Скачать статью в формате pdf => Инновации развивают традиции отечественного печестроения
Презентуется инновационная высоковакуумная камерная электропечь модели СНВЭ-3.6.3/11-ИВМ-НИТТИН для стандартных термовакуумных процессов. По целому ряду характеристик превосходит существующие аналоги и прототипы вакуумной камерной электропечи, представленной на российском рынке. Отличия состоят в конструкции несущей монтажной рамы, вакуумной системы, нагревательного модуля цельнометаллической конструкции, системе электропитания и автоматического управления. Опциями являются автономная пневмосистема и чиллер, которым комплектуется замкнутая система водяного охлаждения.
Инновационная высоковакуумная камерная электропечь модели СНВЭ-3.6.3/11-ИВМ-НИТТИН
(Ограждающие панели на высоковакуумном откачном посту не показаны)
Общая характеристика.
В данной публикации презентуется инновационная модель универсальной вакуумной электропечи СНВЭ-3.6.3/11-ИВМ-НИТТИН (далее по тексту – «Электропечь», изображена на рисунке), которая предназначена для термообработки металлических садок в высоком вакууме. В электропечи можно проводить отжиг, спекание, пайку, обезгаживание и другие стандартные термовакуумные процессы, не требующие высоких скоростей охлаждения, в соответствии с параметрами печи.
Цель разработки – замена морально устаревших или физически изношенных отечественных вакуумных электропечей моделей типа СНВЭ-3.6.3/16 (далее по тексту – «прототип») при их эксплуатации в температурном диапазоне до 1100 оС, а также как альтернатива импортным аналогам.
Электропечь предназначена для вакуумной термообработки садок с габаритными размерами до: шириной 310 мм, длиной 640 мм, высотой 310 мм. Предусмотрена возможность создания защитной атмосферы из инертных газов (азот, аргон).
Буквенно-цифровая маркировка электропечи:
С – вид нагрева – сопротивлением;
Н – основной конструктивный признак — камерная;
В – характер среды в рабочем пространстве — вакуум;
Э – теплоизоляция – экранно-вакуумная;
3 – ширина рабочего пространства, дм;
6 – глубина рабочего пространства, дм;
3 – высота рабочего пространства, дм;
11 – номинальная температура, оС, условно уменьшенная в 100 раз;
ИВМ – исполнение для вакуумной термообработки, модифицированное;
НИТТИН – торговая марка российского производителя электропечи.
СОСТАВ ЭЛЕКТРОПЕЧИ
Электропечь состоит из следующих основных систем и узлов:
- несущая монтажная рама;
- вакуумная система (включает вакуумную камеру и откачной высоковакуумный пост);
- нагревательный модуль цельнометаллической конструкции;
- замкнутая система водяного охлаждения с чиллером;
- система электропитания, включающая печной трансформатор;
- вилочный погрузчик;
- автономная пневмосистема;
- узел напуска инертного газа;
- система управления;
- система безопасности.
Несущая монтажная рама – является новым конструктивным элементом, позволяющая сформировать моноблочную конструкцию Электропечи. В предыдущих аналогах и прототипах отсутствовала. Применяли обычные подставки. Конструкция печей была полиблочная, состоящая из раздельных блоков, которые занимают большую производственную площадь, чем данная Электропечь. Это первое ключевое отличие от отечественных аналогов и прототипов. Во-вторых, масса Электропечи также заметно уменьшилась. В зависимости от выбранного аналога или прототипа снижение веса составляет от 600 до 1100 кг.
Электропечь является единым конструктивным монтажно-транспортным блоком, в габаритах которого размещен (съемный на период транспортировки) шкаф управления и электропитания. Все системы и узлы Электропечи собираются в пределах несущей монтажной рамы, чем обеспечивается максимальная компактность электропечи при минимальных габаритах.
Высоковакуумная система в диапазоне давлений 10-3…10-5 Па на основе безмасляных средств откачки в отличии от прототипа.
Она состоит из вакуумной камеры, которая агрегатируется с откачным высоковакуумным постом. Конструкция вакуумной камеры с двойной стенкой, охлаждаемой водой. Она представляет собой горизонтальный цилиндр с одним загрузочным проемом (фронтальный тип загрузки) и одной открывающейся передней крышкой, выполняющей функцию дверцы. Открывание дверцы – вручную. Дверца открывается влево от загрузочного проема. Дверца имеет смотровое окно (сапфировое или кварцевое Ø 50 мм). Вторая крышка (задняя) – неподвижная, но съёмная для проведения регламентных работ. Материал вакуумной камеры – нержавеющая аустенитная сталь марки 12Х18Н10Т.
Главное достоинство нового откачного высоковакуумного поста – отсутствие вакуумных масел, а, следовательно, отсутствие загрязнений рабочего пространства его парами, в отличие от аналогов и прототипов. Отпадает необходимость и в средствах защиты как от самого вакуумного масла (которое может засосаться в вакуумную камеру при аварийном отключении электропитания), так и от его паров (криогенные ловушки). Безмасляная откачная высоковакуумная система состоит из двух спиральных механических форвакуумных насосов, одного высоковакуумного турбомолекулярного насоса. Выхлоп из вакуумной откачной системы состоит только из компонентов воздушной атмосферы и соответствует всем известным требованиям по экологической безопасности.
Нагревательный модуль цельнометаллической конструкции обеспечивает быстрый и равномерный нагрев садки без торцевых подпорных нагревательных элементов. Это существенное упрощение конструкции горячей зоны по сравнению с отечественными аналогами и прототипами. Специальная конструкция термопарных вводов позволяет выполнять измерение равномерности температурного поля контрольными термопарами на соответствие национальным и международным стандартам. У аналогов и прототипов ввод для контрольных термопар отсутствует.
Основные элементы конструкции цилиндрического нагревательного модуля – остов, теплоизоляция, нагревательные элементы, электроизоляторы, элементы крепления. Конструкция нагревательного модуля имеет высокую прочность и гарантирует контролируемое терморасширение при нагреве и термоусадку при охлаждении с отсутствием деформаций. Конструкция нагревательного модуля – ноу-хау ООО «НПП «НИТТИН».
Замкнутая система водяного охлаждения возможна только с чиллером, который в современной вакуумной Электропечи является уже не опцией, а элементом ее конструкции.
Эта система предназначена для охлаждения составных частей электропечи, имеющих температуру выше +45 оС. Система состоит из чиллера, напорного и сливного коллекторов, напорных и сливных рукавов, соединяющих конструктивные элементы Электропечи с коллекторам. В состав системы водяного охлаждения также входят следующие элементы: краны шаровые запорные; краны балансировочные; счетчики воды с электронными блоками; манометры механические; обратный клапан, фильтр грубой очистки.
Автономная пневмосистема, как опция, существенно модифицирующая вакуумную Электропечь. Поставляется в комплекте с Электропечью в отличие от аналогов и прототипов.
Для автономной работы пневмосистемы в комплекте с Электропечью поставляется воздушный компрессор с ресивером и блоком подготовки воздуха (состоит из фильтра-регулятора, маслораспылителя и коллектора) и воздушной магистрали из полиэстеровых трубок, фитингов, шаровых кранов. Управление пневмосистемой осуществляется через электропневматические распределители. Сжатый воздух подводится к исполнительным механизмам (пневмоклапанам вакуумной системы, аварийным клапанам на форвакуумных насосах).
Вилочный погрузчик оригинальной конструкции производства ООО «НПП «НИТТИН», которым раньше электропечи данного типа не комплектовались.
Погрузчик предназначен для загрузки-выгрузки изделий в нагревательный модуль, а также для предотвращения возможных повреждений внутренних частей Электропечи при загрузочно-выгрузочных операциях в результате неосторожный действий оператора.
Система электропитания. Электропитание Электропечи осуществляется от понижающего печного трансформатора при минимально короткой силовой части до тоководов, благодаря наличию несущей монтажной рамы.
Система автоматического управления. Обеспечивает точный контроль процесса термообработки, с архивацией процесса в непрерывном режиме, что отсутствует в прототипов. Функциональные возможности системы автоматического управления существенно расширены по сравнению с аналогами и прототипами.
Система управления построена на базе отечественного программируемого логического контроллера фирмы «ОВЕН», имеющего свидетельство об утверждении типа средств измерений, внесенного в Реестр Госстандарта РФ. Предоставление информации осуществляется с мнемосхемы, изображенной на сенсорной панели оператора фирмы «Delta». Эта система обеспечивает автоматический и ручной (наладочный) режим управления Электропечью.
Система безопасности. Все сообщения о нештатном режиме работы Электропечи передаются на блокировки автоматически. Это стало возможным благодаря полной автоматизации работы Электропечи. У аналогов и прототипов такие возможности отсутствуют.
Электропечь соответствует требованиям безопасности, предусмотренным ГОСТ 12.2.007.9-93 и ГОСТ Р 51321.1-2000. По способу защиты от поражения электрическим током Электропечь относится к классу 01 по ГОСТ 12.2.007.0-75. Степень защиты, обеспечиваемая оболочками, код IР по ГОСТ 14254-96 (МЭК 529 – 89). Электропечь соответствует стандарту предприятия-изготовителя СТП НПП НИТТИН 29.2-051:2016 «Электропечи сопротивления камерные вакуумные. Требования к изготовлению».
ТЕХНИЧЕСКИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Таблица
|
Наименование параметра |
номинальная |
Прототип |
| Максимальная температура, 0С |
1100 |
1600 |
| Предельное значение вакуума в Электропечи после предварительного обезгаживания нагревательного модуля в холодном состоянии,Па (мм.рт.ст.), не более |
1,33·10-5 (1·10-7) |
6,5·10-3 (5,0·10-5) |
| Вакуумный откачной пост на основе |
Турбомолекулярного насоса |
Диффузионно-паромасляного насоса |
| Габариты рабочего пространства, мм, | ||
|
ширина |
300 |
300 |
|
длина |
600 |
600 |
|
высота |
300 |
300 |
| Внешние габаритные размеры Электропечи, мм, не более (или занимаемая площадь, м2) |
5,04 (моноблочная на несущей монтажной раме с чиллером и автономной пневмосистемой) |
≈10,0 (полиблочная, расставлена в виде трех раздельных блоков, без чиллера и без автономной пневмосистемы) |
|
ширина |
2800 |
— |
|
длина |
1800 |
— |
|
высота |
2100 |
2300 (max) |
| Среда в рабочем пространстве:- при нагреве и выдержке;- при охлаждении. |
вакуум / вакуум инертный газ (аргон, азот) |
вакуум |
| Установленная мощность, кВт, не более |
55 |
125 |
| в т.ч. нагревательного модуля камеры, не более |
47 |
120 |
| Равномерность температуры в рабочем пространстве в установившемся режиме в пределах температур 600 – 11000С, не более |
±3 |
±10 |
| Количество независимых зон нагрева |
1 |
— |
| Масса садки с технологической оснасткой, кг, не более |
50 |
400 |
| Масса Электропечи, кг, не более |
1900 |
3000 |
| Время откачки, мин, не более |
45 |
— |