Horno de nitruración iónica inteligente totalmente automático con zona efectiva de Φ600×800 mm para aceros aleados y aceros para moldes con sistema de nitruración iónica y nitruración blanda

1. Descripción general del producto

Este horno de nitruración iónica inteligente totalmente automático de estación única con campana de vidrio vertical presenta un sistema de control digital de cuarta generación y una fuente de alimentación de pulso de nitruración iónica. Puede realizar nitruración iónica y nitruración suave de aceros aleados, aceros para moldes y aceros inoxidables. Equipado con un sistema de control automático de pantalla táctil, un sistema de generación y mantenimiento de vacío y un sistema de regulación de suministro de gas, logra un control de circuito cerrado de temperatura, presión y caudal con automatización de todo el proceso. Las aplicaciones típicas incluyen el endurecimiento superficial de piezas de precisión como moldes, engranajes y ejes.

2. Desafíos de la industria y análisis de causas raíz

Difícil de garantizar una capa nitrurada uniforme: las formas complejas de la superficie de la pieza (ranuras, agujeros) causan una cobertura de brillo desigual, lo que resulta en una profundidad y dureza de capa inconsistentes. Causa raíz: control difícil de la región de descarga anormal en la descarga de gas, el efecto de cátodo hueco afecta la distribución de la densidad de corriente.

Daño por arco en la superficie de la pieza: la película de aceite residual o los contaminantes en la superficie de la pieza causan una ruptura por acumulación de carga y un arco de alta corriente instantáneo, lo que quema la superficie de la pieza. Causa raíz: velocidad de extinción de arco insuficiente, incapaz de cortar la corriente a nivel de microsegundos.

Difícil control de parámetros acoplados de temperatura, presión y caudal: la temperatura, la presión y el caudal interactúan durante la nitruración iónica; el ajuste manual es difícil de estabilizar. Causa raíz: falta de un sistema de control de circuito cerrado multivariable y regulación inteligente PID.

Pobre repetibilidad del proceso: grandes fluctuaciones de parámetros entre lotes, calidad de capa nitrurada inestable. Causa raíz: falta de control programado y funciones de registro/trazabilidad de datos.

Protección de seguridad inadecuada del equipo: riesgos de mal funcionamiento en condiciones de alto voltaje, vacío y alta temperatura. Causa raíz: falta de protección integral de enclavamiento electromecánico y sistema de autodiagnóstico de fallas.

3. Solución

3.1 Fuente de alimentación de pulso de alta frecuencia y extinción rápida de arco: frecuencia de salida de potencia de pulso 20000 Hz, salida de onda cuadrada, voltaje 0 ~ 800 V continuamente ajustable, ciclo de trabajo 10-85% continuamente ajustable, corriente promedio máxima 75 A. Utiliza el principio de inducción electromagnética para una detección rápida de arcos, dispositivos lógicos digitales de alta velocidad cortan la corriente principal en 2 µs, protegiendo eficazmente la superficie de la pieza. IGBT adopta la marca Infineon, confiable y estable.

3.2 Sistema de control de circuito cerrado de tres parámetros: el control de temperatura utiliza un controlador digital japonés Shimaden serie SRS13 (regulación PID), precisión de control ±1°C. El control de presión utiliza un controlador digital japonés Shimaden SRS13 + convertidor de frecuencia + sensor de presión, precisión de control ±1Pa. El control de caudal utiliza medidores de flujo másico japoneses HORIBA serie S500 (2 unidades, para nitrógeno, hidrógeno, etc.), precisión de control ±0.5%. Tres parámetros en circuito cerrado independiente, sin interferencias mutuas.

3.3 Software de control inteligente totalmente automático: controlador lógico programable serie FX3G (memoria de programa de 32K pasos, velocidad de procesamiento de instrucciones básicas 0.21 µs) + pantalla táctil Kunlun Tongtai TPC1231Ni (12 pulgadas, resolución 1920×1080). Software de control desarrollado internamente V1.0 (Número de registro de derechos de autor de software 5101331) con interfaz de inicio de sesión, configuración de parámetros de proceso, interfaz de control principal, curvas históricas, informes de datos, registros de alarmas y otras interfaces funcionales. Soporta interfaz en inglés, logra operación automática de "un botón".

3.4 Calentamiento uniforme y optimización del campo de temperatura: el cuerpo del horno adopta una estructura de campana de vidrio, pared de enfriamiento por agua de doble capa + sistema de enfriamiento por agua multicanal. Cámara del horno con 2 capas de escudos térmicos de acero inoxidable 304 (2 mm cada uno) + 2 capas en la base del horno, garantiza una operación a alta temperatura a largo plazo y un ahorro de energía significativo. La placa del cátodo está soportada por 3 juegos de mica fundida de alta calidad, altura ajustable, garantiza una superficie plana después de la carga de la pieza. Se introducen 2 termopares desde la placa inferior del horno, uno para el control de temperatura de la fuente de alimentación de pulso de calentamiento iónico, uno conectado al instrumento de alarma.

3.5 Sistema de vacío y circuito cerrado de presión: bomba de paletas rotativas 2X-15 + válvula de mariposa de alto vacío GI-50, control de circuito cerrado con convertidor de frecuencia. El transmisor de presión mide la presión del horno y emite una señal de corriente estándar al controlador digital, el cálculo PID emite una señal al convertidor de frecuencia, ajusta la velocidad del motor de la bomba de vacío, mantiene una presión constante en el horno en el punto de ajuste del proceso. Precisión del control de presión ±1Pa, operación a baja velocidad a largo plazo de la bomba de vacío extiende la vida útil y ahorra energía significativamente.

3.6 Múltiples enclavamientos de seguridad y autodiagnóstico de fallas: el sistema presenta alarmas de sobretemperatura, sobrepresión, daño de termopar, falta de agua, pérdida de fase (alarma audible/visual + alarma de interfaz de control), toma acciones de protección correspondientes como prohibir el encendido, prohibir el calentamiento, cortar o reanudar el calentamiento. Todas las válvulas se cierran automáticamente en caso de falla. Todas las válvulas son de tipo de cierre por apagado. El sistema presenta autodiagnóstico de fallas, solicita a los usuarios que verifiquen y reparen los puntos de falla correspondientes.

4. Especificaciones técnicas

5. Guía de selección

5.1 Escenarios recomendados

• Nitruración iónica y nitruración suave de aceros para moldes, aceros aleados, aceros inoxidables

• Componentes de precisión que requieren uniformidad estricta de la capa nitrurada y repetibilidad del proceso

• Líneas de producción de nitruración que procesan piezas más grandes (Φ600×800mm)

5.2 Consideraciones clave de selección

1. Tamaño y carga de la pieza: verificar la zona efectiva Φ600×800mm y la carga máxima de 400 kg

2. Requisitos de temperatura del proceso: común 500-600°C, máximo 650°C, confirmar la temperatura del proceso dentro del rango

3. Suministro de gas: el usuario debe proporcionar N₂, H₂ (pureza 99.9%) y aire comprimido (≤0.6MPa)

4. Condiciones del agua de enfriamiento: el usuario debe proporcionar torre de enfriamiento y bomba, entrada ≤31°C, caudal 20m³/h

5. Fuente de alimentación: el usuario debe proporcionar alimentación trifásica 380V/50Hz y cable de cobre BVR de 35 mm² (100A)

6. Preguntas frecuentes

P1: ¿Cómo se previene el daño por arco en las piezas?

R: La fuente de alimentación de pulso utiliza el principio de inducción electromagnética para una detección rápida de señales de arco (casi sin demora), dispositivos lógicos digitales de alta velocidad cortan la corriente principal en 2 µs, extinción de arco extremadamente rápida. En comparación con las fuentes de alimentación de CC tradicionales, protege eficazmente la superficie de la pieza de quemaduras por arco.

P2: ¿Cómo se garantiza la uniformidad de la capa nitrurada?

R: El ciclo de trabajo de potencia de pulso ajustable (10-85%) amplía el rango de ajuste de los parámetros del proceso, proporciona un mejor control independiente. Combinado con el control de circuito cerrado de tres parámetros de temperatura, presión y caudal, mejora la uniformidad de la cobertura del brillo en piezas de formas complejas. El efecto de cátodo hueco también se suprime bien.

P3: ¿Puede el equipo lograr una operación totalmente automática?

R: Cuenta con modo de operación automática de "un botón". El operador solo necesita completar la carga/descarga, el sistema inicia automáticamente la bomba de mantenimiento y la bomba de pre-evacuación, abre la válvula de mariposa y la válvula solenoide para extraer el vacío, activa automáticamente la descarga de brillo después de alcanzar la presión de trabajo, entra automáticamente en la etapa de calentamiento y ajusta el caudal/presión/voltaje/ciclo de trabajo/corriente según la curva del proceso, se apaga y enfría automáticamente después de mantener.

P4: ¿Cómo se registran y rastrean los datos del proceso?

R: La interfaz de control principal muestra datos de operación en tiempo real como temperatura, vacío, caudal, voltaje, registra la información de fecha para cada horno. La interfaz de consulta de curvas históricas e informes de datos permite consultar curvas o parámetros actuales e históricos, copia de seguridad de datos a través de conexión de red o almacenamiento externo, informes de salida en formato EXCEL.

P5: ¿Qué características de protección de seguridad se incluyen?

R: Presenta alarmas de sobretemperatura, sobrepresión, daño de termopar, falta de agua, pérdida de fase (audible/visual + control) y toma acciones de protección correspondientes como prohibir el encendido, prohibir el calentamiento, cortar o reanudar el calentamiento. Todas las válvulas se cierran automáticamente en caso de falla. Todas las válvulas son de tipo de cierre por apagado. El sistema presenta autodiagnóstico de fallas, solicita a los usuarios que verifiquen y reparen los puntos de falla correspondientes.