termopary, braku wody, utraty fazy (dźwiękowy/wizualny + interfejs sterowania) – podejmuje odpowiednie działania ochronne, takie jak zakaz włączania zasilania, zakaz ogrzewania, odcięcie lub wznowienie ogrzewania. Wszystkie zawory zamykają się automatycznie w przypadku usterki. Wszystkie zawory są typu odcinającego i wyłączającego. System posiada funkcję autodiagnostyki usterek – zachęca użytkownika do sprawdzenia i naprawy odpowiednich punktów usterek.