真空壓力浸滲系統(tǒng)，氣壓浸滲裝置的設(shè)備用途：用于粉末冶金工件的金屬壓力浸滲處理。材料在真空狀態(tài)下，排除內(nèi)部孔隙內(nèi)的氣體，讓孔隙處于真空狀態(tài)，然后高溫加熱滲入劑，填充孔隙，然后再冷卻固化完成。氣壓浸滲裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計先進合理，且具備國內(nèi)先進水平的可靠的自動化控制及監(jiān) 控功能。設(shè)備的配套產(chǎn)品和功能元器件具有國際先進水平，能夠適應(yīng)長期、穩(wěn)定、可靠的生產(chǎn)需求且設(shè)備的節(jié)能效果好。結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單，易于維護。

真空壓力浸滲爐結(jié)構(gòu)形式：

真空壓力浸滲爐為雙室立式形式，由預(yù)熱室、浸滲室、傳動系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、平臺系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)、充放氣系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)等組成。

1 真空壓力浸滲系統(tǒng)預(yù)熱室

1）預(yù)熱室爐體結(jié)構(gòu)

a. 爐體采用哈殼式立式前開門結(jié)構(gòu),且為雙層水冷夾套形式，內(nèi)外壁采用碳鋼制作，內(nèi)壁需經(jīng)拋光處理。

b. 爐體上設(shè)置測溫接口、真空接口、電極接口、充放氣接口等。

c. 爐門為雙層水冷壁結(jié)構(gòu),內(nèi)外壁均采碳鋼制作，內(nèi)壁需經(jīng)拋光處理。門的開啟采用電動推拉方式,爐門上有紫銅水冷電極,用于爐門溫區(qū)供電。

d. 爐體與爐門之間采用梯形槽密封結(jié)構(gòu),密封圈容易更換，可保證真空爐的密封性能。

2）預(yù)熱室操作過程

a. 先將預(yù)熱室坩堝內(nèi)的金屬熔化為液態(tài)，真空下加熱除氣保障其無氧化、氣孔等缺陷。

b.當(dāng)液態(tài)金屬達到所需溫度后，氣缸提拉開啟坩堝底部密封塞，同時打開預(yù)熱室與冷室之間的封閉閥門。當(dāng)預(yù)熱室一定量液體流到浸滲室后，坩堝塞復(fù)位關(guān)閉。閥門打開、液體流入浸滲室，到閥門關(guān)閉的時間盡量短，控制在 1min 以內(nèi)，閥門開關(guān)要經(jīng)久耐用，金屬液體流道需方便更換。

2真空壓力浸滲系統(tǒng) 浸滲室

1）浸滲室爐體設(shè)計和制作過程：

按照用戶提出的真空壓力浸滲罐體的結(jié)構(gòu)、技術(shù)參數(shù)及《鋼制壓力容器GB150》進行設(shè)計。  

2）結(jié)構(gòu)形式：

a. 容器設(shè)計為立式結(jié)構(gòu)。

b. 罐蓋采用液壓開啟結(jié)構(gòu)，油缸選用具有緩沖功能的油缸，以保證開、關(guān)蓋的平穩(wěn)。

c. 罐蓋為錯齒法蘭結(jié)構(gòu)鎖緊結(jié)構(gòu)，錯齒部位是機加工成形的。罐蓋為液壓開、合、松、緊，其返回信號是德國 P+F 接近開關(guān)。

d. 罐口采用唇形氟橡膠密封圈，既可以封真空也可以封壓力，壓力密封更可靠持久。

e. 浸滲罐體上設(shè)置控溫接口、真空接口、充放氣接口、電極接口等，通過各不同規(guī)格的真空接管及法蘭與真空系統(tǒng)、充放氣系統(tǒng)、水冷電極等連接。浸滲室內(nèi)安裝加熱室，控溫?zé)崤嫉取?

f．浸滲室設(shè)計可調(diào)節(jié)插針式液體浸入量反饋系統(tǒng)，可以定量控制浸入液體量。

3）材料

a.法蘭、罐體、罐蓋、罐底為 Q345R(罐體內(nèi)壁需經(jīng)拋光處理) b．動圈為 16Mn 鍛件 c.其它為 Q235B

4）爐體設(shè)有安全閥，當(dāng)爐內(nèi)氣壓超壓時自動泄放，保證爐體安全。

5）預(yù)熱室熔化液體浸滲到浸滲室內(nèi)工件上，然后通入高壓氬氣（比如 8MPa），使金屬液體充分進入工件內(nèi)部。

6）高壓氣體通入及作用到金屬液體的時間盡量短。

 3 空壓力浸滲系統(tǒng)加熱室

1）加熱室分為兩套，一套安裝在預(yù)熱室，一套安裝在浸滲室。立式圓筒型結(jié)構(gòu)，框架為不銹鋼材質(zhì)，通過調(diào)整架固定于爐體內(nèi)壁，考慮熱膨脹，使加熱室便于維護和更換。

2）保溫層采用硬質(zhì)石墨氈加軟質(zhì)石墨氈符合結(jié)構(gòu)。

3）絕緣件采用特殊設(shè)計的 99 陶瓷件，陶瓷件為異形陶瓷件，聯(lián)結(jié)合理，易于拆卸、重裝。

4）預(yù)熱室采用石墨加熱元件，用于工件預(yù)熱，金屬的熔化；浸滲室采用石墨加熱元件，用于將預(yù)熱室熔化的金屬液體在加壓時達到所需溫度。

5）每個加熱室都安裝 1 支雙芯鎢錸型熱電偶，其中 1 路用于實時控制反饋，另 1 路用于監(jiān)測備用。

6）其中引入電極為專門設(shè)計的紫銅水冷電極。

7）坩堝托架采用高強石墨制做，支架強度好，穩(wěn)定性高，在整個工作范圍內(nèi)承受最大載荷、及偏心偏重?zé)o變形。

8）預(yù)熱室坩堝采用石墨坩堝（或鎂砂坩堝）。

9）浸滲室坩堝（用戶自備）外配備不銹鋼保護殼，防止溶液滲漏。

4 氣壓浸滲裝置傳動系統(tǒng)：

爐外下蓋升降傳動系統(tǒng)由螺旋升降機、直線滑軌等組成。下爐蓋的升降由電動減速機驅(qū)動螺旋升降機沿直線滑軌平穩(wěn)實現(xiàn)，在各動作節(jié)點位置均設(shè)置位置傳感器及限位措施，保障動作安全、平穩(wěn)、可靠。

1）選用英國力姆泰克的螺旋升降機，適于承載大的場合。

2）意大利 ROSS 品牌轉(zhuǎn)向器，采用圓弧齒轉(zhuǎn)向裝置，接觸面平滑無沖擊，噪音小。

3）采用膜片式彈性聯(lián)軸器，傳動力矩大，不丟轉(zhuǎn)，升降過程中由一臺減速機帶動同步性好。

4）配有印度戈拉公司生產(chǎn)的碟簧，在升降過程中具有良好的緩沖能力。

5）配有臺灣上銀生產(chǎn)的直線滑軌副，升降過程中不會出現(xiàn)跑偏，抖動、卡塞的情況。

6）升降運動均采用低輸出轉(zhuǎn)速的減速機，運行過程平穩(wěn)可靠，無沖擊，定位精確。

5 氣壓浸滲裝置真空系統(tǒng)：

1）真空機組由三級系統(tǒng)組成，分別為旋片泵、羅茨泵和擴散泵，防揮發(fā)氣氛可拆卸捕集器，高真空高壓隔離閥、波紋管、電磁放氣閥、管路等組成，浸滲室抽真空時間要短，能在 15min 內(nèi)抽到工作真空度。

2）真空閥門均采用氣動閥。該閥門的開啟與閉合均由 PLC 控制，且聯(lián)動互鎖，斷電時閥門自動關(guān)閉以保證爐內(nèi)真空度，避免工件氧化。為方便真空檢漏，在真空管路上設(shè)置有真空測量接口。

3）真空測量采用數(shù)顯真空計及配套規(guī)管，該真空計可以實現(xiàn)測量過程中的量程自動轉(zhuǎn)換和超程保護，并可通過 PLC 設(shè)定接點控制、數(shù)據(jù)輸出、故障報警等多種功能。

4）泵排氣口加裝尾氣過濾器。  

6 氣壓浸滲裝置充放氣系統(tǒng)：

1）包括各個充氣閥門（自動、手動）及管路附件等，并且充氣壓力可調(diào)，可實現(xiàn)快充。

2）出爐前需打開放氣閥卸壓，然后抽真空，松開齒式鎖緊圈，再向爐內(nèi)充入氣體與大氣壓平衡方可打開爐蓋，取出工件或更換坩堝。

3）氣源系統(tǒng)提供 35MPa 鋼瓶 2 瓶，預(yù)留 2 個氣瓶接口。

 7 氣動系統(tǒng)：

采用空壓機提供壓縮空氣，經(jīng)氣動三聯(lián)件處理后用于各個氣動閥門的動力供給工作。采用進口過濾器、減壓閥、油霧器、壓力表、電磁換向閥、氣動接頭、氣動管路等。

8 水冷系統(tǒng)

1）用于爐殼、水冷電極、真空機組等部位的冷卻，由分水裝置、聯(lián)接管道構(gòu)成水冷卻系統(tǒng)。

2）分水裝置設(shè)有進回水管、閥門及電接點壓力計，電接點壓力計及各路水溫、水流監(jiān)測與控制部分組成供水欠壓聯(lián)鎖保護系統(tǒng)，達到了保護設(shè)備有效運行

的目的。

3）系統(tǒng)配備自來水應(yīng)急接口，如電源突然非正常斷電可保證水循環(huán)以小流量繼續(xù)進行。

4）水冷系統(tǒng)應(yīng)接入應(yīng)急水系統(tǒng)，市電停供時可啟動，用來降溫。

5）采用閉式冷卻塔供水。

9 氣壓浸滲裝置電控系統(tǒng)

1）主要功能

電控系統(tǒng)由可編程控制器 PLC、溫控儀、觸摸屏、晶閘管調(diào)壓器、真空計、電壓電流表、直流穩(wěn)壓電源、空開、接觸器、繼電器、按鈕、指示燈等組成，以實現(xiàn)供電、控制、記錄、監(jiān)視、報警保護功能。系統(tǒng)以 PLC 為運算控制核心，對設(shè)備的實時狀態(tài)進行監(jiān)測，操作人員通過工控機的輸入以及當(dāng)前狀態(tài)的判斷來產(chǎn)生輸出控制，直接控制由大量的繼電器執(zhí)行。控制系統(tǒng)可實現(xiàn)自動和手動兩種控制方式并能在線切換。系統(tǒng)配備完善的安全保護功能，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)異常狀況如水壓、溫度、真空、 充氣壓力等指標(biāo)或者某一部件出現(xiàn)異常，系統(tǒng)會在觸摸屏以及報警燈上同時發(fā)出報警，并在觸摸屏上詳細(xì)顯示當(dāng)前異常原因。設(shè)備在使用過程中有完善可靠的自鎖互鎖保護功能，保證設(shè)備不會因操作人員誤操作而發(fā)生事故，具體設(shè)定要求有：

a）對于溫度控制、冷卻水、工藝過程等均配有可靠的安全及報警裝置。

b）如電源突然非正常斷電，系統(tǒng)應(yīng)保證水循環(huán)繼續(xù)以小流量進行。

c）如電源突然非正常斷電，系統(tǒng)應(yīng)自動關(guān)閉真空閥等以保護爐腔環(huán)境。

d）當(dāng)爐溫達到超溫控制點時系統(tǒng)自動切斷爐子電源并報警。

e）浸滲罐體加熱過程中真空度不足時爐子自動報警。

f）預(yù)熱罐體內(nèi)氣壓超過設(shè)定值時，系統(tǒng)能夠自動卸壓保護。

g）浸滲罐體內(nèi)氣壓超過設(shè)定值時，系統(tǒng)能夠自動卸壓保護。

h）羅茨泵設(shè)起動壓強聯(lián)鎖。

i）各真空閥門系統(tǒng)等設(shè)相關(guān)安全聯(lián)鎖。

j）設(shè)總電源缺相的報警與安全聯(lián)鎖。

2）具體配置

a）低壓電器元件選用法國施耐德產(chǎn)品，性能可靠，使用壽命長。

b）控制系統(tǒng)采用德國西門子可編程控制器 S7 系列產(chǎn)品。可編程序控制器

(PLC)具有工作可靠、操作、維護簡單、擴展性強、集成度高等優(yōu)點，本系統(tǒng)采用了可編程序控制器可以使電氣系統(tǒng)的可靠性、過程自動化、設(shè)備集成化程度提高，減少了控制線路的連線，簡化了電氣原理圖，使設(shè)備的調(diào)試、檢修、維護變得更加簡單方便，并且通過預(yù)先編制的程序，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備工作過程中的手動、自動控制的切換，提高了設(shè)備運行過程中的安全性、可靠性。

c）溫控儀表為日本山武公司最新產(chǎn)品 SDC36 控溫儀表組成。溫控儀儀表精度等級 0.1 級，控溫精度±1℃，測量誤差小，帶有數(shù)字顯示及升溫 PID 控制及 PID 參數(shù)自動整定等功能，主控儀表同時設(shè)定存儲多條工藝曲線，可實現(xiàn)多段程序控溫，能夠?qū)崿F(xiàn)在線工藝參數(shù)修改及自動溫度跟蹤功能。溫控儀表分別對加熱室的溫區(qū)進行控溫，并保證了在加溫、保溫過程中爐室內(nèi)溫度的均勻性，提高了產(chǎn)品的加工質(zhì)量。

d）操作系統(tǒng)，選用德國西門子的觸摸屏，彩色顯示，含通訊接口。用于各個儀表的實時通訊，對真空度或溫度進行記錄、存儲、操控，進行人機對話。并將工藝控制參數(shù)、工藝升溫曲線參數(shù)、溫度監(jiān)視功能都集中在觸摸屏上進行統(tǒng) 一、集中的進行設(shè)置、顯示和監(jiān)視，使設(shè)備的設(shè)置和操作變的更加的方便、靈活。安裝控制組態(tài)軟件，組態(tài)軟件選用力控或 MCGS,通過組態(tài)軟件可完成設(shè)備的功能控制，且組態(tài)軟件備用網(wǎng)絡(luò)接口，將來可進行現(xiàn)場總線式的連接控制。

e）每個加熱室內(nèi)熱電偶均采用一支雙芯 K 型熱電偶，1 路主要控溫，1 路備用監(jiān)測使用，浸滲室設(shè)置一支軟體工件偶。

f）晶閘管調(diào)壓器選用張家港四通或中亞調(diào)壓器，具有可靠性高，操作簡單、維護方便等特點，本系統(tǒng)通過晶閘管調(diào)壓器輸出低電壓、大電流的加熱電源，提高設(shè)備運行效率，保證了操作人員的人身安全。

g）控制柜內(nèi)有冷卻系統(tǒng)，且具有防震功能，保證設(shè)備能夠長期穩(wěn)定運行。

10 真空壓力浸滲系統(tǒng)/氣壓浸滲裝置安全及報警裝置

安全及報警系統(tǒng)的設(shè)計充分考慮設(shè)備及操作工藝，符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)、真空設(shè)備行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及 IEC 標(biāo)準(zhǔn)，做到預(yù)警、強制保護、及時處理，最大限度的保障設(shè)備和操作人員的安全。

1）對于溫度控制、冷卻水、工藝過程等均配有可靠的安全及報警裝置。 2）如電源突然非正常斷電，應(yīng)人工啟動應(yīng)急水保證水循環(huán)繼續(xù)以小流量進行。 3）如電源突然非正常斷電，系統(tǒng)應(yīng)自動關(guān)閉真空閥等以保護爐腔環(huán)境。 4）當(dāng)爐溫達到超溫控制點時系統(tǒng)自動切斷爐子電源并報警。 5）爐體加熱過程中真空度不足時爐子自動報警。 6）預(yù)熱罐體內(nèi)氣壓超過設(shè)定值時，系統(tǒng)能夠自動卸壓保護。 7）浸滲罐體內(nèi)氣壓超過設(shè)定值時，系統(tǒng)能夠自動卸壓保護。 8）羅茨泵設(shè)起動壓強聯(lián)鎖。 9）各真空閥門系統(tǒng)等設(shè)相關(guān)安全聯(lián)鎖。 10）設(shè)總電源缺相的報警與安全聯(lián)鎖。 11）設(shè)總進水缺水的報警與安全聯(lián)鎖。 12）爐體上設(shè)有安全閥，爐內(nèi)超壓處動泄壓排放。 13）傳動各位置設(shè)有到位置傳感器，防止跑偏。 14）設(shè)有齒式鎖緊圈防止下爐蓋意外掉落。 15）鎖緊圈與爐體之間設(shè)有氣動安全鎖緊，防止誤操作。 16）關(guān)鍵氣動部件配自封式雙電控電磁閥，防止氣壓不穩(wěn)。

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