Загрузить статью в формате PDF => Колпаковая высоковакуумная электропечь СГВЭ-3.4_11,5-ИТМО-НИТТИН
При изготовлении магнитопроводов статоров авиационных электродвигателей из железокобальтовых сплавов обязательная и ответственная технологическая операция — термомагнитная обработка в вакууме заготовок из листа. Для этой цели разработана инновационная одноколпаковая высоковакуумная электропечь модели СГВЭ-3.4/11,5-ИТМО-НИТТИН.
Высоковакуумная электропечь модели СГВЭ-3.4/11,5-ИТМО-НИТТИН спроектирована специалистами ООО «НПП «НИТТИН». Электропечь предназначена для вакуумного и термомагнитного отжига в вакууме таких материалов, как: нержавеющая сталь 12Х18Н10Т (15Х28), 29НК-ВИ Сплав прецизионный с заданным ТКЛР, магнитные материалы, термомагнитная обработка магнитомягкого сплава 49К2ФА, а также другие электротехнические стали и сплавы.
Исполнение Электропечи – одноколпаковое. Направление загрузки – горизонтальное. Тип садки – составной. Садка для отжига устанавливается на подовую плиту или в составе узла термомагнитной обработки (входит в комплект поставки, включая источник питания магнитного поля). Способ загрузки – вручную. Максимальные габариты садки с оснасткой: диаметр 300 мм, высота 400 мм. Масса садки вместе с оснасткой – не более 30 кг.
Рис. Высоковакуумная колпаковая электропечь модели СГВЭ-3.4/11,5-ИТМО-НИТТИН
(Данная электропечь является улучшенным отечественным аналогом печей Tesla PZ-810 / Тесла ПЗ-810)
Буквенно-цифровая маркировка Электропечи:
С – вид нагрева – сопротивлением;
Г – основной конструктивный признак – колпаковая;
В – характер среды в рабочем пространстве – вакуум;
Э – теплоизоляция – экранно-вакуумная;
3 – диаметр рабочего пространства, дм; (300 мм)
4 – высота рабочего пространства, дм; (400 мм)
11,5 – номинальная температура, оС, условно уменьшенная в 100 раз;
ИТМО – исполнение для вакуумного отжига и термомагнитной обработки;
НИТТИН – торговая марка производителя Электропечи.
Электропечь состоит из следующих основных узлов, систем и механизмов:
- моноблочный несущий каркас;
- вакуумной системы, включающей вакуумную камеру колпачного типа (далее по тексту — вакуумный колпак) с горизонтальной загрузкой садки и откачной вакуумный пост;
- цельнометаллического нагревательного модуля;
- узел термомагнитной обработки;
- механизма подъема и опускания колпака;
- замкнутой системы водяного охлаждения, подключенная к чиллеру;
- автономной пневмосистемы;
- системы электропитания с печным трансформатором;
- системы автоматического управления;
- системы безопасности.
Моноблочный несущий каркас Электропечи является единым конструктивным монтажным блоком, который к месту эксплуатации перемещается на собственных роликах. После монтажа Электропечи ролики превращаются в стационарные опоры. При транспортировке может подвергаться частичной разборке. Все системы и узлы Электропечи собираются в пределах моноблочного несущего каркаса, чем обеспечивается максимальная компактность Электропечи при минимальных габаритах. Электропечь допускается устанавливать непосредственно на пол цеха без специального фундамента. Из всех внешних коммуникаций требуется только подключение к внешнему сетевому напряжению предприятия. Декоративно-защитные ограждающие панели установлены на легкоразъемных соединениях и обеспечивают легкий доступ ко всем системам и узлам Электропечи. Моноблочный несущий каркас обеспечивает максимальную компактность Электропечи и минимальный размер занимаемой производственной площади.
Вакуумная система – это совокупность всех взаимосвязанных между собой элементов вакуумной системы: вакуумного колпака и откачного вакуумного поста для создания, повышения и поддержания вакуума в рабочем пространстве Электропечи. Откачной вакуумный пост агрегатируется с нижним фланцем вакуумного колпака.
Вакуумный колпак. Корпус вакуумного колпака представляет собой двухстеночный сосуд со сплошной водяной рубашкой. Материал вакуумного колпака – листовая нержавеющая конструкционная сталь. Рабочая среда в вакуумном колпаке при нагреве, выдержке и охлаждении – вакуум.
Откачной безмасляный высоковакуумный пост Электропечи предназначен для откачки вакуумного колпака. Он состоит из двух линий. Первая линия состоит из форвакуумного механического спирального насоса и турбомолекулярного насоса. Основная линия обеспечивает откачку вакуумного колпака Электропечи до остаточного давления не хуже 7,5•10-5 Па (9,975•10-7 мм рт.ст.) в обезгаженной вакуумной системе и без садки в рабочем пространстве. Вторая линия – форвакуумная на основе механического спирального насоса. Она используется для предварительной откачки вакуумной камеры. Для улавливания частиц антиадгезионного порошка в начальный момент откачки в линии предусмотрен циклон. На патрубке, соединяющем турбомолекулярный насос с вакуумным колпаком установлен клапан сброса избыточного давления (предохранительный клапан).
Кроме того, вакуумная система включает запорную арматуру, вакуумные трубопроводы и датчики контроля вакуума (остаточного давления). Время вакууммирования до включения нагрева – не более 50 мин.
Цельнометаллический нагревательный модуль установлен внутри вакуумного колпака. Он опирается кронштейнами на посадочные места внутри колпака. 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. Остов нагревательного модуля выполнен в форме цилиндра. Материал остова – листовая нержавеющая конструкционная сталь. Теплоизоляция — экранно-вакуумная. Она состоит из полированных листов молибдена и нержавеющей стали. Нагревательные элементы выполнены из молибдена. Подовые опоры и подовая плита для размещения садки изготавливаются из молибдена. Размеры рабочего пространства: диаметр 300 мм, высота 400 мм. Номинальная температура Электропечи 1150 оС. Равномерность температуры (максимальный перепад температуры) в загруженном деталями рабочем пространстве Электропечи не более ± 10 оС в установившемся тепловом режиме в диапазоне температур от 600 до 1150 оС.
Узел термомагнитной обработки предназначен для проведения отжигов в постоянном магнитном поле в Электропечи на подовом столике устанавливается узел термомагнитной обработки, который входит в комплект поставки. После проведения процесса термообработки данный узел с садкой снимается. Узел подключается к источнику питания магнитного поля (входит в комплект поставки) через токоподводы на подовом столике.
Механизм подъема и опускания колпака. Для подъема и опускания вакуумного колпака при загрузке и выгрузке садки имеется механизм подъема, подвижная секция которого перемещается по направляющей колонне с помощью грузового винта и гайки. Привод механизма перемещения колпака – электромеханический.
Замкнутая система водяного охлаждения, подключенная к единому чиллеру и предназначена для охлаждения составных частей Электропечи, имеющих температуру выше 45 °С. Система управления чиллером позволяет обеспечить необходимую температуру воды и поддержание рабочего давления на входе в систему водяного охлаждения Электропечи.
Система электропитания включает понижающий печной трансформатор. Установленная мощность – 56 кВт.
Система автоматического управления построена на базе программируемого логического контроллера, а также блоков функционального расширения, которые имеют действующие свидетельства об их утверждении в качестве средств измерений. Предоставление информации осуществляется от мнемосхемы, изображенной на сенсорной панели оператора. 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.
Электропечь оснащена клапаном сброса давления (предохранительным клапаном), в случае внезапного роста давления газов выше атмосферного внутри вакуумной системы. Сообщения сигналов о нештатных ситуациях и блокировки будут работать автоматически. Нагрев Электропечи не включится, пока уровень вакуума не достигнет заданного в соответствии с технологическим процессом термообработки. Автоматическое прекращение подъема температуры и остановки программы при импульсном газовыделении из садки и увеличении давления до 1,33•10-1 Па (1•10-3 мм рт.ст.). Автоматическое отключение нагревательного модуля при увеличении давления до 6,65•10-1 Па (5•10-3 мм рт.ст.).
Технические характеристики Электропечи модели СГВЭ-3.4/11,5-ИТМО-НИТТИН
Наименование параметра | Номинальная норма параметра |
Номинальная температура, оС | 1150 |
Предельное остаточное давление
(после дегазации без садки), Па (мм рт.ст.), не более |
7,5·10-5 Па
(9,975·10-7 мм рт.ст.) |
Размеры рабочего пространства, мм, | |
— диаметр | 300 |
— высота | 400 |
Среда в рабочем пространстве:
— при нагреве и выдержке; — при охлаждении |
вакуум вакуум |
Габаритные размеры Электропечи без учёта источника питания термомагнитного узла, мм | |
— ширина | 1900 |
— длина | 1400 |
— высота | 2600 |
Установленная мощность, кВт | 56 |
в том числе нагревательных элементов, кВт | 30 |
Равномерность температуры в рабочем пространстве в установившемся режиме в пределах температур 600 – 1150оС, не более | ±10 |
Точность поддержания температуры, оС | 5 |
Количество независимых зон нагрева | 1 |
Масса садки, кг, не более | 30 |
Масса Электропечи, кг, не более | 1 500 |
Время вакууммирования, мин, не более | 50 |
Таким образом отечественный рынок термообработки электротехнических сталей и сплавов получил самую современную одноколпаковую высоковакуумную электропечь модели СГВЭ‑3.4/11,5‑ИТМО-НИТТИН, которая конкурентоспособна по отношению к современным зарубежным аналогам.