Φ600×800mm Efektywna Strefa W Pełni Automatyczny Inteligentny Piec do Azotowania Jonowego dla Stali Stopowych i Stali Narzędziowych z Systemem Azotowania Jonowego i Azotowania Miękkiego

1. Przegląd produktu

Ta w pełni automatyczna, inteligentna piec do azotowania jonowego z pionowym dzwonem, stacja pojedyncza, wyposażona jest w cyfrowy system sterowania czwartej generacji i impulsowy zasilacz do azotowania jonowego. Może przeprowadzać azotowanie jonowe i miękkie azotowanie stali stopowych, stali narzędziowych i stali nierdzewnych. Wyposażony w system automatycznego sterowania z ekranem dotykowym, system generowania i utrzymywania próżni oraz system regulacji dopływu gazu, osiąga zamkniętą pętlę sterowania temperaturą, ciśnieniem i przepływem z pełną automatyzacją procesu. Typowe zastosowania obejmują wzmacnianie powierzchni precyzyjnych elementów, takich jak formy, koła zębate i wały.

2. Wyzwania branżowe i analiza przyczyn źródłowych

Trudność w zapewnieniu jednolitej warstwy azotowanej: Złożone kształty powierzchni detali (rowki, otwory) powodują nierównomierne pokrycie blaskiem – niespójna głębokość i twardość warstwy. Przyczyna źródłowa: trudna kontrola obszaru wyładowania nieprawidłowego w wyładowaniu gazowym, efekt katody pustej wpływający na rozkład gęstości prądu.

Uszkodzenie powierzchni detalu przez łuk: Pozostałości oleju lub zanieczyszczeń na powierzchni detalu powodują nagromadzenie ładunku, przebicie i chwilowy łuk o wysokim prądzie – spalenie powierzchni detalu. Przyczyna źródłowa: niewystarczająca prędkość gaszenia łuku – brak możliwości odcięcia prądu na poziomie mikrosekund.

Trudna kontrola sprzężonych parametrów temperatury, ciśnienia i przepływu: Temperatura, ciśnienie i przepływ oddziałują na siebie podczas azotowania jonowego – ręczna regulacja jest trudna do ustabilizowania. Przyczyna źródłowa: brak systemu sterowania z zamkniętą pętlą wieloparametrową i inteligentnej regulacji PID.

Słaba powtarzalność procesu: Duże fluktuacje parametrów między partiami – niestabilna jakość warstwy azotowanej. Przyczyna źródłowa: brak sterowania programowego i funkcji rejestracji/identyfikowalności danych.

Niewystarczająca ochrona bezpieczeństwa sprzętu: Ryzyko błędnej obsługi w warunkach wysokiego napięcia, próżni i wysokiej temperatury. Przyczyna źródłowa: brak kompleksowej ochrony blokad elektryczno-mechanicznych i systemu autodiagnostyki usterek.

3. Rozwiązanie

3.1 Wysokoczęstotliwościowy impulsowy zasilacz i szybkie gaszenie łuku: Częstotliwość wyjściowa impulsowego zasilacza 20000 Hz – wyjście fali prostokątnej – napięcie 0~800V płynnie regulowane – współczynnik wypełnienia 10-85% płynnie regulowany – maksymalny prąd średni 75A. Wykorzystuje zasadę indukcji elektromagnetycznej do szybkiego wykrywania łuku – szybkie cyfrowe urządzenia logiczne odcinają prąd główny w ciągu 2 μs – skutecznie chroni powierzchnię detalu. IGBT marki Infineon – niezawodny i stabilny.

3.2 Trzyparametryczny system sterowania z zamkniętą pętlą: Sterowanie temperaturą wykorzystuje japoński cyfrowy kontroler serii Shimaden SRS13 (regulacja PID) – dokładność sterowania ±1℃. Sterowanie ciśnieniem wykorzystuje japoński cyfrowy kontroler Shimaden SRS13 + przetwornik częstotliwości + czujnik ciśnienia – dokładność sterowania ±1Pa. Sterowanie przepływem wykorzystuje japońskie przepływomierze masowe serii HORIBA S500 (2 szt., dla azotu, wodoru itp.) – dokładność sterowania ±0,5%. Trzy parametry niezależnie w zamkniętej pętli – brak wzajemnego zakłócania.

3.3 W pełni automatyczne inteligentne oprogramowanie sterujące: Programowalny sterownik logiczny serii FX3G (pamięć programu 32K kroków, prędkość przetwarzania instrukcji podstawowych 0,21 μs) + ekran dotykowy Kunlun Tongtai TPC1231Ni (12-calowy, rozdzielczość 1920×1080). Samodzielnie opracowane oprogramowanie sterujące V1.0 (Numer rejestracji praw autorskich do oprogramowania 5101331) z interfejsem logowania, ustawianiem parametrów procesu, głównym interfejsem sterowania, krzywymi historycznymi, raportami danych, zapisami alarmów i innymi interfejsami funkcyjnymi. Obsługuje interfejs angielski – umożliwia automatyczną pracę „jednym przyciskiem”.

3.4 Jednolite ogrzewanie i optymalizacja pola temperaturowego: Korpus pieca przyjmuje konstrukcję dzwonu – dwuwarstwowa ściana chłodzona wodą + wielokanałowy system chłodzenia wodą. Komora pieca z 2 warstwami osłon termicznych ze stali nierdzewnej 304 (każda 2 mm) + 2 warstwy na podstawie pieca – zapewnia długotrwałe działanie w wysokiej temperaturze i znaczące oszczędności energii. Płyta katodowa podparta przez 3 zestawy wysokiej jakości odlewanej miky – wysokość regulowana – zapewnia płaską powierzchnię po załadowaniu detalu. 2 termopary wprowadzone od płyty dolnej pieca – jedna do sterowania temperaturą impulsowego zasilacza do azotowania jonowego, druga podłączona do przyrządu alarmowego.

3.5 System próżniowy i zamknięta pętla ciśnieniowa: Pompa łopatkowa obrotowa 2X-15 + zawór motylkowy wysokiej próżni GI-50 – sterowanie z zamkniętą pętlą za pomocą przetwornika częstotliwości. Czujnik ciśnienia mierzy ciśnienie w piecu i wysyła standardowy sygnał prądowy do kontrolera cyfrowego – obliczenia PID wysyłają sygnał do przetwornika częstotliwości – reguluje prędkość silnika pompy próżniowej – utrzymuje stałe ciśnienie w piecu na ustawionym punkcie procesu. Dokładność sterowania ciśnieniem ±1Pa – długotrwała praca pompy próżniowej przy niskiej prędkości wydłuża żywotność i znacząco oszczędza energię.

3.6 Wielokrotne blokady bezpieczeństwa i autodiagnostyka usterek: System posiada alarmy przegrzania, nadciśnienia, uszkodzenia termopary, braku wody, zaniku fazy (alarm dźwiękowy/wizualny + alarm interfejsu sterowania) – podejmuje odpowiednie działania ochronne, takie jak zakaz włączania zasilania, zakaz ogrzewania, odcięcie lub wznowienie ogrzewania. Wszystkie zawory automatycznie zamykają się w przypadku usterki. Wszystkie zawory są typu odcinającego przy zaniku zasilania. System posiada autodiagnostykę usterek – podpowiada użytkownikom, aby sprawdzili i naprawili odpowiednie punkty usterek.

4. Specyfikacje techniczne

5. Przewodnik wyboru

5.1 Zalecane scenariusze

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

• Precyzyjne elementy wymagające ścisłej jednorodności warstwy azotowanej i powtarzalności procesu

• Linie produkcyjne azotowania przetwarzające większe detale (Φ600×800mm)

5.2 Kluczowe kwestie przy wyborze

1. Rozmiar i obciążenie detalu: Sprawdzić efektywną strefę Φ600×800mm i maksymalne obciążenie 400kg

2. Wymagania dotyczące temperatury procesu: Typowa 500-600℃, maksymalna 650℃ – potwierdzić, czy temperatura procesu mieści się w zakresie

3. Dopływ gazu: Użytkownik dostarcza N₂, H₂ (czystość 99,9%) i sprężone powietrze (≤0,6 MPa)

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

5. Zasilanie: Użytkownik dostarcza zasilanie 3-fazowe 380V/50Hz i przewód miedziany BVR 35 mm² (100A)

6. FAQ

P1: Jak zapobiega się uszkodzeniu detali przez łuk?

Odp.: Impulsowy zasilacz wykorzystuje zasadę indukcji elektromagnetycznej do szybkiego wykrywania sygnału łuku (niemal bez opóźnienia) – szybkie cyfrowe urządzenia logiczne odcinają prąd główny w ciągu 2 μs – niezwykle szybkie gaszenie łuku. W porównaniu do tradycyjnych zasilaczy DC, skutecznie chroni powierzchnię detalu przed przypaleniem przez łuk.

P2: Jak zapewniona jest jednorodność warstwy azotowanej?

Odp.: Regulowany współczynnik wypełnienia impulsu (10-85%) poszerza zakres regulacji parametrów procesu – zapewnia lepszą niezależną sterowalność. W połączeniu ze sterowaniem z zamkniętą pętlą trzech parametrów temperatury, ciśnienia i przepływu – poprawia jednorodność pokrycia blaskiem na detalach o złożonych kształtach. Efekt katody pustej jest również dobrze tłumiony.

P3: Czy urządzenie może osiągnąć pełną automatyczną pracę?

Odp.: Posiada tryb automatycznej pracy „jednym przyciskiem”. Operator musi jedynie dokonać załadunku/rozładunku – system automatycznie uruchamia pompę konserwacyjną i pompę wstępnego ewakuowania, otwiera zawór przepustnicy i zawór elektromagnetyczny w celu wytworzenia próżni, automatycznie aktywuje wyładowanie jarzeniowe po osiągnięciu ciśnienia roboczego, automatycznie wchodzi w etap ogrzewania i reguluje przepływ/ciśnienie/napięcie/współczynnik wypełnienia/prąd zgodnie z krzywą procesu, automatycznie wyłącza się i chłodzi po utrzymaniu.

P4: Jak rejestrowane i śledzone są dane procesu?

Odp.: Główny interfejs sterowania wyświetla dane operacyjne w czasie rzeczywistym, takie jak temperatura, próżnia, przepływ, napięcie – rejestruje informacje o dacie dla każdego pieca. Interfejs zapytania o krzywe historyczne i raporty danych umożliwia zapytanie o bieżące i historyczne krzywe lub parametry – tworzenie kopii zapasowych danych przez połączenie sieciowe lub zewnętrzne przechowywanie – raporty są generowane w formacie EXCEL.

P5: Jakie funkcje ochrony bezpieczeństwa są zawarte?

Odp.: Posiada alarmy przegrzania, nadciśnienia, uszkodzenia termopary, braku wody, zaniku fazy (dźwiękowy/wizualny + interfejs sterowania) – podejmuje odpowiednie działania ochronne, takie jak zakaz włączania zasilania, zakaz ogrzewania, odcięcie lub wznowienie ogrzewania. Wszystkie zawory automatycznie zamykają się w przypadku usterki. Wszystkie zawory są typu odcinającego przy zaniku zasilania. System posiada autodiagnostykę usterek – podpowiada użytkownikom, aby sprawdzili i naprawili odpowiednie punkty usterek.