真空压力浸渗装置

北京世纪森朗真空压力浸渗装置，适于用高端降温制冷材料制备，新材料研发，新工艺探索等等。合金浸渗、粉末冶金浸渗、铸件浸渗、新材料浸渗，真空压力浸渗系统，气压浸渗装置的设备：用于粉末冶金工件的金属压力浸渗处理。材料在真空状态下，排除内部孔隙内的气体，让孔隙处于真空状态，然后高温加热渗入剂，填充孔隙，然后再冷却固化完成。气压浸渗装置结构设计先进合理，且具备国内先进水平的可靠的自动化控制及监 控功能。设备的配套产品和功能元器件具有国际先进水平，能够适应长期、稳定、可靠的生产需求且设备的节能效果好。结构紧凑，操作简单，易于维护。

真空压力浸渗装置结构形式：

真空压力浸渗炉为单室式或双室立式形式，由预热室、浸渗室、传动系统、真空系统、平台系统、加压系统、充放气系统、气动系统、水冷系统等组成。

1 真空压力浸渗系统预热室

1）预热室炉体结构

a. 炉体采用哈壳式立式前开门结构,且为双层水冷夹套形式，内外壁采用碳钢制作，内壁需经抛光处理。

b. 炉体上设置测温接口、真空接口、电极接口、充放气接口等。

c. 炉门为双层水冷壁结构,内外壁均采碳钢制作，内壁需经抛光处理。门的开启采用电动推拉方式,炉门上有紫铜水冷电极,用于炉门温区供电。

d. 炉体与炉门之间采用梯形槽密封结构,密封圈容易更换，可保证真空炉的密封性能。

2）预热室操作过程

a. 先将预热室坩埚内的金属熔化为液态，真空下加热除气保障其无氧化、气孔等缺陷。

b.当液态金属达到所需温度后，气缸提拉开启坩埚底部密封塞，同时打开预热室与冷室之间的封闭阀门。当预热室一定量液体流到浸渗室后，坩埚塞复位关闭。阀门打开、液体流入浸渗室，到阀门关闭的时间尽量短，控制在 1min 以内，阀门开关要经久耐用，金属液体流道需方便更换。

2真空压力浸渗系统 浸渗室

1）浸渗室反应釜体设计和制作过程：

按照用户提出的真空压力浸渗罐体的结构、技术参数及《钢制压力容器GB150》进行设计。  

2）结构形式：

a. 容器设计为立式结构。

b. 罐盖采用液压开启结构，油缸选用具有缓冲功能的油缸，以保证开、关盖的平稳。

c. 罐盖为错齿法兰结构锁紧结构，错齿部位是机加工成形的。罐盖为液压开、合、松、紧，其返回信号是德国 P+F 接近开关。

d. 罐口采用唇形氟橡胶密封圈，既可以封真空也可以封压力，压力密封更可靠持久。

e. 浸渗罐体上设置控温接口、真空接口、充放气接口、电极接口等，通过各不同规格的真空接管及法兰与真空系统、充放气系统、水冷电极等连接。浸渗室内安装加热室，控温热偶等。

f．浸渗室设计可调节插针式液体浸入量反馈系统，可以定量控制浸入液体量。

3）材料

a.法兰、罐体、罐盖、罐底为 Q345R(罐体内壁需经抛光处理) b．动圈为 16Mn 锻件 c.其它为 Q235B

4）炉体设有安全阀，当炉内气压超压时自动泄放，保证炉体安全。

5）预热室熔化液体浸渗到浸渗室内工件上，然后通入高压氩气（比如 8MPa），使金属液体充分进入工件内部。

6）高压气体通入及作用到金属液体的时间尽量短。

 3 真空压力浸渗装置系统加热室

1）加热室分为两套，一套安装在预热室，一套安装在浸渗室。立式圆筒型结构，框架为不锈钢材质，通过调整架固定于炉体内壁，考虑热膨胀，使加热室便于维护和更换。

2）保温层采用硬质石墨毡加软质石墨毡符合结构。

3）绝缘件采用特殊设计的 99 陶瓷件，陶瓷件为异形陶瓷件，联结合理，易于拆卸、重装。

4）预热室采用石墨加热元件，用于工件预热，金属的熔化；浸渗室采用石墨加热元件，用于将预热室熔化的金属液体在加压时达到所需温度。

5）每个加热室都安装 1 支双芯钨铼型热电偶，其中 1 路用于实时控制反馈，另 1 路用于监测备用。

6）其中引入电极为专门设计的紫铜水冷电极。

7）坩埚托架采用高强石墨制做，支架强度好，稳定性高，在整个工作范围内承受最大载荷、及偏心偏重无变形。

8）预热室坩埚采用石墨坩埚（或镁砂坩埚）。

9）浸渗室坩埚（用户自备）外配备不锈钢保护壳，防止溶液渗漏。

4 气压浸渗装置传动系统：

炉外下盖升降传动系统由螺旋升降机、直线滑轨等组成。下炉盖的升降由电动减速机驱动螺旋升降机沿直线滑轨平稳实现，在各动作节点位置均设置位置传感器及限位措施，保障动作安全、平稳、可靠。

1）选用英国力姆泰克的螺旋升降机，适于承载大的场合。

2）意大利 ROSS 品牌转向器，采用圆弧齿转向装置，接触面平滑无冲击，噪音小。

3）采用膜片式弹性联轴器，传动力矩大，不丢转，升降过程中由一台减速机带动同步性好。

4）配有印度戈拉公司生产的碟簧，在升降过程中具有良好的缓冲能力。

5）配有台湾上银生产的直线滑轨副，升降过程中不会出现跑偏，抖动、卡塞的情况。

6）升降运动均采用低输出转速的减速机，运行过程平稳可靠，无冲击，定位精确。

5 气压浸渗装置真空系统：

1）真空机组由三级系统组成，分别为旋片泵、罗茨泵和扩散泵，防挥发气氛可拆卸捕集器，高真空高压隔离阀、波纹管、电磁放气阀、管路等组成，浸渗室抽真空时间要短，能在 15min 内抽到工作真空度。

2）真空阀门均采用气动阀。该阀门的开启与闭合均由 PLC 控制，且联动互锁，断电时阀门自动关闭以保证炉内真空度，避免工件氧化。为方便真空检漏，在真空管路上设置有真空测量接口。

3）真空测量采用数显真空计及配套规管，该真空计可以实现测量过程中的量程自动转换和超程保护，并可通过 PLC 设定接点控制、数据输出、故障报警等多种功能。

4）泵排气口加装尾气过滤器。  

6 气压浸渗装置充放气系统：

1）包括各个充气阀门（自动、手动）及管路附件等，并且充气压力可调，可实现快充。

2）出炉前需打开放气阀卸压，然后抽真空，松开齿式锁紧圈，再向炉内充入气体与大气压平衡方可打开炉盖，取出工件或更换坩埚。

3）气源系统提供 35MPa 钢瓶 2 瓶，预留 2 个气瓶接口。

 7 气动系统：

采用空压机提供压缩空气，经气动三联件处理后用于各个气动阀门的动力供给工作。采用进口过滤器、减压阀、油雾器、压力表、电磁换向阀、气动接头、气动管路等。

8 真空压力浸渗装置水冷系统

1）用于炉壳、水冷电极、真空机组等部位的冷却，由分水装置、联接管道构成水冷却系统。

2）分水装置设有进回水管、阀门及电接点压力计，电接点压力计及各路水温、水流监测与控制部分组成供水欠压联锁保护系统，达到了保护设备有效运行

的目的。

3）系统配备自来水应急接口，如电源突然非正常断电可保证水循环以小流量继续进行。

4）水冷系统应接入应急水系统，市电停供时可启动，用来降温。

5）采用闭式冷却塔供水。

9 气压浸渗装置电控系统

1）主要功能

电控系统由可编程控制器 PLC、温控仪、触摸屏、晶闸管调压器、真空计、电压电流表、直流稳压电源、空开、接触器、继电器、按钮、指示灯等组成，以实现供电、控制、记录、监视、报警保护功能。系统以 PLC 为运算控制核心，对设备的实时状态进行监测，操作人员通过工控机的输入以及当前状态的判断来产生输出控制，直接控制由大量的继电器执行。控制系统可实现自动和手动两种控制方式并能在线切换。系统配备完善的安全保护功能，当设备出现异常状况如水压、温度、真空、 充气压力等指标或者某一部件出现异常，系统会在触摸屏以及报警灯上同时发出报警，并在触摸屏上详细显示当前异常原因。设备在使用过程中有完善可靠的自锁互锁保护功能，保证设备不会因操作人员误操作而发生事故，具体设定要求有：

a）对于温度控制、冷却水、工艺过程等均配有可靠的安全及报警装置。

b）如电源突然非正常断电，系统应保证水循环继续以小流量进行。

c）如电源突然非正常断电，系统应自动关闭真空阀等以保护炉腔环境。

d）当炉温达到超温控制点时系统自动切断炉子电源并报警。

e）浸渗罐体加热过程中真空度不足时炉子自动报警。

f）预热罐体内气压超过设定值时，系统能够自动卸压保护。

g）浸渗罐体内气压超过设定值时，系统能够自动卸压保护。

h）泵设起动压强联锁。

i）各真空阀门系统等设相关安全联锁。

j）设总电源缺相的报警与安全联锁。

2）控制系统具体配置

a）低压电器元件选用法国施耐德产品，性能可靠，使用寿命长。

b）控制系统采用可编程控制器产品。可编程序控制器

(PLC)具有工作可靠、操作、维护简单、扩展性强、集成度高等优点，本系统采用了可编程序控制器可以使电气系统的可靠性、过程自动化、设备集成化程度提高，减少了控制线路的连线，简化了电气原理图，使设备的调试、检修、维护变得更加简单方便，并且通过预先编制的程序，能够实现设备工作过程中的手动、自动控制的切换，提高了设备运行过程中的安全性、可靠性。

c）温控仪表， 控温仪表组成。温控仪仪表精度等级 0.1 级，控温精度±1℃，测量误差小，带有数字显示及升温 PID 控制及 PID 参数自动整定等功能，主控仪表同时设定存储多条工艺曲线，可实现多段程序控温，能够实现在线工艺参数修改及自动温度跟踪功能。温控仪表分别对加热室的温区进行控温，并保证了在加温、保温过程中炉室内温度的均匀性，提高了产品的加工质量。

d）真空压力浸渗装置操作系统，选用触摸屏，彩色显示，含通讯接口。用于各个仪表的实时通讯，对真空度或温度进行记录、存储、操控，进行人机对话。并将工艺控制参数、工艺升温曲线参数、温度监视功能都集中在触摸屏上进行统 一、集中的进行设置、显示和监视，使设备的设置和操作变的更加的方便、灵活。安装控制组态软件，组态软件选用力控或 MCGS,通过组态软件可完成设备的功能控制，且组态软件备用网络接口，将来可进行现场总线式的连接控制。

e）每个加热室内热电偶均采用一支双芯 K 型热电偶，1 路主要控温，1 路备用监测使用，浸渗室设置一支软体工件偶。

f）晶闸管调压器选用张家港四通或中亚调压器，具有可靠性高，操作简单、维护方便等特点，本系统通过晶闸管调压器输出低电压、大电流的加热电源，提高设备运行效率，保证了操作人员的人身安全。

g）控制柜内有冷却系统，且具有防震功能，保证设备能够长期稳定运行。

10 真空压力浸渗系统/气压浸渗装置安全及报警装置

安全及报警系统的设计充分考虑设备及操作工艺，符合相关国家标准、真空设备行业标准及 IEC 标准，做到预警、强制保护、及时处理，最大限度的保障设备和操作人员的安全。

1）对于温度控制、冷却水、工艺过程等均配有可靠的安全及报警装置。 2）如电源突然非正常断电，应人工启动应急水保证水循环继续以小流量进行。 3）如电源突然非正常断电，系统应自动关闭真空阀等以保护炉腔环境。 4）当炉温达到超温控制点时系统自动切断炉子电源并报警。 5）炉体加热过程中真空度不足时炉子自动报警。 6）预热罐体内气压超过设定值时，系统能够自动卸压保护。 7）浸渗罐体内气压超过设定值时，系统能够自动卸压保护。 8）泵设起动压强联锁。 9）各真空阀门系统等设相关安全联锁。 10）设总电源缺相的报警与安全联锁。 11）设总进水缺水的报警与安全联锁。 12）炉体上设有安全阀，炉内超压处动泄压排放。 13）传动各位置设有到位置传感器，防止跑偏。 14）设有齿式锁紧圈防止下炉盖意外掉落。 15）锁紧圈与炉体之间设有气动安全锁紧，防止误操作。 16）关键气动部件配自封式双电控电磁阀，防止气压不稳。

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