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真空壓力浸滲系統(tǒng),,氣壓浸滲裝置的設(shè)備用途:用于粉末冶金工件的金屬壓力浸滲處理。材料在真空狀態(tài)下,,排除內(nèi)部孔隙內(nèi)的氣體,,讓孔隙處于真空狀態(tài),然后高溫加熱滲入劑,,填充孔隙,,然后再冷卻固化完成。氣壓浸滲裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)先進(jìn)合理,,且具備國內(nèi)先進(jìn)水平的可靠的自動化控制及監(jiān) 控功能,。設(shè)備的配套產(chǎn)品和功能元器件具有國際先進(jìn)水平,能夠適應(yīng)長期,、穩(wěn)定,、可靠的生產(chǎn)需求且設(shè)備的節(jié)能效果好。結(jié)構(gòu)緊湊,,操作簡單,,易于維護(hù)。
真空壓力浸滲爐結(jié)構(gòu)形式:
真空壓力浸滲爐為雙室立式形式,,由預(yù)熱室,、浸滲室、傳動系統(tǒng),、真空系統(tǒng),、平臺系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)、充放氣系統(tǒng),、氣動系統(tǒng),、水冷系統(tǒng)等組成。
1 真空壓力浸滲系統(tǒng)預(yù)熱室
1)預(yù)熱室爐體結(jié)構(gòu)
a. 爐體采用哈殼式立式前開門結(jié)構(gòu),且為雙層水冷夾套形式,,內(nèi)外壁采用碳鋼制作,,內(nèi)壁需經(jīng)拋光處理。
b. 爐體上設(shè)置測溫接口,、真空接口,、電極接口、充放氣接口等,。
c. 爐門為雙層水冷壁結(jié)構(gòu),內(nèi)外壁均采碳鋼制作,,內(nèi)壁需經(jīng)拋光處理。門的開啟采用電動推拉方式,爐門上有紫銅水冷電極,用于爐門溫區(qū)供電,。
d. 爐體與爐門之間采用梯形槽密封結(jié)構(gòu),密封圈容易更換,,可保證真空爐的密封性能。
2)預(yù)熱室操作過程
a. 先將預(yù)熱室坩堝內(nèi)的金屬熔化為液態(tài),,真空下加熱除氣保障其無氧化,、氣孔等缺陷。
b.當(dāng)液態(tài)金屬達(dá)到所需溫度后,,氣缸提拉開啟坩堝底部密封塞,,同時(shí)打開預(yù)熱室與冷室之間的封閉閥門。當(dāng)預(yù)熱室一定量液體流到浸滲室后,,坩堝塞復(fù)位關(guān)閉,。閥門打開、液體流入浸滲室,,到閥門關(guān)閉的時(shí)間盡量短,,控制在 1min 以內(nèi),閥門開關(guān)要經(jīng)久耐用,,金屬液體流道需方便更換,。
2真空壓力浸滲系統(tǒng) 浸滲室
1)浸滲室爐體設(shè)計(jì)和制作過程:
按照用戶提出的真空壓力浸滲罐體的結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)及《鋼制壓力容器GB150》進(jìn)行設(shè)計(jì),。
2)結(jié)構(gòu)形式:
a. 容器設(shè)計(jì)為立式結(jié)構(gòu),。
b. 罐蓋采用液壓開啟結(jié)構(gòu),油缸選用具有緩沖功能的油缸,,以保證開,、關(guān)蓋的平穩(wěn)。
c. 罐蓋為錯齒法蘭結(jié)構(gòu)鎖緊結(jié)構(gòu),,錯齒部位是機(jī)加工成形的,。罐蓋為液壓開,、合、松,、緊,,其返回信號是德國 P+F 接近開關(guān)。
d. 罐口采用唇形氟橡膠密封圈,,既可以封真空也可以封壓力,壓力密封更可靠持久,。
e. 浸滲罐體上設(shè)置控溫接口,、真空接口、充放氣接口,、電極接口等,,通過各不同規(guī)格的真空接管及法蘭與真空系統(tǒng)、充放氣系統(tǒng),、水冷電極等連接,。浸滲室內(nèi)安裝加熱室,控溫?zé)崤嫉取?
f.浸滲室設(shè)計(jì)可調(diào)節(jié)插針式液體浸入量反饋系統(tǒng),,可以定量控制浸入液體量,。
3)材料
a.法蘭、罐體,、罐蓋,、罐底為 Q345R(罐體內(nèi)壁需經(jīng)拋光處理) b.動圈為 16Mn 鍛件 c.其它為 Q235B
4)爐體設(shè)有安全閥,當(dāng)爐內(nèi)氣壓超壓時(shí)自動泄放,,保證爐體安全,。
5)預(yù)熱室熔化液體浸滲到浸滲室內(nèi)工件上,然后通入高壓氬氣(比如 8MPa),,使金屬液體充分進(jìn)入工件內(nèi)部,。
6)高壓氣體通入及作用到金屬液體的時(shí)間盡量短。
3 空壓力浸滲系統(tǒng)加熱室
1)加熱室分為兩套,,一套安裝在預(yù)熱室,,一套安裝在浸滲室。立式圓筒型結(jié)構(gòu),,框架為不銹鋼材質(zhì),,通過調(diào)整架固定于爐體內(nèi)壁,考慮熱膨脹,,使加熱室便于維護(hù)和更換,。
2)保溫層采用硬質(zhì)石墨氈加軟質(zhì)石墨氈符合結(jié)構(gòu)。
3)絕緣件采用特殊設(shè)計(jì)的 99 陶瓷件,,陶瓷件為異形陶瓷件,,聯(lián)結(jié)合理,易于拆卸、重裝,。
4)預(yù)熱室采用石墨加熱元件,,用于工件預(yù)熱,金屬的熔化,;浸滲室采用石墨加熱元件,,用于將預(yù)熱室熔化的金屬液體在加壓時(shí)達(dá)到所需溫度。
5)每個(gè)加熱室都安裝 1 支雙芯鎢錸型熱電偶,,其中 1 路用于實(shí)時(shí)控制反饋,,另 1 路用于監(jiān)測備用。
6)其中引入電極為專門設(shè)計(jì)的紫銅水冷電極,。
7)坩堝托架采用高強(qiáng)石墨制做,,支架強(qiáng)度好,穩(wěn)定性高,,在整個(gè)工作范圍內(nèi)承受最大載荷,、及偏心偏重?zé)o變形。
8)預(yù)熱室坩堝采用石墨坩堝(或鎂砂坩堝),。
9)浸滲室坩堝(用戶自備)外配備不銹鋼保護(hù)殼,,防止溶液滲漏。
4 氣壓浸滲裝置傳動系統(tǒng):
爐外下蓋升降傳動系統(tǒng)由螺旋升降機(jī),、直線滑軌等組成,。下爐蓋的升降由電動減速機(jī)驅(qū)動螺旋升降機(jī)沿直線滑軌平穩(wěn)實(shí)現(xiàn),在各動作節(jié)點(diǎn)位置均設(shè)置位置傳感器及限位措施,,保障動作安全,、平穩(wěn)、可靠,。
1)選用英國力姆泰克的螺旋升降機(jī),,適于承載大的場合。
2)意大利 ROSS 品牌轉(zhuǎn)向器,,采用圓弧齒轉(zhuǎn)向裝置,,接觸面平滑無沖擊,噪音小,。
3)采用膜片式彈性聯(lián)軸器,,傳動力矩大,不丟轉(zhuǎn),,升降過程中由一臺減速機(jī)帶動同步性好,。
4)配有印度戈拉公司生產(chǎn)的碟簧,在升降過程中具有良好的緩沖能力,。
5)配有臺灣上銀生產(chǎn)的直線滑軌副,,升降過程中不會出現(xiàn)跑偏,,抖動、卡塞的情況,。
6)升降運(yùn)動均采用低輸出轉(zhuǎn)速的減速機(jī),,運(yùn)行過程平穩(wěn)可靠,無沖擊,,定位精確,。
5 氣壓浸滲裝置真空系統(tǒng):
1)真空機(jī)組由三級系統(tǒng)組成,分別為旋片泵,、羅茨泵和擴(kuò)散泵,,防揮發(fā)氣氛可拆卸捕集器,高真空高壓隔離閥,、波紋管,、電磁放氣閥,、管路等組成,,浸滲室抽真空時(shí)間要短,能在 15min 內(nèi)抽到工作真空度,。
2)真空閥門均采用氣動閥,。該閥門的開啟與閉合均由 PLC 控制,且聯(lián)動互鎖,,斷電時(shí)閥門自動關(guān)閉以保證爐內(nèi)真空度,,避免工件氧化。為方便真空檢漏,,在真空管路上設(shè)置有真空測量接口,。
3)真空測量采用數(shù)顯真空計(jì)及配套規(guī)管,該真空計(jì)可以實(shí)現(xiàn)測量過程中的量程自動轉(zhuǎn)換和超程保護(hù),,并可通過 PLC 設(shè)定接點(diǎn)控制,、數(shù)據(jù)輸出、故障報(bào)警等多種功能,。
4)泵排氣口加裝尾氣過濾器,。
6 氣壓浸滲裝置充放氣系統(tǒng):
1)包括各個(gè)充氣閥門(自動、手動)及管路附件等,,并且充氣壓力可調(diào),,可實(shí)現(xiàn)快充。
2)出爐前需打開放氣閥卸壓,,然后抽真空,,松開齒式鎖緊圈,再向爐內(nèi)充入氣體與大氣壓平衡方可打開爐蓋,,取出工件或更換坩堝,。
3)氣源系統(tǒng)提供 35MPa 鋼瓶 2 瓶,,預(yù)留 2 個(gè)氣瓶接口。
7 氣動系統(tǒng):
采用空壓機(jī)提供壓縮空氣,,經(jīng)氣動三聯(lián)件處理后用于各個(gè)氣動閥門的動力供給工作,。采用進(jìn)口過濾器、減壓閥,、油霧器,、壓力表、電磁換向閥,、氣動接頭,、氣動管路等。
8 水冷系統(tǒng)
1)用于爐殼,、水冷電極,、真空機(jī)組等部位的冷卻,由分水裝置,、聯(lián)接管道構(gòu)成水冷卻系統(tǒng),。
2)分水裝置設(shè)有進(jìn)回水管、閥門及電接點(diǎn)壓力計(jì),,電接點(diǎn)壓力計(jì)及各路水溫,、水流監(jiān)測與控制部分組成供水欠壓聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng),達(dá)到了保護(hù)設(shè)備有效運(yùn)行
的目的,。
3)系統(tǒng)配備自來水應(yīng)急接口,,如電源突然非正常斷電可保證水循環(huán)以小流量繼續(xù)進(jìn)行。
4)水冷系統(tǒng)應(yīng)接入應(yīng)急水系統(tǒng),,市電停供時(shí)可啟動,,用來降溫。
5)采用閉式冷卻塔供水,。
9 氣壓浸滲裝置電控系統(tǒng)
1)主要功能
電控系統(tǒng)由可編程控制器 PLC,、溫控儀、觸摸屏,、晶閘管調(diào)壓器,、真空計(jì)、電壓電流表,、直流穩(wěn)壓電源,、空開、接觸器,、繼電器,、按鈕、指示燈等組成,,以實(shí)現(xiàn)供電,、控制,、記錄、監(jiān)視,、報(bào)警保護(hù)功能,。系統(tǒng)以 PLC 為運(yùn)算控制核心,對設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測,,操作人員通過工控機(jī)的輸入以及當(dāng)前狀態(tài)的判斷來產(chǎn)生輸出控制,,直接控制由大量的繼電器執(zhí)行??刂葡到y(tǒng)可實(shí)現(xiàn)自動和手動兩種控制方式并能在線切換,。系統(tǒng)配備完善的安全保護(hù)功能,當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常狀況如水壓,、溫度,、真空、 充氣壓力等指標(biāo)或者某一部件出現(xiàn)異常,,系統(tǒng)會在觸摸屏以及報(bào)警燈上同時(shí)發(fā)出報(bào)警,,并在觸摸屏上詳細(xì)顯示當(dāng)前異常原因。設(shè)備在使用過程中有完善可靠的自鎖互鎖保護(hù)功能,,保證設(shè)備不會因操作人員誤操作而發(fā)生事故,,具體設(shè)定要求有:
a)對于溫度控制,、冷卻水,、工藝過程等均配有可靠的安全及報(bào)警裝置。
b)如電源突然非正常斷電,,系統(tǒng)應(yīng)保證水循環(huán)繼續(xù)以小流量進(jìn)行,。
c)如電源突然非正常斷電,系統(tǒng)應(yīng)自動關(guān)閉真空閥等以保護(hù)爐腔環(huán)境,。
d)當(dāng)爐溫達(dá)到超溫控制點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)自動切斷爐子電源并報(bào)警,。
e)浸滲罐體加熱過程中真空度不足時(shí)爐子自動報(bào)警。
f)預(yù)熱罐體內(nèi)氣壓超過設(shè)定值時(shí),,系統(tǒng)能夠自動卸壓保護(hù),。
g)浸滲罐體內(nèi)氣壓超過設(shè)定值時(shí),系統(tǒng)能夠自動卸壓保護(hù),。
h)羅茨泵設(shè)起動壓強(qiáng)聯(lián)鎖,。
i)各真空閥門系統(tǒng)等設(shè)相關(guān)安全聯(lián)鎖。
j)設(shè)總電源缺相的報(bào)警與安全聯(lián)鎖,。
2)具體配置
a)低壓電器元件選用法國施耐德產(chǎn)品,,性能可靠,使用壽命長,。
b)控制系統(tǒng)采用德國西門子可編程控制器 S7 系列產(chǎn)品,??删幊绦蚩刂破?
(PLC)具有工作可靠、操作,、維護(hù)簡單,、擴(kuò)展性強(qiáng)、集成度高等優(yōu)點(diǎn),,本系統(tǒng)采用了可編程序控制器可以使電氣系統(tǒng)的可靠性,、過程自動化、設(shè)備集成化程度提高,,減少了控制線路的連線,,簡化了電氣原理圖,使設(shè)備的調(diào)試,、檢修,、維護(hù)變得更加簡單方便,并且通過預(yù)先編制的程序,,能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備工作過程中的手動,、自動控制的切換,提高了設(shè)備運(yùn)行過程中的安全性,、可靠性,。
c)溫控儀表為日本山武公司最新產(chǎn)品 SDC36 控溫儀表組成。溫控儀儀表精度等級 0.1 級,,控溫精度±1℃,,測量誤差小,帶有數(shù)字顯示及升溫 PID 控制及 PID 參數(shù)自動整定等功能,,主控儀表同時(shí)設(shè)定存儲多條工藝曲線,,可實(shí)現(xiàn)多段程序控溫,能夠?qū)崿F(xiàn)在線工藝參數(shù)修改及自動溫度跟蹤功能,。溫控儀表分別對加熱室的溫區(qū)進(jìn)行控溫,,并保證了在加溫、保溫過程中爐室內(nèi)溫度的均勻性,,提高了產(chǎn)品的加工質(zhì)量,。
d)操作系統(tǒng),選用德國西門子的觸摸屏,,彩色顯示,,含通訊接口。用于各個(gè)儀表的實(shí)時(shí)通訊,,對真空度或溫度進(jìn)行記錄,、存儲、操控,,進(jìn)行人機(jī)對話,。并將工藝控制參數(shù),、工藝升溫曲線參數(shù)、溫度監(jiān)視功能都集中在觸摸屏上進(jìn)行統(tǒng) 一,、集中的進(jìn)行設(shè)置,、顯示和監(jiān)視,使設(shè)備的設(shè)置和操作變的更加的方便,、靈活,。安裝控制組態(tài)軟件,組態(tài)軟件選用力控或 MCGS,通過組態(tài)軟件可完成設(shè)備的功能控制,,且組態(tài)軟件備用網(wǎng)絡(luò)接口,,將來可進(jìn)行現(xiàn)場總線式的連接控制。
e)每個(gè)加熱室內(nèi)熱電偶均采用一支雙芯 K 型熱電偶,,1 路主要控溫,,1 路備用監(jiān)測使用,浸滲室設(shè)置一支軟體工件偶,。
f)晶閘管調(diào)壓器選用張家港四通或中亞調(diào)壓器,,具有可靠性高,操作簡單,、維護(hù)方便等特點(diǎn),,本系統(tǒng)通過晶閘管調(diào)壓器輸出低電壓、大電流的加熱電源,,提高設(shè)備運(yùn)行效率,,保證了操作人員的人身安全。
g)控制柜內(nèi)有冷卻系統(tǒng),,且具有防震功能,,保證設(shè)備能夠長期穩(wěn)定運(yùn)行,。
10 真空壓力浸滲系統(tǒng)/氣壓浸滲裝置安全及報(bào)警裝置
安全及報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)充分考慮設(shè)備及操作工藝,,符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、真空設(shè)備行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及 IEC 標(biāo)準(zhǔn),,做到預(yù)警,、強(qiáng)制保護(hù)、及時(shí)處理,,最大限度的保障設(shè)備和操作人員的安全,。
1)對于溫度控制、冷卻水,、工藝過程等均配有可靠的安全及報(bào)警裝置,。 2)如電源突然非正常斷電,應(yīng)人工啟動應(yīng)急水保證水循環(huán)繼續(xù)以小流量進(jìn)行,。 3)如電源突然非正常斷電,,系統(tǒng)應(yīng)自動關(guān)閉真空閥等以保護(hù)爐腔環(huán)境,。 4)當(dāng)爐溫達(dá)到超溫控制點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)自動切斷爐子電源并報(bào)警。 5)爐體加熱過程中真空度不足時(shí)爐子自動報(bào)警,。 6)預(yù)熱罐體內(nèi)氣壓超過設(shè)定值時(shí),,系統(tǒng)能夠自動卸壓保護(hù)。 7)浸滲罐體內(nèi)氣壓超過設(shè)定值時(shí),,系統(tǒng)能夠自動卸壓保護(hù),。 8)羅茨泵設(shè)起動壓強(qiáng)聯(lián)鎖。 9)各真空閥門系統(tǒng)等設(shè)相關(guān)安全聯(lián)鎖,。 10)設(shè)總電源缺相的報(bào)警與安全聯(lián)鎖,。 11)設(shè)總進(jìn)水缺水的報(bào)警與安全聯(lián)鎖。 12)爐體上設(shè)有安全閥,,爐內(nèi)超壓處動泄壓排放,。 13)傳動各位置設(shè)有到位置傳感器,防止跑偏,。 14)設(shè)有齒式鎖緊圈防止下爐蓋意外掉落,。 15)鎖緊圈與爐體之間設(shè)有氣動安全鎖緊,防止誤操作,。 16)關(guān)鍵氣動部件配自封式雙電控電磁閥,,防止氣壓不穩(wěn)。
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