Скачать статью в формате pdf => ИННОВАЦИОННАЯ ВЫСОКОВАКУУМНАЯ КАМЕРНАЯ электропечь СНВЭ-2.4.2_13-ИОП-НИТТИН
В электронном приборостроении широко используются технологические операции обезгаживания и вакуумной пайки. Обезгаживание – это удаление газообразных примесей с поверхности деталей и из объема материала. Такая предварительная операция повышает стабильность, надежность и долговечность за счет исключения или сведения к минимуму выделения газов в объем электровакуумного прибора в процессе эксплуатации. Полноценное обезгаживание возможно только в среде с малыми парциальными давлениями удаляемых из деталей газов, что обеспечивается широким использованием высоковакуумных электропечей. В них же после удаления всех загрязнений с поверхности в высоком вакууме проводят пайку, которая позволяет изготавливать сложные по конструкции узлы из сравнительно простых деталей, в том числе выполненных из разнородных материалов.
Для решения этих задач была разработана, изготовлена и поставлена Заказчику инновационная высоковакуумная камерная электропечь модели СНВЭ-2.4.2/13-ИОП-НИТТИН (Далее по тексту — Электропечь). Она предназначена для термического обезгаживания деталей вакуумного блока фотоэлектронных приборов и вакуумной пайки, в том числе активной (контактно-реактивной с использованием активных металлов) металлокерамических корпусов вакуумных блоков фотоприемных модулей. Электропечь также обеспечивает пайку керамических деталей с металлами без нанесения и вжигания металлизации на керамические детали. Инновационная Электропечь используется в технологической цепи модернизированного технологического комплекса.
В процессе разработки Электропечи применен целый комплекс инновационных технических решений. Впервые Электропечь такого типа разгружается на месте эксплуатации и монтируется в течение одной рабочей смены. Электропечь сверхкомпактна. Вся площадь, занимаемая Электропечью составляет 1500 х 1500 мм. Она полностью автономна. Для её включения в работу необходимо подвести только электропитание и подключить заземление.
В комплект такой Электропечи входят:
— моноблочный несущий каркас (инновационное решение);
— высоковакуумная система (включает вакуумную камеру и откачной высоковакуумный пост с безмасляной откачкой);
— нагревательный модуль цельнометаллической конструкции;
— замкнутая система водяного охлаждения с чиллером;
— автономная пневмосистема;
— система электропитания, включающая печной трансформатор;
— автоматическая система управления;
— система безопасности.
Моноблочный несущий каркас. Инновационная Электропечь модели СНВЭ-2.4.2/13-ИОП-НИТТИН является единым конструктивным монтажным блоком. Это инновационное решение, впервые предложенное ООО «НПП «НИТТИН». Благодаря ему Электропечь доставляется Заказчику в полностью собранном состоянии. На место эксплуатации Электропечь доставляется на собственных колесах-роликах. При размещении Электропечи на месте эксплуатации колеса-ролики трансформируются в стационарные опоры. Все системы и узлы Электропечи собираются в пределах несущего моноблочного каркаса и не выходят за его габариты, чем обеспечивается максимальная компактность Электропечи. Допускается её размещение непосредственно на полу цеха без специального фундамента. В несущем моноблочном каркасе Электропечи стационарно монтируются вакуумная камера с нагревательным модулем, откачной вакуумный пост, печной трансформатор, замкнутая система водяного охлаждения, включая чиллер, автономная пневмосистема, системы электропитания и автоматического управления, система безопасности. По каркасу ведется разводка всех коммуникаций. Вся конструкция моноблочного несущего каркаса служит для удобства и безопасности обслуживания Электропечи.
Высоковакуумная система. Это совокупность всех взаимосвязанных между собой элементов вакуумной камеры и откачного высоковакуумного поста для создания, повышения и поддержания высокого вакуума в рабочем пространстве Электропечи. Откачной высоковакуумный пост агрегатируется с вакуумной камерой Электропечи.
Вакуумная камера. Цилиндрический корпус установлен на опорные лапы и закреплен на моноблочном несущем каркасе. Конструкция вакуумной камеры состоит из цилиндрического корпуса с двойной стенкой, которая охлаждается водой. Корпус представляет собой горизонтальный цилиндр с одним загрузочным проемом и одной открывающейся передней крышкой. Открывание передней крышки – вручную. Крышка открывается влево от загрузочного проема. Крышка крепится к цилиндрическому корпусу с помощью кронштейна. Герметизация передней крышки после закрывания осуществляется с помощью рычажных прижимов. Материал вакуумной камеры – конструкционная нержавеющая сталь. Все поверхности вакуумной камеры – полированные. Конструкция вакуумной камеры исключает коррозию материала сосуда и кожуха водяной рубашки. В корпусе вакуумной камеры предусмотрены технологические отверстия для установки термоэлектрического преобразователя и ввод для монтажа контрольных термопар, а также высокоамперных электрических токовводов. Рабочая среда в вакуумной камере – при нагреве, изотермической выдержке и охлаждении – вакуум. Вакуумная камера комплектуется узлом напуска инертного газа (давлением до 1,0 бар), для ускоренного охлаждения садки при температурах ниже 500 оС. Внутри вакуумной камеры установлен нагревательный модуль цельнометаллической конструкции.
Безмаслянный откачной высоковакуумный пост. Откачная высоковакуумная система Электропечи предназначена для откачки вакуумной камеры. Она состоит из двух линий. Первая линия состоит из спирального форвакуумного и турбомолекулярного насоса производительностью по N2 не менее 1500 л/с, а также адаптера продувочного для насосов, водяной ловушки установленной на входе откачной линии, чтобы температура на фланце турбины не превышала 120 оС, высоковакуумного затвора и вакуумных клапанов с автоматическим электромеханическим приводом. Основная линия обеспечивает откачку вакуумной камеры Электропечи до предельного остаточного давления не хуже 1,33·10-5 Па (1·10-7 мм рт.ст.). Вторая линия – форвакуумная, на основе безмаслянного спирального насоса со скоростью откачки 430 л/мин, откачка влаги — 250 г/сутки, предельный вакуум 30 Па. Вторая линия используется для предварительной откачки вакуумной камеры. Кроме того, высоковакуумная система включает запорную арматуру, вакуумные трубопроводы, сильфонные компенсаторы, мановакуумметры и широкодиапазонные датчики контроля остаточного давления.
Нагревательный модуль цельнометаллической конструкции. Основные элементы конструкции нагревательного модуля – остов, теплоизоляция, нагревательные элементы, электроизоляторы, элементы крепления, подовые опоры и столик для установки садки. Остов нагревательного модуля выполнен в форме цилиндра. Материал остова – полированная листовая аустенитная нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т. Теплоизоляция — экранно-вакуумная. Она состоит только из листов полированного молибдена. Нагревательные элементы выполнены из молибдена. Электроизоляторы – из термостойкой корундовой керамики. Элементы крепления – из молибдена. Подовые опоры и столик для размещения садки изготавливаются из молибдена. Размеры рабочего пространства (не более): ширина 200 мм, длина 400 мм, высота 200 мм. Номинальная температура Электропечи 1300 оС. Равномерность температуры (максимальный перепад температуры) в загруженном деталями рабочем пространстве Электропечи не более ± 5 оС в установившемся тепловом режиме в диапазоне температур от 600 до 1300 оС. Измерение температуры – с помощью термопар.
Замкнутая система водяного охлаждения (с чиллером). Чиллер вмонтирован в моноблочный несущий каркас и не требует дополнительной производственной площади. Система предназначена для подачи охлаждающей воды на все элементы Электропечи, которые имеют температуру выше плюс 45 ᵒС. Автоматическая система управления Электропечи позволяет контролировать расход воды и температуру по каждому каналу охлаждения; осуществлять непрерывный контроль и сигнализировать о наличии или отсутствии протока воды в каналах; отображать текущую температуру и сигнализировать о ее превышении выше заданной.
Автономная пневмосистема необходима для подачи сжатого воздуха к исполнительным пневматическим элементам, которые обеспечивают работу пневмоприводов. Управление пневмосистемой осуществляется через электропневматические распределители.
Автоматическая система управления построена на базе отечественного программируемого логического контроллера и его измерительных блоков, имеющих свидетельство об утверждении типа средств измерений. Предоставление информации осуществляется с мнемосхемы, изображенной на сенсорной панели оператора. Система управления обеспечивает автоматический и ручной (наладочный) режим управления Электропечью. Она производит регистрацию и архивацию параметров процесса на съемный Flash-носитель показаний температуры и вакуума в процессе нагрева и остывания Электропечи в электронном виде и на дисплее сенсорной панели оператора в виде цветных графиков и таблиц с возможностью их распечатки на принтере. Цветной струйный принтер и компьютер с лицензионным программным оснащением – входит в комплект поставки. График температуры технологического процесса задается и автоматически поддерживается контроллером.
Система электропитания. Электропитание устройства нагрева Электропечи осуществляется от понижающего печного трансформатора. Подвод электропитания к электрооборудованию выполнен проводами и кабелями. Они проложены в гофрированных пластиковых трубах и коробах монтажных в пределах моноблочного несущего каркаса. Кабели к токовводам нагревателей подсоединены с помощью специальных болтовых зажимов и закрыты защитными кожухами.
Система безопасности. Электропечь соответствует требованиям безопасности, предусмотренным ГОСТ 12.2.007.9-93. По способу защиты от поражения электрическим током Электропечь относится к классу 01 по ГОСТ 12.2.007.0-75 (2001). Степень защиты, обеспечиваемая оболочками, код IР по ГОСТ 14254-96 (МЭК 529 – 89). Электропечь обеспечивает безопасные условия труда в процессе эксплуатации и ремонта в соответствии с действующими нормативными документами по технике безопасности и отвечает требованиям стандартов безопасности труда (ССБТ). Электропечь обязательно оснащается клапаном сброса давления (предохранительным клапаном), в случае внезапного роста давления газов выше атмосферного внутри вакуумной системы.
Таблица
Основные технические характеристики инновационной камерной вакуумной электропечи модели СНВЭ-2.4.2/13-ИОП-НИТТИН
| Наименование параметра | Номинальные значения |
| Номинальная температура, 0С | 1300 |
| Предельное значение вакуума в Электропечи после предварительного обезгаживания нагревательного модуля в холодном состоянии, Па (мм рт.ст.), не более | 1,33·10-5 Па
(1·10-7 мм рт.ст.) |
| Габариты рабочего пространства, мм, | |
| ширина | 200 |
| глубина | 400 |
| высота | 200 |
| Масса садки с технологической оснасткой, кг | 30 |
| Внешние габаритные размеры Электропечи, мм, не более | |
| ширина | 1500 |
| длина | 1500 |
| высота | 1900 |
| Среда в рабочем пространстве:
— при нагреве и выдержке; — при охлаждении |
вакуум вакуум/инертный газ |
| Установленная мощность, кВт, не более | 49 |
| в т.ч. нагревательного модуля камеры, не более | 35 |
| Равномерность температуры в рабочем пространстве в установившемся режиме в пределах температур 600 – 13000С, не более | ±5 |
| Количество независимых зон нагрева | 1 |
| Время откачки, мин, не более | 45 |
| Масса Электропечи, кг, не более | 1200 |