2018-01-19
宋景龍 孟麗 劉曉偉 趙燕平
北京華翔電爐技術有限責任公司 北京 100076
一、概論
目前(qian)真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)爐主(zhu)要以真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)油(you)淬(cui)(cui)(cui)和(he)真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)氣淬(cui)(cui)(cui)為主(zhu)，它們各(ge)有其優缺點：從淬(cui)(cui)(cui)火(huo)后(hou)的表面(mian)質量看，真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)油(you)淬(cui)(cui)(cui)比真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)氣淬(cui)(cui)(cui)光亮度低20%~30%，而(er)且要進行清洗，從淬(cui)(cui)(cui)火(huo)后(hou)工件力學(xue)性能看，高速鋼工具經(jing)過真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)油(you)淬(cui)(cui)(cui)后(hou)在工件表面(mian)形成(cheng)一(yi)個由(you)殘余(yu)奧氏體和(he)碳(tan)化(hua)物(wu)組(zu)成(cheng)的白(bai)亮層，經(jing)x射(she)線結構分(fen)析證明：白(bai)亮層是(shi)由(you)大量復合碳(tan)化(hua)物(wu)和(he)殘余(yu)奧氏體組(zu)成(cheng)，形成(cheng)碳(tan)化(hua)物(wu)的碳(tan)不是(shi)來自(zi)于爐內的殘存氣氛(fen)，而(er)是(shi)來自(zi)淬(cui)(cui)(cui)火(huo)油(you)。
為(wei)克服真(zhen)(zhen)空(kong)油淬的(de)(de)不足，我(wo)們(men)對國內外(wai)在真(zhen)(zhen)空(kong)氣淬方面進行了大量(liang)(liang)而深入(ru)的(de)(de)研究，對真(zhen)(zhen)空(kong)氣淬的(de)(de)機理(li)、特性(xing)和影(ying)響(xiang)因(yin)素有了深入(ru)的(de)(de)理(li)解。影(ying)響(xiang)真(zhen)(zhen)空(kong)氣淬冷(leng)卻(que)(que)(que)能(neng)力(li)(li)(li)的(de)(de)因(yin)素有三，一是淬火(huo)氣體的(de)(de)種類(lei)，冷(leng)卻(que)(que)(que)能(neng)力(li)(li)(li)從高到低(di)依次是：H2、He、N2、Ar；二是淬火(huo)時充(chong)氣的(de)(de)壓力(li)(li)(li)，充(chong)氣壓力(li)(li)(li)越(yue)高，真(zhen)(zhen)空(kong)爐的(de)(de)冷(leng)卻(que)(que)(que)能(neng)力(li)(li)(li)越(yue)強(qiang)，但當壓力(li)(li)(li)增高到一定程度后其影(ying)響(xiang)減弱；三是通(tong)過(guo)工件的(de)(de)傳熱介(jie)質的(de)(de)流量(liang)(liang)，通(tong)過(guo)工件的(de)(de)流量(liang)(liang)越(yue)大，真(zhen)(zhen)空(kong)爐的(de)(de)冷(leng)卻(que)(que)(que)能(neng)力(li)(li)(li)越(yue)強(qiang)，另外(wai)通(tong)過(guo)爐料(liao)的(de)(de)氣流分布以及流過(guo)工件加熱氣體的(de)(de)再冷(leng)卻(que)(que)(que)，亦(yi)對高壓氣體淬火(huo)的(de)(de)冷(leng)卻(que)(que)(que)效果有影(ying)響(xiang)。
在生產應(ying)用(yong)中(zhong)(zhong)，低合金(jin)鋼(gang)淬(cui)(cui)火(huo)件、大(da)尺寸(cun)的(de)模(mo)具(ju)和(he)軸類(lei)、高密集裝載工件，5~6bar的(de)真空高壓氣冷淬(cui)(cui)火(huo)仍顯(xian)不足。以生產大(da)型(xing)模(mo)具(ju)的(de)客戶為(wei)(wei)了提高產品(pin)質量(liang)，需要更快冷卻速度的(de)淬(cui)(cui)火(huo)爐，為(wei)(wei)此，華(hua)翔公司技(ji)術(shu)部宋景龍主持(chi)研發了10bar高壓高流率(lv)的(de)HZQL-450立式氣淬(cui)(cui)真空爐，其中(zhong)(zhong)采用(yong)多(duo)項(xiang)國家先進專利技(ji)術(shu)。裝爐量(liang)能夠達(da)到2500kg。滿足了客戶對于(yu)大(da)型(xing)模(mo)具(ju)的(de)淬(cui)(cui)火(huo)技(ji)術(shu)要求。
本高壓(ya)氣(qi)淬真(zhen)空爐(lu)具有結構緊湊、爐(lu)溫均勻性好(hao)、冷(leng)卻均勻、高壓(ya)氣(qi)淬效果好(hao)等(deng)特點， 其主要(yao)性能指標和技(ji)術參數如表一：
表(biao)一 HZQL-450立(li)式(shi)高(gao)壓氣(qi)淬(cui)真空爐(lu)技術(shu)參數
二、真空爐的組成及性能介紹
HZQL-450立式(shi)高壓(ya)氣(qi)(qi)淬真空爐(lu)主(zhu)要由設(she)(she)備主(zhu)體、升降機構、水冷系(xi)(xi)統(tong)、充氣(qi)(qi)系(xi)(xi)統(tong)、真空機組、氣(qi)(qi)動系(xi)(xi)統(tong)、電氣(qi)(qi)系(xi)(xi)統(tong)、液壓(ya)系(xi)(xi)統(tong)等組成。設(she)(she)備主(zhu)體如(ru)圖一所示，其整體布局合(he)理，運(yun)行安全(quan)可靠，外形獨特(te)美觀。
1.真空爐主體 2.爐架 3.升降機構 4.水冷系統 5.充氣系統 6.真空機組 7.氣動系統 8.電氣系統 9.液壓系統
圖一(yi). HZQL-450立式高壓(ya)氣淬真空爐(lu)示(shi)意圖
(一)殼體
爐體由(you)雙層(ceng)鋼(gang)板(ban)構(gou)成(cheng)套型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)立式圓筒結(jie)構(gou)，套內(nei)通(tong)入冷卻水，兩端與(yu)法(fa)蘭焊接而成(cheng)。這(zhe)種爐殼結(jie)構(gou)強度高(gao)、易加(jia)工(gong)、焊縫少(shao)、節省材(cai)料。爐體內(nei)壁刷有低放氣率、防銹的(de)(de)(de)(de)(de)(de)、耐高(gao)溫的(de)(de)(de)(de)(de)(de)聚四(si)氟(fu)涂層(ceng)，能夠適應溫度及壓力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)急劇(ju)變化。爐體上設有用于(yu)加(jia)熱的(de)(de)(de)(de)(de)(de)水冷電(dian)極接口(kou)、熱電(dian)偶接口(kou)（可(ke)根據客戶(hu)要求(qiu)配置(zhi)相應數(shu)量的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱電(dian)偶接口(kou)以(yi)保證加(jia)熱室的(de)(de)(de)(de)(de)(de)爐溫均勻性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)溫精確和安全性）以(yi)及便與(yu)起吊安裝用的(de)(de)(de)(de)(de)(de)吊耳。另外還有真(zhen)空管路、放氣閥等接口(kou)以(yi)及用于(yu)觀(guan)(guan)察(cha)室內(nei)情況的(de)(de)(de)(de)(de)(de)觀(guan)(guan)察(cha)窗。且各個部件的(de)(de)(de)(de)(de)(de)連接處都有可(ke)靠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)真(zhen)空密(mi)封。
(二)加熱元件及隔熱屏
加熱室形狀為(wei)圓(yuan)筒形，由加熱元(yuan)件和隔熱屏組成。加熱元(yuan)件為(wei)石(shi)(shi)墨板(ban)材，加熱最高(gao)溫(wen)度可達到1320℃。采用(yong)(yong)三角形接(jie)(jie)法(fa)，沿加熱區圓(yuan)周均勻(yun)分布，以提供良好的(de)(de)爐(lu)(lu)溫(wen)均勻(yun)性。多(duo)塊石(shi)(shi)墨板(ban)材搭接(jie)(jie)不但保證了加溫(wen)迅(xun)速，長期使(shi)用(yong)(yong)不易(yi)因高(gao)溫(wen)產生變(bian)形，而(er)且拆卸(xie)方便(bian)易(yi)于維修。目前，真空爐(lu)(lu)中的(de)(de)絕緣(yuan)(yuan)裝置(zhi)的(de)(de)導(dao)電(dian)桿上采用(yong)(yong)普通(tong)結構(gou)瓷(ci)(ci)(ci)墊(dian)，由于爐(lu)(lu)體內有很多(duo)粉(fen)塵，容易(yi)覆(fu)蓋在(zai)瓷(ci)(ci)(ci)墊(dian)上，污染瓷(ci)(ci)(ci)墊(dian)，生產幾爐(lu)(lu)產品后，瓷(ci)(ci)(ci)墊(dian)開(kai)始變(bian)的(de)(de)導(dao)電(dian)，瓷(ci)(ci)(ci)墊(dian)絕緣(yuan)(yuan)失效。華(hua)翔真空專利陶瓷(ci)(ci)(ci)絕緣(yuan)(yuan)結構(gou)（真空爐(lu)(lu)加熱絕緣(yuan)(yuan)機構(gou)專利號：ZL.2011.2.0463347.1，發明人(ren)：宋(song)景龍）克服了瓷(ci)(ci)(ci)墊(dian)易(yi)變(bian)導(dao)電(dian)等(deng)不足，結構(gou)簡單(dan)且實用(yong)(yong)，方便(bian)操(cao)作。
水冷電極與爐室(shi)內電熱元件(jian)相連，通(tong)過爐殼(ke)時采用真空橡(xiang)膠圈密(mi)封。通(tong)水的(de)目(mu)的(de)是防止溫度(du)過高，燒壞(huai)密(mi)封圈。電極采用大(da)面(mian)積紫銅制造，能夠保證(zheng)電流密(mi)度(du)盡量小(xiao)且拆卸方便。
隔熱屏(ping)為兩層石墨(mo)硬氈和三層軟氈組成的圓形結(jie)構，保(bao)溫效果好，使用壽命長。石墨(mo)硬氈分瓣搭接并用鉬(mu)螺(luo)栓固定在加(jia)熱室框(kuang)架(jia)上。加(jia)熱室框(kuang)架(jia)做加(jia)固處理，保(bao)證工(gong)作時不變(bian)形。且設(she)有觀(guan)察(cha)孔便于觀(guan)察(cha)室內工(gong)作狀態。
測溫元件(jian)采(cai)用(yong)“S”偶(ou)和工件(jian)偶(ou)進行(xing)測溫。在1300攝氏度以(yi)下用(yong)“S”偶(ou)，在1000攝氏度以(yi)下用(yong)工件(jian)偶(ou)跟蹤(zong)工作溫度變化。
(三)氣淬循環系統及充氣系統
氣淬循環系統位于殼體上方，由處于密封狀態下的風機機組、熱交換器、內置風道裝置及噴嘴組成。風冷用電機功率315kw，連接有離心葉輪，轉速可達到3000r/min，可實現快速啟動。
內(nei)置風道上出(chu)口(kou)端布置著風向強(qiang)(qiang)制導流(liu)板(ban)，可保證氣(qi)(qi)流(liu)均(jun)勻、高(gao)速噴(pen)吹于料筐(kuang)內(nei)的各個(ge)工件(jian)，設(she)計(ji)速度達(da)到(dao)20m/s，高(gao)速氣(qi)(qi)流(liu)將高(gao)溫工件(jian)的熱(re)量強(qiang)(qiang)力噴(pen)出(chu)，并通過熱(re)交換器進行熱(re)量交換，冷卻后的氣(qi)(qi)體又被離心葉輪再(zai)次高(gao)速噴(pen)出(chu)，形成一個(ge)循環(huan)回路。
熱交(jiao)換(huan)器由帶翅片的(de)(de)全(quan)銅管(guan)制作，換(huan)熱面(mian)積大，冷(leng)卻快，效(xiao)(xiao)率高(gao)(gao)。可以(yi)實現氣體(ti)的(de)(de)快速冷(leng)卻。24根通(tong)風(feng)管(guan)沿圓周均勻分布(bu)且每根上布(bu)有5個(ge)噴(pen)(pen)(pen)(pen)嘴共計120個(ge)噴(pen)(pen)(pen)(pen)嘴對工件(jian)(jian)360度范圍內噴(pen)(pen)(pen)(pen)射(she)冷(leng)卻。傳統(tong)氣淬結構由噴(pen)(pen)(pen)(pen)嘴直接吹(chui)出高(gao)(gao)壓氣體(ti)，易使(shi)工件(jian)(jian)變形(xing)大，華翔真(zhen)空專(zhuan)利(li)噴(pen)(pen)(pen)(pen)嘴裝置（用于真(zhen)空氣淬爐(lu)的(de)(de)噴(pen)(pen)(pen)(pen)嘴裝置專(zhuan)利(li)號：ZL.2011.2.0463374.1，發明人：宋景龍）可以(yi)使(shi)氣體(ti)從四周噴(pen)(pen)(pen)(pen)出，有效(xiao)(xiao)防止了直接吹(chui)向(xiang)工件(jian)(jian)引起變形(xing)大的(de)(de)問題。
高純氮氣儲氣罐連通的管路上裝有壓力傳感器、安全控制閥、電磁氣動蝶閥等配置，根據熱處理工藝壓力的要求完成工件淬火的氣體快速充入及淬火完成后氣體的排出。充氣壓強最高可達到10bar。
真空爐(lu)中(zhong)的(de)(de)(de)充(chong)(chong)氣(qi)(qi)冷(leng)卻(que)技(ji)術是決定熱處理(li)質量的(de)(de)(de)關鍵技(ji)術，為了(le)實現零件(jian)淬(cui)火時(shi)的(de)(de)(de)快速充(chong)(chong)氣(qi)(qi)，配備了(le)2.5Mpa，13.5M3的(de)(de)(de)儲(chu)氣(qi)(qi)罐(guan)、充(chong)(chong)氣(qi)(qi)閥(fa)和(he)管路組成(cheng)的(de)(de)(de)空氣(qi)(qi)系統。爐(lu)體內的(de)(de)(de)壓力值由電接點(dian)真空壓力表控制和(he)指示，大口徑(jing)充(chong)(chong)氣(qi)(qi)裝(zhuang)置可使真空爐(lu)在很(hen)短時(shi)間內獲得(de)工藝(yi)要(yao)求的(de)(de)(de)充(chong)(chong)氣(qi)(qi)壓力，保證工件(jian)淬(cui)火處理(li)的(de)(de)(de)冷(leng)卻(que)速度，大大提高了(le)工件(jian)的(de)(de)(de)淬(cui)火冷(leng)卻(que)能力，而且(qie)拓寬了(le)真空淬(cui)火工藝(yi)的(de)(de)(de)應用領域。
(四)爐臺升降及旋轉機構
1.絲杠 2.升降座 3.支座 4.爐門 5.支架
圖二(er). 爐臺升降及旋(xuan)轉(zhuan)機構
爐(lu)(lu)(lu)臺升(sheng)降(jiang)及旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)機(ji)構如圖二所示：爐(lu)(lu)(lu)門位(wei)于爐(lu)(lu)(lu)體的(de)下部，爐(lu)(lu)(lu)床及爐(lu)(lu)(lu)門的(de)隔熱屏均安裝在(zai)(zai)爐(lu)(lu)(lu)門上(shang)。爐(lu)(lu)(lu)門采用電機(ji)驅動(dong)絲(si)杠進行升(sheng)降(jiang)；爐(lu)(lu)(lu)門的(de)行走(zou)由(you)(you)電機(ji)通過(guo)減速機(ji)進行驅動(dong)，操作(zuo)簡單，安全可靠；并(bing)(bing)有相應的(de)行程開(kai)關對爐(lu)(lu)(lu)蓋小車的(de)升(sheng)降(jiang)位(wei)置和水平運行位(wei)置進行控(kong)制。傳統(tong)真(zhen)空爐(lu)(lu)(lu)工(gong)(gong)件(jian)(jian)(jian)的(de)加(jia)熱方(fang)式是工(gong)(gong)件(jian)(jian)(jian)固定不動(dong)放(fang)在(zai)(zai)料(liao)(liao)盤上(shang)，料(liao)(liao)筐內工(gong)(gong)件(jian)(jian)(jian)容(rong)易(yi)受熱不均勻產生(sheng)變形(xing)。華翔真(zhen)空克服現(xian)有技術中的(de)缺點，提(ti)供(gong)了一種(zhong)料(liao)(liao)盤旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)裝置（此(ci)種(zhong)料(liao)(liao)盤旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)機(ji)構由(you)(you)宋(song)景龍設計(ji)，已申(shen)請專利技術），把工(gong)(gong)件(jian)(jian)(jian)直接放(fang)在(zai)(zai)料(liao)(liao)盤上(shang)隨之(zhi)旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)，并(bing)(bing)附帶(dai)對旋(xuan)轉(zhuan)(zhuan)工(gong)(gong)件(jian)(jian)(jian)測溫裝置。保證(zheng)了工(gong)(gong)件(jian)(jian)(jian)的(de)加(jia)熱均勻，防止(zhi)受熱不均產生(sheng)變形(xing)。并(bing)(bing)且能實(shi)時(shi)監測、記錄料(liao)(liao)筐內工(gong)(gong)件(jian)(jian)(jian)的(de)溫度。
熱(re)處(chu)(chu)理(li)實例：材料為H13鋼，工件簡圖(tu)及工件處(chu)(chu)理(li)后(hou)(hou)的變(bian)形量如(ru)圖(tu)三所(suo)示，加熱(re)溫(wen)度1030℃,5×105Pa氣冷。裝爐垂直擺放(fang)，處(chu)(chu)理(li)后(hou)(hou)變(bian)形量如(ru)圖(tu)三所(suo)示，用料臺旋轉(zhuan)法(fa)處(chu)(chu)理(li)的結果是工件圓度偏差量平(ping)均為6.5μm,。而料臺不旋轉(zhuan)法(fa)處(chu)(chu)理(li)的圓度偏差量平(ping)均為19.5μm，回(hui)火(huo)后(hou)(hou)此值變(bian)化不大(da)，硬度均能達到48~52HRC。
圖三. 工件的(de)形狀及真空(kong)氣淬后的(de)變形量(liang)
爐體與爐蓋之間的密封，采用橡膠密封圈，并用鎖圈保證負壓的密封及爐蓋和工件的重量支撐。鎖圈的的啟閉采用液壓方式，操作簡單，安全可靠。
爐床(chuang)支(zhi)(zhi)(zhi)撐在爐體上的爐床(chuang)支(zhi)(zhi)(zhi)座上，采用(yong)(yong)八爪式結構如圖二所示，能(neng)夠(gou)保證爐床(chuang)支(zhi)(zhi)(zhi)座轉動時料(liao)筐的穩定。爐床(chuang)上安有使之與工件絕緣隔離的氧化鋁隔條，防止工件受污染。華翔真空采用(yong)(yong)了一種(zhong)爐床(chuang)支(zhi)(zhi)(zhi)柱可調節裝置（由(you)宋景龍設計，已申請專利技術(shu)），克服了以往爐床(chuang)支(zhi)(zhi)(zhi)柱不可以進行(xing)精準調節等不足，結構簡(jian)單且實(shi)用(yong)(yong)，方便(bian)操作。
(五)真空系統
真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)機組(zu)由兩套羅茨泵和滑閥泵、真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)管(guan)(guan)路、真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)蝶閥、電磁閥、真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)壓(ya)力(li)表、真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)規管(guan)(guan)、真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)繼電器組(zu)成(cheng)，確(que)保(bao)極限真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)度能(neng)(neng)達到4×10-1Pa，工(gong)(gong)作真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)度5 Pa，壓(ya)升率≤0.5Pa/h。在泵的(de)(de)選擇上對容(rong)器的(de)(de)容(rong)積具有充分準備，保(bao)證了迅速抽空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)時(shi)間。且即使其(qi)中(zhong)一臺(tai)真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)泵出現(xian)故障另一組(zu)真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)泵也能(neng)(neng)照(zhao)常工(gong)(gong)作，不影響客戶生產。所有閥由電/氣(qi)自動(dong)程序實施(shi)控(kong)制且聯動(dong)互鎖，斷(duan)電時(shi)閥門自動(dong)關(guan)閉以保(bao)持爐內壓(ya)力(li)狀(zhuang)態(tai)。真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)管(guan)(guan)路采用(yong)氣(qi)流流態(tai)優化設(she)計理論，阻力(li)極小(xiao)，管(guan)(guan)路短且緊湊。此外，在真(zhen)(zhen)空(kong)(kong)(kong)(kong)(kong)管(guan)(guan)路中(zhong)還采用(yong)了傳遞扭動(dong)或者(zhe)擺(bai)動(dong)的(de)(de)不銹鋼波紋管(guan)(guan)密封結構，能(neng)(neng)夠(gou)有效減(jian)少振動(dong)。
目前常規(gui)真(zhen)空(kong)爐上(shang)真(zhen)空(kong)規(gui)管(guan)(guan)直接與爐體接管(guan)(guan)相通，爐體內(nei)有粉塵或者處于高(gao)壓狀態(tai)時對真(zhen)空(kong)規(gui)管(guan)(guan)造成污染，造成真(zhen)空(kong)規(gui)管(guan)(guan)的失靈或損壞(huai)。華翔(xiang)真(zhen)空(kong)采用(yong)了(le)真(zhen)空(kong)規(gui)管(guan)(guan)保(bao)護裝(zhuang)置（專利號：ZL.2011.0463349.0，發明人：宋景龍(long)），能夠有效的保(bao)護真(zhen)空(kong)規(gui)管(guan)(guan)，防止其損壞(huai)。
(六)水冷系統
水(shui)冷(leng)卻(que)系統為封閉式進、回水(shui)方(fang)式，由(you)不銹鋼截止(zhi)閥(fa)、電(dian)(dian)接(jie)點壓力表(biao)、管(guan)路(lu)、水(shui)流(liu)顯示(shi)器等(deng)組成。用于對殼體、電(dian)(dian)機(ji)罩、水(shui)冷(leng)電(dian)(dian)極等(deng)設(she)(she)備(bei)機(ji)構(gou)的冷(leng)卻(que)，保(bao)證設(she)(she)備(bei)溫度正(zheng)常(chang)，延長設(she)(she)備(bei)使用壽命。進水(shui)管(guan)預留(liu)消防水(shui)接(jie)口(kou)，增加(jia)(jia)(jia)三通(tong)和(he)截止(zhi)閥(fa)。外循環水(shui)管(guan)布置整齊美觀，每(mei)根水(shui)管(guan)上皆有水(shui)路(lu)標識，便(bian)于維修。為了保(bao)證標準的水(shui)流(liu)量，一個水(shui)流(liu)閉鎖裝置安(an)設(she)(she)于明(ming)顯位置，當開關正(zheng)常(chang)工作時(shi)，電(dian)(dian)流(liu)施加(jia)(jia)(jia)與加(jia)(jia)(jia)熱元(yuan)件(jian)上，爐(lu)子工作，如果水(shui)流(liu)斷(duan)流(liu)大于5s，在工作溫度下工作的爐(lu)子電(dian)(dian)源切斷(duan)加(jia)(jia)(jia)熱元(yuan)件(jian)。
(七)供電及控制系統
HZQL-450立式氣淬真(zhen)空爐(lu)電(dian)氣控(kong)(kong)制系統由調壓器、可(ke)控(kong)(kong)硅(gui)和微處理機組成的溫度可(ke)編(bian)程(cheng)序控(kong)(kong)制和由PLC組成的機械動作(zuo)可(ke)編(bian)程(cheng)序控(kong)(kong)制兩部(bu)分組成，可(ke)實(shi)現自動化(hua)程(cheng)序操(cao)作(zuo)，并兼有手動操(cao)作(zuo)功(gong)能。
主、從表采用英國歐陸公司生產的2604智能化溫度控制儀，控溫精度+\-0.1%，可存儲50條工藝曲線，每條曲線20段，多組PID參數，并有PID參數自整定功能。并帶有RS232接口，可與外部設備進行通信。
采用CP1E可編(bian)程(cheng)序(xu)控(kong)制器(qi)（日本(ben)歐姆(mu)龍），實現(xian)操(cao)作過程(cheng)自(zi)動(dong)(dong)控(kong)制。機械(xie)動(dong)(dong)作及熱處理(li)工(gong)藝(yi)所要(yao)求的(de)充氣、超(chao)壓放氣、水壓、真空系統的(de)各(ge)個閥門的(de)控(kong)制信號全(quan)(quan)部(bu)由PLC完(wan)(wan)成(cheng)(cheng)，自(zi)動(dong)(dong)化(hua)程(cheng)度高(gao)，并有故障(zhang)自(zi)診(zhen)和監(jian)視(shi)功(gong)(gong)能(neng)。系統除了具(ju)備全(quan)(quan)部(bu)操(cao)作過程(cheng)完(wan)(wan)全(quan)(quan)自(zi)動(dong)(dong)功(gong)(gong)能(neng)外，還具(ju)備了手動(dong)(dong)操(cao)作功(gong)(gong)能(neng)，以(yi)便操(cao)作者逐步(bu)(bu)操(cao)作完(wan)(wan)成(cheng)(cheng)各(ge)個步(bu)(bu)驟(zou)。
采(cai)用(yong)大(da)電(dian)(dian)流、低電(dian)(dian)壓(ya)供電(dian)(dian)方式，使(shi)用(yong)可控硅調壓(ya)器與智能化控溫(wen)儀表(biao)配(pei)合，可實現溫(wen)度的連續調節。
記(ji)錄儀(yi)采用32通(tong)(tong)道DPR250寬幅(fu)有紙記(ji)錄儀(yi)（美國霍尼韋爾公(gong)司），具有溫(wen)度(du)(du)、壓強、時間的和(he)記(ji)錄功(gong)(gong)能(neng)。其(qi)精度(du)(du)等(deng)級(ji)為0.05級(ji)，采樣率(lv)20次/秒，走紙速(su)度(du)(du)和(he)表格模式可(ke)選(xuan)，具有報(bao)警(jing)功(gong)(gong)能(neng)。可(ke)通(tong)(tong)過(guo)U盤方便的轉(zhuan)移(yi)數據(ju)。可(ke)在電腦上觀看和(he)打印歷史數據(ju)。
測溫元件(jian)采用雙芯(xin)偶，一芯(xin)用于控制(zhi)溫度，一芯(xin)用于記錄和報警。
控(kong)制(zhi)(zhi)柜(ju)上(shang)設有大型控(kong)制(zhi)(zhi)模擬板(ban)(ban)。控(kong)制(zhi)(zhi)模擬板(ban)(ban)可(ke)(ke)(ke)直觀的顯示泵、閥門、風(feng)冷電(dian)機、液(ye)壓缸等工作狀態信息(xi)，并(bing)可(ke)(ke)(ke)通(tong)過有關按鈕進(jin)行手(shou)動操作。控(kong)制(zhi)(zhi)柜(ju)留有備用(yong)操作按鈕，平時可(ke)(ke)(ke)以(yi)鎖閉；計算機控(kong)制(zhi)(zhi)系統出現故(gu)障時可(ke)(ke)(ke)以(yi)啟用(yong)備用(yong)控(kong)制(zhi)(zhi)單(dan)元，避免耽擱生產。
具有超(chao)溫(wen)、過(guo)流、斷水、誤操作等聯鎖保護功(gong)能，并設有簡(jian)單(dan)(dan)故障(zhang)自診斷功(gong)能，能及時顯示故障(zhang)源并且(qie)有聲(sheng)光報警系統。從而使(shi)操作簡(jian)單(dan)(dan)、易學、易使(shi)，能使(shi)操作者很快的熟(shu)悉該設備(bei)的使(shi)用和維護。
采用觸摸屏(ping)控制(zhi)系統(tong),采用MCGS人機界面對整體設備的工(gong)況進行控制(zhi)和記(ji)錄。
a 多色彩清晰(xi)顯示，TFT高(gao)亮液(ye)晶顯示屏(ping)，美觀(guan)堅(jian)固的鋁合金結(jie)構具有良好的電磁屏(ping)蔽性(xing)。
b 模擬屏顯設備各部(bu)分的工作狀況和各項參數的數值。
c 觸摸(mo)屏功能：可通過觸摸(mo)屏上(shang)的(de)相應圖案來控制設備的(de)運行。
d 人(ren)機(ji)界面(mian)可(ke)實(shi)現顯(xian)示工藝(yi)的運行狀況，還(huan)可(ke)以配合(he)打(da)印機(ji)打(da)印出實(shi)時工況圖(tu)形。
三、結語
在(zai)(zai)國際(ji)上(shang)已(yi)普及5-6bar的(de)(de)(de)高(gao)(gao)壓(ya)氣(qi)(qi)淬(cui)(cui)(cui)爐，φ60mm的(de)(de)(de)高(gao)(gao)速(su)鋼在(zai)(zai)工業裝爐量(liang)下，用5-6bar的(de)(de)(de)高(gao)(gao)純氮(dan)氣(qi)(qi)冷卻(que)，可(ke)獲(huo)得64-65HRC的(de)(de)(de)硬度，熱(re)硬性(xing)良好。大(da)于(yu)(yu)5-6bar的(de)(de)(de)高(gao)(gao)壓(ya)氣(qi)(qi)淬(cui)(cui)(cui)已(yi)是當(dang)今高(gao)(gao)壓(ya)氣(qi)(qi)淬(cui)(cui)(cui)發(fa)展的(de)(de)(de)趨勢。目前，國際(ji)上(shang)出現了10-20bar的(de)(de)(de)氮(dan)氣(qi)(qi)或氮(dan)氣(qi)(qi)+氫(qing)氣(qi)(qi)的(de)(de)(de)混合氣(qi)(qi)淬(cui)(cui)(cui)技術，但(dan)該技術成(cheng)本(ben)高(gao)(gao)。采用氣(qi)(qi)體氮(dan)氣(qi)(qi)、氫(qing)氣(qi)(qi)回收(shou)技術可(ke)使成(cheng)本(ben)大(da)大(da)降低。美國MRF Inc（材料研究爐子公司(si)）是一家高(gao)(gao)溫(wen)控(kong)制(zhi)爐制(zhi)造廠家，該公司(si)研制(zhi)的(de)(de)(de)E2200型頂(ding)裝料立式高(gao)(gao)溫(wen)超高(gao)(gao)壓(ya)爐可(ke)用于(yu)(yu)工作壓(ya)力達10Mpa，充Ar或N2，溫(wen)度達2200℃。已(yi)投入(ru)生產運行(xing)，但(dan)其有(you)效加(jia)熱(re)區尺寸為φ450×600，無法應用于(yu)(yu)大(da)型工件的(de)(de)(de)真空熱(re)處理。
在國內我公司屬于真空(kong)熱(re)(re)處(chu)理(li)行(xing)業(ye)的領軍企業(ye)，φ1500×1500的加(jia)熱(re)(re)區(qu)尺寸(cun)有(you)效解決了(le)大型(xing)工件的真空(kong)熱(re)(re)處(chu)理(li)問題，填(tian)補了(le)國內大型(xing)高壓高溫(wen)氣淬爐的研(yan)究(jiu)空(kong)白。
10bar真空(kong)高(gao)(gao)(gao)壓(ya)氣(qi)(qi)淬(cui)爐能滿足大型(xing)(xing)壓(ya)鑄模具(ju)(ju)對(dui)熱處理的(de)質(zhi)量要(yao)求，但也存在問題和不足：10bar真空(kong)高(gao)(gao)(gao)壓(ya)氣(qi)(qi)淬(cui)爐由(you)于冷卻(que)加快，模具(ju)(ju)變形(xing)相(xiang)應也增大，如何(he)降低大型(xing)(xing)模具(ju)(ju)在高(gao)(gao)(gao)壓(ya)氣(qi)(qi)淬(cui)的(de)變形(xing)問題，還需要(yao)進一步分析研究。
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