کوره نیتراسیون یونی تمام اتوماتیک هوشمند با منطقه مؤثر Φ600×800 میلی‌متر برای فولادهای آلیاژی و فولادهای قالب با سیستم نیتراسیون یونی و نیتراسیون نرم

1. نمای کلی محصول

این کوره نیتراسیون یونی هوشمند کاملاً اتوماتیک تک ایستگاهی با محفظه زنگوله عمودی دارای سیستم کنترل دیجیتال نسل چهارم و منبع تغذیه پالس نیتراسیون یونی است. این کوره می‌تواند نیتراسیون یونی و نیتراسیون نرم فولادهای آلیاژی، فولادهای قالب و فولادهای ضد زنگ را انجام دهد. مجهز به سیستم کنترل خودکار صفحه لمسی، سیستم تولید و نگهداری خلاء، و سیستم تنظیم تامین گاز، کنترل حلقه بسته دما، فشار و نرخ جریان را با اتوماسیون کامل فرآیند به دست می‌آورد. کاربردهای معمول شامل تقویت سطح قطعات کار دقیق مانند قالب‌ها، چرخ‌دنده‌ها و شفت‌ها است.

2. چالش‌های صنعت و تحلیل علل ریشه‌ای

اطمینان از یکنواختی لایه نیتراسیون دشوار است: اشکال پیچیده سطح قطعه کار (شیارها، سوراخ‌ها) باعث پوشش نامنظم درخشش می‌شود - عمق و سختی لایه ناسازگار است. علت ریشه‌ای: کنترل دشوار منطقه تخلیه غیرعادی در تخلیه گاز، اثر کاتد توخالی بر توزیع چگالی جریان تأثیر می‌گذارد.

آسیب قوس به سطح قطعه کار: فیلم روغن باقی‌مانده یا آلودگی‌ها روی سطح قطعه کار باعث شکست عایقی تجمع بار و قوس لحظه‌ای با جریان بالا می‌شود - سوختن سطح قطعه کار. علت ریشه‌ای: سرعت خاموش کردن قوس ناکافی - عدم توانایی قطع جریان در سطح میکروثانیه.

کنترل دشوار پارامترهای جفت شده دما، فشار و جریان: دما، فشار و جریان در طول نیتراسیون یونی با هم تعامل دارند - تنظیم دستی برای تثبیت دشوار است. علت ریشه‌ای: عدم وجود سیستم کنترل حلقه بسته چند پارامتری و تنظیم هوشمند PID.

تکرارپذیری ضعیف فرآیند: نوسانات زیاد پارامتر بین دسته‌ها - کیفیت ناپایدار لایه نیتراسیون. علت ریشه‌ای: عدم وجود کنترل برنامه‌ریزی شده و توابع ثبت/قابلیت ردیابی داده.

حفاظت ایمنی ناکافی تجهیزات: خطرات عملیات نادرست تحت شرایط ولتاژ بالا، خلاء و دمای بالا. علت ریشه‌ای: عدم وجود حفاظت جامع اتصال متقابل الکترومکانیکی و سیستم خود تشخیص خطا.

3. راه حل

3.1 منبع تغذیه پالس فرکانس بالا و خاموش کردن سریع قوس: فرکانس خروجی توان پالس 20000 هرتز - خروجی موج مربعی - ولتاژ 0 تا 800 ولت قابل تنظیم مداوم - چرخه وظیفه 10-85% قابل تنظیم مداوم - حداکثر جریان متوسط 75 آمپر. از اصل القای الکترومغناطیسی برای تشخیص سریع قوس استفاده می‌کند - دستگاه‌های منطق دیجیتال با سرعت بالا جریان اصلی را در عرض 2 میکروثانیه قطع می‌کنند - به طور موثر از سطح قطعه کار محافظت می‌کند. IGBT از برند Infineon استفاده می‌کند - قابل اعتماد و پایدار.

3.2 سیستم کنترل حلقه بسته سه پارامتری: کنترل دما از کنترلر دیجیتال سری SRS13 ژاپنی Shimaden (تنظیم PID) استفاده می‌کند - دقت کنترل ±1 درجه سانتیگراد. کنترل فشار از کنترلر دیجیتال SRS13 ژاپنی Shimaden + مبدل فرکانس + سنسور فشار استفاده می‌کند - دقت کنترل ±1 پاسکال. کنترل جریان از فلومترهای جرمی سری HORIBA S500 ژاپنی (2 واحد، برای نیتروژن، هیدروژن و غیره) استفاده می‌کند - دقت کنترل ±0.5%. سه پارامتر به طور مستقل حلقه بسته هستند - بدون تداخل متقابل.

3.3 نرم‌افزار کنترل هوشمند کاملاً اتوماتیک: کنترلر منطقی قابل برنامه‌ریزی سری FX3G (حافظه برنامه 32K مرحله، سرعت پردازش دستورالعمل پایه 0.21 میکروثانیه) + صفحه لمسی Kunlun Tongtai TPC1231Ni (12 اینچ، رزولوشن 1920×1080). نرم‌افزار کنترل خود توسعه یافته V1.0 (شماره ثبت حق چاپ نرم‌افزار 5101331) با رابط ورود، تنظیم پارامتر فرآیند، رابط کنترل اصلی، منحنی‌های تاریخی، گزارش‌های داده، سوابق هشدار و سایر رابط‌های عملکردی. از رابط انگلیسی پشتیبانی می‌کند - عملیات خودکار "یک دکمه‌ای" را به دست می‌آورد.

3.4 گرمایش یکنواخت و بهینه‌سازی میدان دما: بدنه کوره از ساختار محفظه زنگوله استفاده می‌کند - دیوار خنک‌شونده با آب دو لایه + سیستم خنک‌کننده آب چند کاناله. محفظه کوره با 2 لایه محافظ حرارتی فولاد ضد زنگ 304 (هر کدام 2 میلی‌متر) + 2 لایه در پایه کوره - عملیات طولانی مدت در دمای بالا و صرفه‌جویی قابل توجه در انرژی را تضمین می‌کند. صفحه کاتد توسط 3 مجموعه میکای ریخته‌گری با کیفیت بالا پشتیبانی می‌شود - ارتفاع قابل تنظیم است - سطح صاف پس از بارگیری قطعه کار را تضمین می‌کند. 2 ترموکوپل از صفحه پایینی کوره وارد شده است - یکی برای کنترل دمای منبع تغذیه پالس گرمایش یونی، یکی متصل به دستگاه هشدار.

3.5 سیستم خلاء و خلاء حلقه بسته: پمپ پره‌ای دوار 2X-15 + شیر پروانه‌ای خلاء بالا GI-50 - کنترل حلقه بسته مبدل فرکانس. فرستنده فشار، فشار کوره را اندازه‌گیری کرده و سیگنال جریان استاندارد را به کنترلر دیجیتال خروجی می‌دهد - محاسبه PID سیگنال را به مبدل فرکانس خروجی می‌دهد - سرعت موتور پمپ خلاء را تنظیم می‌کند - فشار ثابت کوره را در نقطه تنظیم فرآیند حفظ می‌کند. دقت کنترل فشار ±1 پاسکال است - عملکرد طولانی مدت پمپ خلاء با سرعت پایین عمر مفید را افزایش داده و به طور قابل توجهی در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌کند.

3.6 قفل‌های ایمنی متعدد و خود تشخیص خطا: سیستم دارای هشدارهای دمای بیش از حد، فشار بیش از حد، آسیب ترموکوپل، کمبود آب، از دست دادن فاز (هشدار صوتی/بصری + هشدار رابط کنترل) است - اقدامات حفاظتی مربوطه مانند ممنوعیت روشن شدن، ممنوعیت گرمایش، قطع یا از سرگیری گرمایش را انجام می‌دهد. تمام شیرها در صورت بروز خطا به طور خودکار بسته می‌شوند. تمام شیرها از نوع قطع شونده با قطع برق هستند. سیستم دارای خود تشخیص خطا است - به کاربران برای بررسی و تعمیر نقاط خطای مربوطه راهنمایی می‌کند.

4. مشخصات فنی

5. راهنمای انتخاب

5.1 سناریوهای پیشنهادی

• نیتراسیون یونی و نیتراسیون نرم فولادهای قالب، فولادهای آلیاژی، فولادهای ضد زنگ

• قطعات دقیق که نیاز به یکنواختی لایه نیتراسیون و تکرارپذیری فرآیند دارند

• خطوط تولید نیتراسیون که قطعات بزرگتر (Φ600×800 میلی‌متر) را پردازش می‌کنند

5.2 ملاحظات کلیدی انتخاب

1. اندازه و بار قطعه کار: منطقه موثر Φ600×800 میلی‌متر و حداکثر بار 400 کیلوگرم را تأیید کنید

2. نیازهای دمای فرآیند: معمول 500-600 درجه سانتیگراد، حداکثر 650 درجه سانتیگراد - دمای فرآیند را در محدوده تأیید کنید

3. تامین گاز: کاربر باید N₂، H₂ (خلوص 99.9%) و هوای فشرده (≤0.6 مگاپاسکال) را تامین کند

4. شرایط آب خنک‌کننده: کاربر باید برج خنک‌کننده و پمپ را تامین کند - ورودی ≤31 درجه سانتیگراد، جریان 20 متر مکعب در ساعت

5. منبع تغذیه: کاربر باید برق سه فاز 380 ولت/50 هرتز و سیم مسی BVR 35 میلی‌متر مربع (100 آمپر) را تامین کند

6. سوالات متداول

س1: چگونه از آسیب قوس به قطعات کار جلوگیری می‌شود؟

پاسخ: منبع تغذیه پالس از اصل القای الکترومغناطیسی برای تشخیص سریع سیگنال قوس (تقریباً بدون تاخیر) استفاده می‌کند - دستگاه‌های منطق دیجیتال با سرعت بالا جریان اصلی را در عرض 2 میکروثانیه قطع می‌کنند - خاموش کردن بسیار سریع قوس. در مقایسه با منابع تغذیه DC سنتی، به طور موثر از سطح قطعه کار در برابر سوختگی قوس محافظت می‌کند.

س2: چگونه یکنواختی لایه نیتراسیون تضمین می‌شود؟

پاسخ: چرخه وظیفه قابل تنظیم توان پالس (10-85%) محدوده تنظیم پارامتر فرآیند را گسترش می‌دهد - کنترل‌پذیری مستقل بهتری را فراهم می‌کند. همراه با کنترل حلقه بسته سه پارامتری دما، فشار و جریان - یکنواختی پوشش درخشش را بر روی قطعات با اشکال پیچیده بهبود می‌بخشد. اثر کاتد توخالی نیز به خوبی سرکوب می‌شود.

س3: آیا تجهیزات می‌توانند عملیات کاملاً خودکار را انجام دهند؟

پاسخ: دارای حالت عملیات خودکار "یک دکمه‌ای" است. اپراتور فقط نیاز به بارگیری/تخلیه دارد - سیستم به طور خودکار پمپ نگهداری و پمپ پیش خلاء را راه‌اندازی می‌کند، شیر بافل و شیر برقی را برای ایجاد خلاء باز می‌کند، به طور خودکار تخلیه درخشان را پس از رسیدن به فشار کاری فعال می‌کند، به طور خودکار وارد مرحله گرمایش شده و جریان/فشار/ولتاژ/چرخه وظیفه/جریان را طبق منحنی فرآیند تنظیم می‌کند، پس از نگهداری به طور خودکار خاموش و خنک می‌شود.

س4: چگونه داده‌های فرآیند ثبت و ردیابی می‌شوند؟

پاسخ: رابط کنترل اصلی داده‌های عملیاتی بی‌درنگ مانند دما، خلاء، جریان، ولتاژ را نمایش می‌دهد - اطلاعات تاریخ را برای هر کوره ثبت می‌کند. رابط پرس و جو منحنی تاریخی و گزارش داده به شما امکان می‌دهد منحنی‌ها یا پارامترهای فعلی و تاریخی را پرس و جو کنید - پشتیبان‌گیری داده از طریق اتصال شبکه یا ذخیره‌سازی خارجی - گزارش‌ها در قالب EXCEL خروجی می‌شوند.

س5: چه ویژگی‌های حفاظتی ایمنی گنجانده شده است؟

پاسخ: دارای هشدارهای دمای بیش از حد، فشار بیش از حد، آسیب ترموکوپل، کمبود آب، از دست دادن فاز (صوتی/بصری + رابط کنترل) است - اقدامات حفاظتی مربوطه مانند ممنوعیت روشن شدن، ممنوعیت گرمایش، قطع یا از سرگیری گرمایش را انجام می‌دهد. تمام شیرها در صورت بروز خطا به طور خودکار بسته می‌شوند. تمام شیرها از نوع قطع شونده با قطع برق هستند. سیستم دارای خود تشخیص خطا است - به کاربران برای بررسی و تعمیر نقاط خطای مربوطه راهنمایی می‌کند.