Скачать статью в формате pdf —> Вакуумная пайка СНВЭ-6.6.4-13-ИП-НИТТИН
Пайка в вакуумных печах – наиболее рационально раскрывает все технологические преимущества, обеспечивает стабильность качества неразъемных соединений, позволяет максимально механизировать и автоматизировать процессы выполнения пайки. Вакуумные печи, используемые для пайки, должны соответствовать отраслевым стандартам на процессы пайки. Согласно нового ГОСТ Р 53542-2009 для пайки легированных сталей в вакууме необходимо использовать вакуумные электропечи с водоохлаждаемым двухстеночным корпусом, оборудованные системой откачки, которая обеспечивает вакуум в рабочем пространстве Печи не менее 1,33·10-2 Па (10-4 мм рт. ст.) как в процессе нагрева под пайку, так и при температуре пайки. Термопарные и ионизационные преобразователи должны измерять вакуум непосредственно в рабочей камере. Конструкция вакуумной печи должна обеспечивать натекание не более 0,066 л·Па/с (0,5 л·мм рт. ст./с).
Всем этим требованиям отвечает новая вакуумная печь СНВЭ-6.6.4/13-ИП-НИТТИН. Размеры ее рабочего пространства обеспечивают заданные термические режимы нагрева под пайку паяемого узла и температурные перепады на узле. Отсутствие внутри рабочего пространства электропечи огнеупорных и теплоизоляционных материалов позволяет быстро достигать (не более 45 мин) и стабильно поддерживать высокий вакуум, а также обеспечивать минимальное газовыделение из элементов нагревательного модуля, что позволяет получать стабильно высокое качество паяемых изделий. Благодаря относительно малой массе нагревательный модуль характеризуется низкой тепловой инерционностью. Это позволяет обеспечить его ускоренное охлаждение с помощью нейтрального газа. Печь является экологически чистой.
Электропечь модели СНВЭ-6.6.4/13-ИП-НИТТИН, именуемая в дальнейшем «Электропечь», периодического действия предназначена для проведения пайки в вакууме стальных деталей, которые обеспечиваются параметрами Электропечи.
Буквенно-цифровая маркировка Электропечи:
С – вид нагрева – сопротивлением;
Н – основной конструктивный признак – камерная;
В – характер среды в рабочем пространстве – вакуум;
Э – вид теплоизоляции – экранно-вакуумная;
6 – ширина рабочего пространства, дм;
6 – длина рабочего пространства, дм;
4 – высота рабочего пространства, дм;
13 – номинальная температура, 0С, условно уменьшенная в 100 раз;
ИП – исполнение для пайки в вакууме стальных деталей;
НИТТИН – торговая марка российского производителя Электропечи.
Исполнение Электропечи – камерное. Тип садки – моноблочный или составной. Направление загрузки – в горизонтальной плоскости (загрузка туннельного типа). Способ загрузки – вручную или с помощью вилочного погрузчика (штабелера), который входит в комплект поставки. Максимальные габариты изделий, подвергаемых термообработке, включая технологическую оснастку (не более): ширина 600 мм, длина 600 мм, высота 400 мм. Максимальная единовременная масса загружаемой садки с технологической оснасткой для термообработки за один цикл не более 200 кг. Работа Электропечи, включая проведение термических процессов и управление вакуумной системой, осуществляется по программе с помощью системы автоматического управления, выполненной на базе микропроцессорных устройств. Электропечь выпускается полностью автоматизированной по регулированию нагревом и управлению элементами вакуумной системы.
Трехмерное изображение общего вида Электропечи приведено на рисунке.
Состав электропечи:
Серийное исполнение Электропечи состоит из следующих основных узлов и систем:
- вакуумная камера;
- нагревательный модуль цельнометаллической конструкции;
- вилочный погрузчик (штабелер);
- откачная вакуумная система;
- однопроходная система водяного охлаждения;
- автономной пневмосистемы;
- система управления;
- система электропитания, включающая печной трансформатор;
- система безопасности.
Вакуумная камера
Конструкция вакуумной камеры с двойной стенкой охлаждаемой водой. Она представляет собой горизонтальный цилиндр с одним загрузочным проемом (туннельный тип загрузки в горизонтальной плоскости) и одной открывающейся передней крышкой. Открывание передней крышки – вручную. Герметизация загрузочного люка при закрывании крышки осуществляется пневмозажимами. Крышка открывается влево от загрузочного проема. Вторая крышка (задняя) – неподвижная, но съёмная для проведения регламентных работ. Материал вакуумной камеры – конструкционная углеродистая сталь. Рабочая среда в вакуумной камере – при нагреве, изотермической выдержке и охлаждении – вакуум. Предельное остаточное давление в холодном состоянии не выше 1,33·10-3 Па
(1·10-5 мм.рт.ст.) после предварительного обезгаживания нагревательного модуля. Скорость натекания в Электропечь должна соответствовать ГОСТ Р 53542-2009. Время откачки рабочего пространства до включения нагрева – не более 45 мин. Откачная вакуумная система агрегатируется с вакуумной камерой Электропечи. Откачная вакуумная система состоит из двух механических форвакуумных насосов, одного высоковакуумного агрегата диффузионного паромасляного с водяной ловушкой, запорной арматуры, вакуумных трубопроводов и фитингов, сильфонных компенсаторов, мановакуумметров и широкодиапазонных датчиков контроля вакуума (остаточного давления).
Нагревательный модуль цельнометаллической конструкции
Основные элементы конструкции нагревательного модуля – остов, теплоизоляция, нагревательные элементы, электроизоляторы, элементы крепления.
Остов нагревательного модуля выполнен в форме параллелепипеда. Материал остова – нержавеющая сталь марки 12Х18Н10Т. Теплоизоляция — экранно-вакуумная. Она состоит из листов молибдена и нержавеющей стали. Нагревательные элементы выполнены из молибдена. Подовые опоры и столик для размещения садки изготавливаются из молибдена. Размеры рабочего пространства (не более): ширина 600 мм, длина 600 мм, высота 400 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. Для технического обслуживания нагревательный модуль выкатывается на специальную подставку, которая устанавливается на шасси вилочного погрузчика (штабелера).
Однопроходная система водяного охлаждения
Эта система предназначена для охлаждения составных частей Электропечи, имеющих температуру выше плюс 45 оС. Система состоит из стойки водоохлаждения, напорных и сливных рукавов, соединяющих конструктивные элементы Электропечи со стойкой. Напорный коллектор стойки водоохлаждения подсоединяется к водопроводной магистрали (или к трубопроводу системы оборотного водоснабжения), а сливной коллектор — к магистрали сливной канализации (или к водосборнику).
В состав системы водяного охлаждения также входят следующие элементы: краны шаровые запорные; расходомеры крыльчатые с электронными блоками дискретного счета; термометры сопротивления; манометры механические; обратный клапан; устройство магнитной обработки и подготовки воды для предотвращения образования накипи в нагретых частях Электропечи (например, токовводы); фильтр грубой очистки; самопромывной фильтр тонкой очистки.
Параметры воды для охлаждения: избыточное давление в питающей магистрали 0,2÷ 0,4 МПа (2 ÷ 4 кгс/см2); температура на входе не менее плюс 20 ˚С, но не более плюс 25 оС; температура воды на выходе не более плюс 45 ˚С; расход охлаждающей воды при нагреве и охлаждении не более 5,5 м3/ч.
Автономная пневмосистема
Для нормальной работы пневмосистемы вместе 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, шарового крана. Управление пневмосистемой осуществляется через электропневматические распределители. Сжатый воздух подводится к исполнительным механизмам (пневмоклапанам вакуумной системы, пневмозажимам загрузочного люка, аварийным клапанам на форвакуумных насосах).
Система управления
Система управления построена на базе программируемого логического контроллера, имеющего свидетельство об утверждении Средств измерений. Предоставление информации осуществляется с мнемосхемы, изображенной на сенсорной панели оператора. Эта система обеспечивает автоматический и ручной (наладочный) режим управления Электропечью. Система управления, контроля и автоматики Электропечи обеспечивает выполнение следующих функций:
– ручное (наладочное) и автоматическое управление Электропечью;
– регулирование (по введенной в контроллер программе) необходимого температурного режима;
– бесконтактное управление нагревателями с помощью тиристорного регулятора мощности;
– управление напуском атмосферы и/или инертного газа;
− 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 графиков и таблиц с возможностью их распечатки на лазерном принтере.
Печать режимов проведенной термообработки выполняется по команде с персонального компьютера (поставляется вместе с Электропечью). Распечатка графика температуры на бумажный носитель осуществляется лазерным принтером;
– управление работой вакуумного оборудования Электропечи;
– автоматическое отключение электропитания нагревателей при возникновении аварийных ситуаций;
– контроль вакуума в камере Электропечи и в вакуумной системе;
– контроль расхода охлаждающей воды во всех водоохлаждаемых полостях и водяных магистралях;
– контроль реального значения температуры при нагреве и охлаждении;
– контроль тока на нагревательных элементах;
– контроль обрыва и короткого замыкания термопар;
– световую индикацию;
– световую и звуковую сигнализацию предаварийных и аварийных состояний систем Электропечи;
— блокировка включения нагревательного модуля до нагрева садки при предельном остаточном давлении выше 1,33×10-1 Па;
— автоматическое прекращение подъема температуры при импульсном увеличении давления до 1,33 Па.
– набор блокировок, срабатывающих при некорректных действиях оператора Электропечи с цифровой и графической визуализацией информации о состоянии технологического оборудования и параметрах процесса;
– защита от несанкционированного доступа к параметрам и настройкам программ технологического процесса и работы Электропечи.
Регулирование температуры осуществляется системой, состоящей из:
— первичного термоэлектрического преобразователя (термопары);
— вторичного прибора – модуля аналогового ввода;
— контроллер;
— сенсорной панели оператора;
— тиристорного регулятора мощности.
Степень защиты системы управления Электропечи IP31.
Система электропитания нагревательных элементов с печным трансформатором
Электропитание нагревательного модуля Электропечи осуществляется от понижающего печного трансформатора. Первичная обмотка трансформатора подключена к силовой цепи переменного тока напряжением 380 В, 50 Гц через автоматический выключатель, контактор и тиристорный регулятор мощности.
Подвод электропитания к другим потребителям Электропечи выполнен проводами и кабелями. Они проложены в гофрированных пластиковых трубах и коробах монтажных. Кабели к токовводам нагревательного модуля подсоединены с помощью специальных болтовых зажимов и закрыты защитными кожухами.
ТЕХНИЧЕСКИЕ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
Основные параметры и размеры Электропечи приведены в Таблице.
Средний срок службы Электропечи — не менее, 8 лет.
Таблица
|
Наименование параметра |
номинальная |
допустимая |
| Максимальная температура, 0С |
1300 |
1350 |
| Предельное остаточное давление в Электропечи в холодном состоянии после предварительного обезгаживания нагревательного модуля,Па (мм.рт.ст.), не выше |
1,33·10-3 Па (1·10-5 мм.рт.ст.) |
|
| Габариты рабочего пространства, мм, | ||
|
ширина |
600 |
|
|
длина |
600 |
|
|
высота |
400 |
|
| Внешние габаритные размеры Электропечи, мм, не менее | ||
|
ширина |
5750 |
|
|
длина |
2990 |
|
|
высота |
3200 |
|
| Среда в рабочем пространстве:- при нагреве и изотермической выдержке;- при охлаждении |
вакуум вакуум |
|
| Установленная мощность, кВт |
78+7,8 |
|
| Мощность нагревательного модуля, кВт |
65+6,5 |
|
| Равномерность температуры в рабочем пространстве в установившемся режиме в пределах температур 600 – 13000С, не более |
±5 |
|
| Количество независимых зон нагрева |
1 |
|
| Масса садки с технологической оснасткой, кг, не более |
— |
200 |
| Расход охлаждающей воды, м3/ч, не более |
5,5 |
|
| Время вакуумирования, мин, не более |
45 |
|
| Параметры внешней питающей электросети:- напряжение, В- частота, Гц
— число фаз |
380±10% 50±0,4 3 |
|
Применение новой вакуумной печей сопротивления торговой марки «НИТТИН» для вакуумной пайки деталей и заготовок из высоколегированных сталей имеет ряд основных преимуществ:
— получается светлая поверхность при термообработке легкоокисляемых металлов и сплавов из-за того, что разрушается исходная оксидная пленка и не образуется новая;
— исключается водородное охрупчивание поверхности стали;
— происходит дегазация из поверхностного слоя изделия как сопутствующий процесс при нагреве;
— деформация и коробление деталей минимальны;
— в результате обеспечивается чрезвычайно высокое качество паяных узлов;
— полная экологическая безопасность технологии вакуумной пайки.
Дополнительные преимущества применения вакуумной печи состоят в следующем:
— печь полностью автоматизированная, что обеспечивает высокую воспроизводимость технологических параметров термообработки и свойств получаемых изделий.
— существенно уменьшается расход энергии, не требуются капитальные вложения на охрану окружающей среды (вакуумная термообработка является энергосберегающей технологией);
— улучшаются условия труда за счет полного исключения теплового загрязнения окружающей среды.