Автоматизированная высоковакуумная камерная электропечь сопротивления периодического действия СНВ - 10.12.7/14 для пайки, термообработки, спекания и дегазации
Описано устройство автоматизированной электропечи сопротивления для пайки, термообработки, спекания и дегазации различных металлических материалов в вакууме до температур 1400°С. Производительность печи повышена за счет использования системы ускоренного охлаждения садки в токе инертного газа. Неодно...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Дата: | 2002 |
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2002
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79508 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Автоматизированная высоковакуумная камерная электропечь сопротивления периодического действия СНВ - 10.12.7/14 для пайки, термообработки, спекания и дегазации / В.М. Шулаев, С.А. Круглов, Ф.М. Поляков, В.Я. Савченко, B.C. Бараненко, Г.Д. Смелянский // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 1. — С. 76-79. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860249749424177152 |
|---|---|
| author | Шулаев, В.М. Круглов, С.А. Поляков, Ф.М. Савченко, В.Я. Бараненко, B.C. Смелянский, Г.Д. |
| author_facet | Шулаев, В.М. Круглов, С.А. Поляков, Ф.М. Савченко, В.Я. Бараненко, B.C. Смелянский, Г.Д. |
| citation_txt | Автоматизированная высоковакуумная камерная электропечь сопротивления периодического действия СНВ - 10.12.7/14 для пайки, термообработки, спекания и дегазации / В.М. Шулаев, С.А. Круглов, Ф.М. Поляков, В.Я. Савченко, B.C. Бараненко, Г.Д. Смелянский // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 1. — С. 76-79. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Описано устройство автоматизированной электропечи сопротивления для пайки, термообработки, спекания и дегазации различных металлических материалов в вакууме до температур 1400°С. Производительность печи повышена за счет использования системы ускоренного охлаждения садки в токе инертного газа. Неоднородность температуры находится в пределах ±5°С благодаря применению молибденовых нагревателей большой площади.
Описано улаштування автоматизованої електропечі опору для пайки, термообробки, сплавлення і дегазації різних металевих матеріалів у вакуумі до температур 1400°С. Продуктивність печі підвищена за рахунок використання системи прискореного охолоджування садки в потоці інертного газу. Неоднорідність температури знаходиться в межах ±5°С завдяки застосуванню молібденових нагрівників великої площі.
The automated electric resistance furnace for soldering, heat treatment, sintering and degasification of different metallic materials in vacuum up to temperatures 1400°C is described. The productivity of furnace is heightened at the expense of using of system of accelerated cooling of setting in inert gas stream. The non-uniformity of temperature is ±5°C due to applying of molybdenum heaters of the large area.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:41:23Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 621.365
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ВЫСОКОВАКУУМНАЯ КАМЕРНАЯ
ЭЛЕКТРОПЕЧЬ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕРИОДИЧЕСКОГО
ДЕЙСТВИЯ СНВ - 10.12.7/14 ДЛЯ ПАЙКИ, ТЕРМООБРАБОТКИ, СПЕ-
КАНИЯ И ДЕГАЗАЦИИ
В.М. Шулаев, С.А. Круглов, Ф.М. Поляков,
В.Я. Савченко*, B.C. Бараненко*, Г.Д.Смелянский*
Национальный научный центр «Харьковский физико-технический институт»,
61108, г. Харьков, ул. Академическая, 1, E-mail: v.shiulayev@kipt.kharkov.ua
* «УкрНИИЭлектротерм», г. Харьков, Украина
Описано улаштування автоматизованої електропечі опору для пайки, термообробки, сплавлення і
дегазації різних металевих матеріалів у вакуумі до температур 1400°С. Продуктивність печі підвищена за
рахунок використання системи прискореного охолоджування садки в потоці інертного газу. Неоднорідність
температури знаходиться в межах ±5°С завдяки застосуванню молібденових нагрівників великої площі.
Описано устройство автоматизированной электропечи сопротивления для пайки, термообработки, спека-
ния и дегазации различных металлических материалов в вакууме до температур 1400°С. Производитель-
ность печи повышена за счет использования системы ускоренного охлаждения садки в токе инертного газа.
Неоднородность температуры находится в пределах ±5°С благодаря применению молибденовых нагрева-
телей большой площади.
The automated electric resistance furnace for soldering, heat treatment, sintering and degasification of different
metallic materials in vacuum up to temperatures 1400°C is described. The productivity of furnace is heightened at
the expense of using of system of accelerated cooling of setting in inert gas stream. The non-uniformity of tempera-
ture is ±5°C due to applying of molybdenum heaters of the large area.
Введение
Опыт длительного применения вакуумной пайки
в авиации и ракетной технике показал, что работо-
способность паянных соединений в ряде случаев
значительно выше, чем сварных [I]. Это обстоятель-
ство дало толчок широкому использованию вакуум-
ной пайки в технологии машиностроения при изго-
товлении ответственных изделий из жаропрочных и
жаростойких материалов, эксплуатируемых при вы-
соких температурах [2,3].
Этим способом можно соединять детали без рас-
плавления основного металла, без нарушения гео-
метрических размеров, в любом сочетании метал-
лов. Паянное соединение формируется практически
одновременно по всем поверхностям контакта, а не
последовательно, как при сварке плавлением. Паян-
ный шов высокого качества формируется вслед-
ствие капиллярных сил, возникающих в соедини-
тельном зазоре между паяными деталями, которые
запирают припой в зазоре. В отличие от сварки
плавлением вакуумная пайка с предварительным на-
несением припоя происходит без активного участия
оператора и позволяет максимально автоматизиро-
вать технологический процесс.
Указанные достоинства технологии вакуумной
пайки требуют учета некоторых факторов. Напри-
мер, температурный цикл вакуумной пайки должен
в максимальной степени соответствовать циклу тер-
мической обработки паяемых материалов. Поэтому
данный тип печи полностью пригоден для осуще-
ствления процессов вакуумной термообработки
(отпуск, отжиг, закалка) металлов и сплавов [4]. Это
второе применение печи. Отметим, что и материал
припоя также должен выбираться с учетом режимов
термической обработки паяемых материалов.
Температурные режимы, используемые в описы-
ваемой печи, подходят и для спекания изделий на
основе нелегированных и легированных железных
порошков. В этой связи не существует никаких
ограничений на применение печи для спекания ме-
таллических порошков [5]. Это третье целевое на-
значение.
Еще одна возможность использовать ресурс печи
состоит в применении ее к процессам обезгажива-
ния тугоплавких металлов. Например, вакуумный
отжиг снижает содержание водорода в ответствен-
ных изделиях из титана и его сплавов до безопасно-
го уровня [6]. Азот также удаляется из хрома при
нагреве в вакууме [7]. Это основной на сегодняшний
день способ очистки хрома от азота. При давлении
остаточных газов не выше 4·10-3 Па и температуре
1100°С концентрация азота в твердом хроме пони-
жается до уровня 10-5 мас.%. Это четвертое техноло-
гическое применение печи. Поэтому печь данного
типа можно отнести к группе вакуумных печей для
пайки, термообработки, спекания и дегазации.
В работе дано описание такой печи, разработан-
ной совместно СКБ ННЦ ХФТИ с «УкрНИИЭлек-
76
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2002. №1.
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (12), с.76-79.
тротермом». Первый экземпляр печи изготовлен в
первом полугодии 2001 г. опытным производством
ННЦ ХФТИ. При разработке печи были учтены
основные тенденции развития современного ваку-
умного печестроения: универсальность применения
по числу различных технологических процессов;
полная автоматизация; обеспеченность системой ме-
ханизированной загрузки, выгрузки и транспорти-
ровки садки; наличие системы ускоренного охла-
ждения садки в токе инертного газа; применение на-
гревателей большой площади; отличная герметич-
ность и высокая скорость достижения рабочего ва-
куума.
Устройство печи
Общий вид печи представлен на рис.1*. Схема
конструкции печи приведена на рис.2. Основные
элементы конструкции: камера нагревательная (1);
система вакуумная (2); система ускоренного охла-
ждения садки (3); система водоохлаждения (4); си-
стема механизированной загрузки, выгрузки транс-
портировки садки (5); система управления нагревом
и механизмами печи (6).Камера нагревательная (1),
в свою очередь, состоит из кожуха, крышки с меха-
низмом отката, модуля нагревательного и печного
трансформатора.
Кожух и крышка камеры представляет собой со-
суды с двойными стенками, охлаждаемые водой и
выполнены они из нержавеющей стали. В кожухе
камеры имеются патрубки для подсоединения к ва-
куумной системе и системе ускоренного охлажде-
ния садки в токе инертного газа, арматура выводов
электронагревателей термопар. Механизм отката
крышки представляет собой монорельс, к кареткам
которого подвешивается крышка. Перемещение
крышки производится вручную.
В состав камеры также входит нагревательный
модуль, который состоит из корпуса, задней и
передней крышек, экранной изоляции, электрона-
гревателей, опор под установку садки.
Экранная изоляция состоит из шести рядов экра-
нов. Четыре ряда (внутренние) выполнены из листо-
вого молибдена в виде отдельных карточек, что
уменьшает их коробление при нагреве и охлажде-
нии. Два ряда наружных экранов изготовлены из ли-
стовой нержавеющей стали. Экраны смонтированы
внутри нагревательного модуля с помощью молиб-
деновых стержней. Электронагреватели выполнены
из молибденовой полосы в виде 12 колец, располо-
женных вдоль оси нагревательного модуля (рис.3).
Электронагреватели запитаны из специального
печного трансформатора, который установлен на ко-
жухе камеры.
Вакуумная система (2) состоит из двух форваку-
умных насосов, двухроторного насоса Рутса и высо-
ковакуумного паромасляного агрегата, а также за-
порной арматуры, вакуум-проводов, мановакуумет-
ров и датчиков контроля вакуума.
Система ускоренного охлаждения садки (3) со-
стоит из компрессора, водоохлаждаемых теплооб-
* Все рисунки даны в Приложении.
менников, запорной арматуры и трубопроводов,
охлаждающий газ аргон.
Система водоохлаждения (4) состоит из двух па-
нелей, напорных и сливных трубопроводов. На
сливном коллекторе каждой панели охлаждения
имеются реле контроля протока жидкости для каж-
дого водоохлаждающего элемента, а для наиболее
ответственных элементов дополнительно установле-
ны датчики контроля температуры воды на сливе.
Система загрузки, выгрузки и транспортировки
садки состоит из тележки с подъемным механизмом,
которая горизонтально перемещается по рельсовому
пути вручную (5).
Вертикальное перемещение загрузочной рамы
тележки осуществляется гидродомкратом с ручным
приводом.
Система управления предусматривает:
- автоматический вывод молибденовых нагрева-
телей на рабочий режим;
- измерение и автоматическое программное регу-
лирование температурного режима электропечи;
- управление элементами вакуумно-газовой си-
стемы;
- контроль вакуумметрического давления;
- технологическую и аварийную звуковую и све-
товую сигнализацию;
- систему блокировок, исключающую послед-
ствия неправильных действий обслуживающего пер-
сонала, обеспечивающую требования безопасной
эксплуатации электропечи и предотвращающую
возникновение аварийных ситуаций.
Для выполнения вышеуказанных функций
предусмотрены два шкафа управления, установка
пускателя и компьютерная стойка.
В шкафах управления размещена силовая аппа-
ратура нагревателей и механизмов, приборы контро-
ля вакуума и температуры элементов вакуумно-газо-
вой системы, измерительные трансформаторы.
Регулирование напряжения на нагревателях осу-
ществляется с помощью бесконтактного тиристор-
ного пускателя.
Компьютерная стойка на базе промышленного
компьютера является основой компьютерного уп-
равления электропечью и обеспечивает:
- контроль состояния элементов электропечи;
- автоматическое управление температурным ре-
жимом по выбранной программе, а также механиз-
мами вакуумно-газовой системы;
- дистанционное управление в ручном наладоч-
ном режиме;
- визуализацию (мнемосхемы элементов техно-
логического процесса, диагностика состояния аппа-
ратов и механизмов, выдача сообщений о ходе тех-
нологического процесса, выдача аварийных сообще-
ний, протоколирование режимов работы, задание
программы работы электропечи и др.).
Техническая реализация системы управления
произведена на базе модульного программируемого
контроллера, Simatic S7-300 в составе программиру-
емого контроллера, карты памяти, модулей дискрет-
ного ввода и вывода, модулей аналогового вывода,
панели оператора, принтера.
77
Основные технические характеристики электропечи
Техническая характеристика Значение
1. Установленная мощность, кВт в том числе электронагревателей 275 200
2. Номинальная температура, °С 1400
3. Точность регулирования температуры, °С ±5
4. Неоднородность температуры в пределах рабочего пространства, °С ±5
5. Масса садки, кг, не более 380
6. Размеры рабочего пространства (по габаритам садки), мм:
- ширина
- длина
- высота
1000
1200
700
7. Среда в рабочем пространстве:
- при нагреве
- при охлаждении
вакуум
аргон
8. Параметры вакуума:
- остаточное давление, Па (мм. рт. ст.)
- время вакуумирования, мин
1,33·10-3 (1·10-5)
45
9. Параметры аргона:
- абсолютное давление в рабочем пространстве, кПа (кгс/см )
- объем рециркуляции в рабочем пространстве, м·ч
- расход на один цикл охлаждения, м3
110(1,1)
1300
12
10. Параметры воды для охлаждения:
- абсолютное давление, кПа, (кгс/м2)
- температура на входе, °С
- расход, м·ч
300...400(3...4)
20...25
45
11. Параметры питающей электросети:
- напряжение, В
- частота тока, Гц
число фаз
380 или 415
50
3
12. Напряжение на электронагревателях, В 37
13. Масса электропечи (комплекса), т 18,55
Структура условного обозначения электропечи
С - нагрев сопротивления;
Н - камерная;
В - вакуумная (среда рабочего пространства);
10 - ширина рабочего пространства, дм;
12 - длина рабочего пространства, дм;
7 - высота рабочего пространства, дм;
14 - номинальная температура, сотни °С.
Литература
1. Инженерный справочник по космической тех-
нике / Под ред. А.В. Солодкова. М.: «Воениздат»,
1977.
2. С.В. Лашко, Н.Ф. Лашко. Пайка металлов. М.:
«Машиностроение», 1988.
3. И.Д. Понимаш, А.В. Орлов, В.Б. Рыбин. Ваку-
умная пайка реакторных материалов. М.: «Энерго-
атомиздат», 1995.
4. Э.Н. Мармер, С.Г. Мурованная. Электропечи
для термовакуумных процессов. М.:
«Энергия»,1977.
5. Порошковая металлургия в СССР / Под ред.
И.М. Францевича и В.И. Трефилова // М.: «Наука»,
1986.
6. Б.А.Колачев, В.В.Садков, В.Д.Талалаев и др.
Вакуумный отжиг титановых конструкций. М.:
«Машиностроение», 1991.
7. Г.Ф.Тихинский, Г.П.Ковтун, В.М.Ажажа. По-
лучение сверхчистых редких металлов. М.: «Метал-
лургия», 1986.
.
78
Рис.1. Общий вид печи
Рис.3. Электронагреватели из молибдена
79
Рис.2.Схема вакуумной печи электросопротивления
Приложение
Рис.1 .Общий вид печи
Введение
Устройство печи
Основные технические характеристики электропечи
Литература
Рис.1. Общий вид печи
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-79508 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:41:23Z |
| publishDate | 2002 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Шулаев, В.М. Круглов, С.А. Поляков, Ф.М. Савченко, В.Я. Бараненко, B.C. Смелянский, Г.Д. 2015-04-02T16:58:15Z 2015-04-02T16:58:15Z 2002 Автоматизированная высоковакуумная камерная электропечь сопротивления периодического действия СНВ - 10.12.7/14 для пайки, термообработки, спекания и дегазации / В.М. Шулаев, С.А. Круглов, Ф.М. Поляков, В.Я. Савченко, B.C. Бараненко, Г.Д. Смелянский // Вопросы атомной науки и техники. — 2002. — № 1. — С. 76-79. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79508 621.365 Описано устройство автоматизированной электропечи сопротивления для пайки, термообработки, спекания и дегазации различных металлических материалов в вакууме до температур 1400°С. Производительность печи повышена за счет использования системы ускоренного охлаждения садки в токе инертного газа. Неоднородность температуры находится в пределах ±5°С благодаря применению молибденовых нагревателей большой площади. Описано улаштування автоматизованої електропечі опору для пайки, термообробки, сплавлення і дегазації різних металевих матеріалів у вакуумі до температур 1400°С. Продуктивність печі підвищена за рахунок використання системи прискореного охолоджування садки в потоці інертного газу. Неоднорідність температури знаходиться в межах ±5°С завдяки застосуванню молібденових нагрівників великої площі. The automated electric resistance furnace for soldering, heat treatment, sintering and degasification of different metallic materials in vacuum up to temperatures 1400°C is described. The productivity of furnace is heightened at the expense of using of system of accelerated cooling of setting in inert gas stream. The non-uniformity of temperature is ±5°C due to applying of molybdenum heaters of the large area. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Чистые материалы и вакуумные технологии Автоматизированная высоковакуумная камерная электропечь сопротивления периодического действия СНВ - 10.12.7/14 для пайки, термообработки, спекания и дегазации Article published earlier |
| spellingShingle | Автоматизированная высоковакуумная камерная электропечь сопротивления периодического действия СНВ - 10.12.7/14 для пайки, термообработки, спекания и дегазации Шулаев, В.М. Круглов, С.А. Поляков, Ф.М. Савченко, В.Я. Бараненко, B.C. Смелянский, Г.Д. Чистые материалы и вакуумные технологии |
| title | Автоматизированная высоковакуумная камерная электропечь сопротивления периодического действия СНВ - 10.12.7/14 для пайки, термообработки, спекания и дегазации |
| title_full | Автоматизированная высоковакуумная камерная электропечь сопротивления периодического действия СНВ - 10.12.7/14 для пайки, термообработки, спекания и дегазации |
| title_fullStr | Автоматизированная высоковакуумная камерная электропечь сопротивления периодического действия СНВ - 10.12.7/14 для пайки, термообработки, спекания и дегазации |
| title_full_unstemmed | Автоматизированная высоковакуумная камерная электропечь сопротивления периодического действия СНВ - 10.12.7/14 для пайки, термообработки, спекания и дегазации |
| title_short | Автоматизированная высоковакуумная камерная электропечь сопротивления периодического действия СНВ - 10.12.7/14 для пайки, термообработки, спекания и дегазации |
| title_sort | автоматизированная высоковакуумная камерная электропечь сопротивления периодического действия снв - 10.12.7/14 для пайки, термообработки, спекания и дегазации |
| topic | Чистые материалы и вакуумные технологии |
| topic_facet | Чистые материалы и вакуумные технологии |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/79508 |
| work_keys_str_mv | AT šulaevvm avtomatizirovannaâvysokovakuumnaâkamernaâélektropečʹsoprotivleniâperiodičeskogodeistviâsnv1012714dlâpaikitermoobrabotkispekaniâidegazacii AT kruglovsa avtomatizirovannaâvysokovakuumnaâkamernaâélektropečʹsoprotivleniâperiodičeskogodeistviâsnv1012714dlâpaikitermoobrabotkispekaniâidegazacii AT polâkovfm avtomatizirovannaâvysokovakuumnaâkamernaâélektropečʹsoprotivleniâperiodičeskogodeistviâsnv1012714dlâpaikitermoobrabotkispekaniâidegazacii AT savčenkovâ avtomatizirovannaâvysokovakuumnaâkamernaâélektropečʹsoprotivleniâperiodičeskogodeistviâsnv1012714dlâpaikitermoobrabotkispekaniâidegazacii AT baranenkobc avtomatizirovannaâvysokovakuumnaâkamernaâélektropečʹsoprotivleniâperiodičeskogodeistviâsnv1012714dlâpaikitermoobrabotkispekaniâidegazacii AT smelânskiigd avtomatizirovannaâvysokovakuumnaâkamernaâélektropečʹsoprotivleniâperiodičeskogodeistviâsnv1012714dlâpaikitermoobrabotkispekaniâidegazacii |