Wuxi Wondery Industry Equipment Co., Ltd

I. Projekt HINTERGRUND und Prozesspositionierung Diese Fallstudie befasst sich mit einer Aluminiumbarren-Stranggießmaschine, Modell WDL-ZDX-7, die für die automatisierte kontinuierliche Produktion verschiedener Aluminiumbarrenformen entwickelt wurde und 24 Stunden ununterbrochenen Betrieb ermöglicht. Nachdem geschmolzenes Aluminium in die Rinne eingespritzt wurde, wird es durch das Verteilersystem gleichmäßig in die Aluminiumbarrenformen der Kettengießmaschine verteilt, durch Wassersprühkühlung gekühlt und verfestigt und schließlich durch eine Hammer-Entformungsvorrichtung entformt. Die Abmessungen der Anlage betragen 7.500 mm Länge, 1.250 mm Breite und 1.100 mm Höhe, mit verstellbarer Höhe. Das Gewicht eines einzelnen Barrens beträgt 6 kg, mit einer Auslegungsleistung von nicht weniger als 3 Tonnen pro Stunde. Der Gießtemperaturbereich liegt zwischen 680 und 720°C. II. Passendes Verhältnis zwischen Kapazität und Formenanzahl Die Anlage ist mit 90 Aluminiumbarrenformen ausgestattet und verwendet eine Kettenplattenübertragung für den zirkulierenden Guss. Basierend auf einem Einzelbarrengewicht von 6 kg und einer Kapazität von 3 Tonnen pro Stunde sind etwa 500 Gießvorgänge pro Stunde erforderlich, was einem Formenumlaufzyklus von etwa 7,2 Sekunden pro Formenposition entspricht. Die Konfiguration mit 90 Formen bedeutet, dass zwischen dem Gießpunkt und dem Entformungspunkt ausreichend Kühlweg vorhanden ist. Die Verweilzeit von geschmolzenem Aluminium in der Form wird gemeinsam durch die Kettenge-schwindigkeit und den Formenabstand bestimmt – diese Parameterabstimmung ist die physikalische Grundlage dafür, dass der Barren beim Entformen ausreichend erstarrt ist. Das Antriebssystem verwendet einen K97-Modell-3-kW-Frequenzumrichter mit einem Stirnradgetriebe, mit stufenloser Einstellung über Frequenzumrichter. Die Bedeutung der Geschwindigkeitsregelung liegt in Folgendem: Bei niedrigerer Gießtemperatur oder niedrigerer Umgebungstemperatur kann die Kettenge-schwindigkeit zur Verlängerung der Kühlzeit entsprechend reduziert werden; wenn das Produktions-tempo erhöht werden muss, kann die Kettenge-schwindigkeit entsprechend erhöht werden. Diese Einstellbarkeit ermöglicht es der Anlage, Unterschiede in den Erstarrungseigenschaften verschiedener Aluminiumlegierungs-sorten zu berücksichtigen. III. Formenmaterial und Entformungsprozess Der Kern der Aluminiumbarrenform verwendet ein beschichtetes Sandgussverfahren, mit einem Einzelformgewicht von 28 kg. Die Oberflächenqualität von beschichteten Sandformen ist gewöhnlichen Sandformen überlegen, was zu weniger Oberflächenfehlern bei den Gussbarren führt, während die Form selbst eine höhere Maßgenauigkeit und thermische Stabilität aufweist. Die 90 Formen sind in einer Kettenplatten-Umlaufanordnung angeordnet und laufen synchron mit der Antriebskette. Die Entformung erfolgt durch mechanisches Hämmern. Die Zuverlässigkeit der Hammer-Entformung hängt von der Abstimmung zwischen dem Formschrägwinkel-Design und dem Abkühl-Schrumpfverhalten des Aluminiumbarrens ab – wenn der Schrägwinkel unzureichend ist oder die Kühlung unzureichend ist, muss die Hammeraufprallkraft erhöht werden, was bei langfristigem Betrieb sowohl die Form als auch den Hammer-Mechanismus stärker beansprucht. Die Lebensdauer der Form ist auf 24 Monate festgelegt, ein Indikator, der direkt mit der Gießtemperaturregelung, der Kühlintensität und der Disziplin des Entformungsbetriebs zusammenhängt. IV. Übertragungssystem und Schlüsselkomponentenparameter Das Übertragungssystem besteht aus Zahnrädern, Kettenplatten, Rollen und Bolzenwellen. Die Gießmaschinenkette ist 30 Meter lang mit einer Teilung von 165 mm. Die Kettenplatten bestehen aus 8 mm dickem Manganblech, gehärtet, mit eingebauten verschleißfesten Buchsen; die Rollen sind aus 45# Stahl, und die verschleißfesten Buchsen und Bolzenwellen sind aus 40Cr. Diese Materialkombination berücksichtigt die Betriebsbedingungen von Gießmaschinenketten unter hohen Temperaturen, abrasivem Verschleiß und wechselnden Lasten – die Härtung des Manganblechs sorgt für Oberflächenhärte der Kettenplatten, während die Bolzenwellen aus 40Cr Kernzähigkeit bieten. Es gibt 4 Antriebs-Zahnräder, hergestellt aus 45# Stahl mit hochfrequenzgehärteten Zahnspitzen, 8 Zähne hinten und 8 Zähne vorne. Es gibt 2 Antriebswellen, auf der Drehbank bearbeitet, mit treibenden und getriebenen Wellen von Ø70, Material 45# Stahl. Die Kupplungsflanschscheibe nimmt eine Kettenrad-Plus-Doppelreihen-Kettenklemmverbindung an, die das Drehmoment überträgt und gleichzeitig eine gewisse Montageabweichung ausgleichen kann. Der Rahmen ist aus Kanalstahl und Rechteckrohr geschweißt, mit struktureller Steifigkeit und Maßhaltigkeit, die die Lasttragfähigkeitsanforderungen einer 7,5 Meter langen Anlage erfüllen. V. Kühl- und Verteilersysteme Die Kühlmethode ist Wassersprühkühlung. Der Wasserverteiler ist ein Gusseisenteil mit 8 Düsen, die gleichmäßig Kühlwasser auf die Unterseite und Seiten der Formen sprühen. Das Kühlwasser-Sammelsystem ist im Lieferumfang der Anlage enthalten, wobei das versprühte Wasser gesammelt und zurückgewonnen wird, um eine Überschwemmung der Werkstatt zu verhindern. Das Verteilersystem bewegt sich synchron mit den Formen. Geschmolzenes Aluminium tritt durch die Rinne in den Verteiler ein und wird gleichmäßig in jede Form eingespritzt. Der Zweck der synchronen Bewegung ist es, sicherzustellen, dass der Auslass des Verteilers und das Gießtor der Form während des Gießaugenblicks ausgerichtet bleiben, um Aluminiumüberlauf oder ungleichmäßiges Gießen zu vermeiden, was zu Abweichungen im Barrengewicht führen würde. VI. Elektrische Konfiguration und Betriebsstabilität Die Stromversorgung ist 380V Drehstrom-Vierleiter 50Hz AC, nach Bedarf anpassbar. Das Steuerungssystem umfasst einen Wechselrichter, mit Delta als Wechselrichtermarke. Elektrische Komponenten sind alles internationale Marken mit zuverlässiger Leistung. Alle Zubehörteile sind marktübliche Standardteile, die eine hohe Bequemlichkeit bei Beschaffung und Reparatur bieten. Die Betriebsstabilität wird durch zwei Aspekte gewährleistet: Erstens ermöglicht die Frequenzumrichter-Geschwindigkeitsregelung eine kontinuierliche Anpassung der Kettenge-schwindigkeit entsprechend den Prozessanforderungen und vermeidet starre Stöße bei festen Geschwindigkeiten; zweitens bietet das K-Serien-Stirnradgetriebe eine sanftere Übertragung als gewöhnliche Getriebe, mit besserer Geräusch- und Vibrationskontrolle im langfristigen Dauerbetrieb.

I. Projektübersicht und Ausstatungsspezifikationen Diese Fallstudie befasst sich mit dem Tiegelofen mit elliptischem Widerstand der Serie WDL-RG, der in Kapazitätskonfigurationen von 400 kg, 600 kg und 800 kg erhältlich ist. Die Ausrüstung ist für Fabrikwerkstattumgebungen mit einer Umgebungstemperatur von 0 bis 60°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40% bis 70% ausgelegt. Die Nenn-Temperatur der Aluminiumschmelze beträgt 650 bis 700°C. Alle drei Konfigurationen erreichen eine Schmelzzeit bei Volllast von nicht mehr als 4 Stunden. Die Heizleistung steigt mit der Kapazität: das 400-kg-Modell ist mit 66 kW, das 600-kg-Modell mit 90 kW und das 800-kg-Modell mit 105 kW bewertet; die entsprechenden Heizströme betragen 99 A, 135 A bzw. 158 A. Die Eingangsstromversorgung ist einheitlich 380V AC, 50Hz, Drehstrom-Fünf-Leiter. Der Schaltschrank misst 650×600×400 mm und verfügt über eine S7-200smart SPS und einen Touchscreen als Hauptsteuerungssystem. Die Temperaturmessung verwendet 2 Kanäle mit einem Bereich von 0 bis 1300°C. Die Temperaturregelgenauigkeit der Aluminiumschmelze während der Haltephase beträgt ±5°C. Zu den Schutzmechanismen gehören Leckageschutz und Übertemperaturschutz. II. Kaskaden-PID-Temperaturregelungsarchitektur Das Kernmerkmal der Temperaturregelung dieser Ausrüstung ist die Annahme einer Kaskaden-PID-Regelungsstruktur anstelle einer Einzelkreis-PID. Es gibt zwei Temperaturmesskanäle im System: einen für die Ofenatmosphärentemperatur und einen für die Temperatur der Aluminiumschmelze. Der Regelweg der Kaskadenregelung sieht wie folgt aus: Die äußere Schleife verwendet die Temperatur der Aluminiumschmelze als Hauptregelparameter und die innere Schleife verwendet die Atmosphärentemperatur als Hilfsparameter. Der Sollwert der inneren Schleife wird dynamisch durch die PID-Ausgabe der äußeren Schleife erzeugt. Die technische Bedeutung dieser Architektur liegt in der Tatsache, dass die Temperatur der Aluminiumschmelze mit einer relativ großen Verzögerung reagiert, während die Atmosphärentemperatur schneller reagiert. Wenn die Heizleistung direkt basierend auf der Abweichung der Aluminiumschmelztemperatur angepasst würde, wären Überschwingen oder träge Reaktionen wahrscheinlich. Durch die Einführung der Atmosphärentemperatur als innere Schleife kann das System über die innere Schleife schnell reagieren, bevor die Temperatur der Aluminiumschmelze signifikant abweicht, was sowohl die Reaktionsgeschwindigkeit als auch die Unterdrückung von Überschwingern gewährleistet. Die PID-Regelungsschnittstelle auf dem Touchscreen bietet drei unabhängige Eingabefelder für P-, I- und D-Parameter, wobei am oberen Rand der Schnittstelle eine Echtzeit-Temperaturkurve angezeigt wird, die das Verschieben der Zeitachse zur Anzeige historischer Daten innerhalb von 0,5 Stunden unterstützt. Wenn Parameter angepasst werden, liefert die Temperaturkurve Echtzeit-Feedback, um den Bedienern bei der Beurteilung des Anpassungseffekts zu helfen. III. Drei Prozessmodi im Zusammenhang mit dem Tiegel Die Ausrüstung verfügt über drei voreingestellte Arbeitsmodi, die über ein Dropdown-Menü auf dem Touchscreen umgeschaltet werden. Das Design aller drei Modi dreht sich um das thermische Spannungsmanagement des Graphittiegels. Der Sinter- und Verfestigungsmodus ist ein spezielles Programm für das erste Aufheizen eines neuen Tiegels. Dieses Programm ist in 6 Heizschritte unterteilt, wobei der Start-Sollwert progressiv von 50°C auf 800°C ansteigt und die entsprechende Heizrate progressiv von 36°C/s auf 6°C/s abnimmt. Die Designlogik dieser abnehmenden Heizrate besteht darin, dass im Niedertemperaturbereich eine schnellere Erwärmung toleriert werden kann, während die Rate nahe der Sintertemperatur reduziert werden muss, um Rissbildung des Tiegels durch thermische Spannungen aufgrund übermäßiger Temperaturdifferenzen zwischen Innen und Außen zu vermeiden. Die obere rechte Ecke der Schnittstelle überprüft in Echtzeit die Betriebsvoraussetzungen, wobei Elemente, die die Standards nicht erfüllen, in schwarzer Schrift gewarnt und Elemente, die bestanden haben, in grüner Schrift markiert werden. Der Vorheizmodus ist ein sekundäres Vorheizprogramm, nachdem die Ausrüstung die erste Sinterung und Verfestigung abgeschlossen hat. Seine Laufzeit ist kürzer als die des Sinter- und Verfestigungsmodus, aber die Temperatureinstellung der Kurve, die Regeln zur Bedingungsprüfung und die Temperaturüberwachungsparameter sind vollständig mit dem Sinter- und Verfestigungsmodus konsistent. Dieses Design ermöglicht es der Ausrüstung, die Arbeitstemperatur auf einem kontrollierten Heizpfad wiederherzustellen, wenn sie nach dem Abschalten neu gestartet wird, und vermeidet einen direkten Start mit voller Leistung aus einem kalten Ofen. Der Arbeitsmodus ist der Standardzustand, nachdem die Ausrüstung in die normale Produktion übergegangen ist. Wenn die Ofentemperatur den voreingestellten Betriebsschwellenwert erreicht und die Gleichmäßigkeit des Wärmefeldes den Anforderungen entspricht, bestätigt das System den Zustandswechsel durch akustische und visuelle Signale. IV. Parametrisierte Anforderungen für Tiegelinstallation und Vorheizen Die Auswahl des Tiegelbodens beeinflusst direkt die Lebensdauer des Tiegels. Die Form des Bodens sollte mit dem Tiegelboden übereinstimmen und eine Größe von etwa 2 cm größer haben. Für verschiedene Arten von Tiegelöfen sollten Tiegelböden mit geeigneter Höhe ausgewählt werden. Die Verwendung von verworfenen Tiegelböden verkürzt die Lebensdauer des Tiegels erheblich. Für die Installation eines Widerstandsofen-Tiegels sollte der Tiegel in der Mitte des Ofens platziert werden, wobei der Boden des Tiegels höher als die unterste Reihe von Heizelementen sein sollte. Isolierwolle sollte verwendet werden, um den Bereich zwischen der Oberseite des Tiegels und dem Ofenrand abzudichten. Der Parameterpfad für das erste Vorheizen des Tiegels sieht wie folgt aus: Ohne Zugabe von Material auf ca. 200°C für 30 Minuten vorheizen, dann 4 Stunden trocknen. Der Zweck dieses Schritts ist die Verdampfung von Feuchtigkeit, die auf der Tiegeloberfläche adsorbiert ist, um Rissbildung bei der erstmaligen Verwendung zu verhindern. Nach dem Vorheizen sollte der Tiegel so schnell wie möglich auf 800 bis 900°C (ca. 2 Stunden) erhitzt und bei dieser Temperatur 1 Stunde gehalten werden, dann auf die Arbeitstemperatur erhöht oder gesenkt werden. Dieses schnelle Durchlaufen des Temperaturbereichs soll den Graphittiegel schnell durch das oxidationsanfällige Temperaturband bewegen. Nach dem ersten Vorheizen muss der Tiegel normalerweise nicht erneut vorgeheizt werden, es sei denn, der Tiegel wird wieder feucht. V. Thermische Spannungsbeschränkungen bei Beschickungs- und Betriebsverfahren Das Metallmaterial muss vor der Zugabe getrocknet werden. Beim Hinzufügen von Materialien legen Sie diese vorsichtig ab; werfen oder gießen Sie keine Metallbarren in den Tiegel. Legen Sie die Metallbarren vertikal in den Tiegel und stellen Sie sicher, dass genügend Platz zwischen der Barren und der Tiegelwand für die Ausdehnung vorhanden ist. Legen Sie die Barren nicht horizontal in den Tiegel, da die Ausdehnung der Barren während des Erhitzens den Tiegel beschädigen kann. Sie können zuerst einige kleine Metallstücke in den Tiegel als Basis für die größere Barren geben. Während des kontinuierlichen Schmelzens kann etwas geschmolzenes Metall im Tiegel verbleiben, um den Schmelzprozess zu beschleunigen. Große Metallstücke sollten jedoch vermieden werden, wenn sie in kleine Mengen einer Lösung eingebracht werden, da dies dazu führen könnte, dass die Lösung schnell abkühlt oder erstarrt und den Tiegel beschädigt. Beim Hinzufügen von flüssigem Metall vermeiden Sie Überfüllung; im Allgemeinen sollte der Tiegel nicht mehr als 80% seiner Kapazität gefüllt werden. Zusatzstoffe sollten erst hinzugefügt werden, nachdem das Metall vollständig gelöst ist. Zusatzstoffe dürfen niemals in einen leeren Tiegel oder auf festes Metall gegeben werden, noch dürfen sie direkten Kontakt mit der Tiegelwand oder dem äußeren Rand haben. Die vorgeschriebene Dosierung muss strikt eingehalten werden, da eine übermäßige Verwendung von Zusatzstoffen die Lebensdauer des Tiegels erheblich verkürzt. Die Größe der Tiegelzange muss der Größe und Form des Tiegels entsprechen und darf nicht den oberen Rand des Tiegels quetschen. Die Tiegelzange sollte im unteren mittleren Teil des Tiegels geklemmt werden – wenn zu hoch, kann der Tiegel herunterfallen oder beschädigt werden; wenn zu niedrig, ist die Handhabung beim Gießen schwierig. Beim Bewegen eines heißen Tiegels sollte dieser auf eine hochtemperaturbeständige Platte oder ein Transportwerkzeug gestellt werden. Stellen Sie einen heißen Tiegel nicht auf eine kühle Oberfläche, um eine Beschädigung des Tiegelbodens zu vermeiden. Wenn der Tiegel aus Gründen wie Schlackenentfernung oder Reparatur des Tiegelofens vorübergehend nicht benutzt werden muss, sollte das geschmolzene Metall im Tiegel entleert werden. Wenn das geschmolzene Metall im Tiegel erstarrt, wird es sich beim nächsten Erhitzen aufgrund der Ausdehnung ausdehnen und platzen. VI. Schlackenentfernungsfrequenz und Tiegelkorrosionskontrolle Während des Schmelzprozesses bilden Zusatzstoffe und Verunreinigungen im geschmolzenen Metall Schlacke, die an der Tiegelwand haftet. Da die Schlacke Zusatzstoffkomponenten enthält, korrodiert sie die Tiegelwand, daher sollte die Schlacke einmal täglich entfernt werden. Spezialisierte Werkzeuge sollten verwendet werden, um geschmolzene Schlacke zu entfernen, bevor sie erstarrt. Erstarrte Schlacke ist schwer zu entfernen. Vermeiden Sie beim Entfernen von Schlacke ein Kratzen der Tiegelwand. Wenn mehrere Schichten Schlacke erstarren und an der Tiegelwand haften bleiben, korrodieren sie den Tiegel, beeinträchtigen seine Wärmeleitfähigkeit und verursachen Risse im Tiegel während des Erhitzens und der Ausdehnung, wodurch die Lebensdauer des Tiegels verkürzt wird. VII. Steuerungsschnittstelle und Datenaufzeichnung Das Bedienfeld des Schaltschranks ist mit einer dreifarbigen Anzeigelampe ausgestattet: Rot für Alarme der Stufe 1, Gelb für Warnungen der Stufe 2 und Grün für die Anzeige des automatischen Betriebs. Die LED-Digitalanzeige zeigt die aktuelle Umgebungstemperatur in den Vorheiz- und Sintermodi und die aktuelle Temperatur der Aluminiumschmelze im Betriebsmodus an. Das Touchscreen-System verfügt über hierarchische Benutzerberechtigungen, wobei unterschiedliche Berechtigungsstufen unterschiedlichen Betriebsumfängen entsprechen. Die Hauptschnittstelle zeigt den Gerätestatus, den Status des Heizsystems (einschließlich des Öffnungs-/Schließzustands des Leistungsschützes und des Bereitschaftszustands des Reglers), Echtzeit-Drehstrom-Strommesswerte sowie die aktuelle und eingestellte Temperatur der Atmosphäre und der Aluminiumschmelze an. Die obere Grenze des Sollwerts für die Atmosphärentemperatur beträgt 950°C und die obere Grenze des Sollwerts für die Temperatur der Aluminiumschmelze beträgt 900°C. Die Schnittstelle für Energieverbrauchsstatisiken zeichnet den kumulativen Stromverbrauch seit Inbetriebnahme des Geräts sowie den täglichen Stromverbrauch der letzten zwei Wochen auf. Die I/O-Überwachungsschnittstelle zeigt den Echtzeit-Aktionsstatus der SPS-Eingangspunkte an. Die Alarmereignisschnittstelle gibt sofort einen Signalton aus, wenn ein Fehler auftritt; wenn der Fehler vorübergehend nicht behoben werden kann, schaltet die Stummtaste den Signalton stumm, und ein neuer Fehler schaltet ihn automatisch wieder ein und gibt erneut einen Ton aus. Nach Behebung des Fehlers löscht die Reset-Taste den aktuellen Alarm.

I. Projektübersicht und Ausrüstungsspezifikationen Diese Fallstudie befasst sich mit einem vollautomatischen intelligenten Ionen-Nitrierofen, Modell WDL-IV-75A, mit einer vertikalen Einzelglocken-Einzelstation-Struktur. Die Ausrüstung ist in der Lage, legierte Stähle, Werkzeugstähle und Edelstähle durch Ionen-Nitrieren und Weich-Ionen-Nitrieren zu behandeln. Die effektive Arbeitszone des Ofenkörpers misst 600 mm im Durchmesser und 800 mm in der Höhe, mit einer maximalen Ladekapazität von 400 kg. Der übliche Betriebstemperaturbereich liegt zwischen 500 und 600°C, wobei die maximale Betriebstemperatur 650°C nicht überschreitet. Der erreichte Endvakuumgrad beträgt nicht mehr als 6,7 Pa, die Druckanstiegsrate nicht mehr als 5 Pa/h, und die Zeit für die Evakuierung vom Atmosphärendruck bis zum Endvakuum überschreitet nicht 30 Minuten. Der Temperaturanstieg der Ofenmantelfläche überschreitet nicht 55°C. In der Modellbezeichnung steht IV für das digitale Steuerungssystem der vierten Generation, 75 für den maximalen Durchschnittsstrom der Pulsstromversorgung von 75 Ampere und A für den vollautomatischen intelligenten Typ. II. Passendes Verhältnis zwischen großvolumiger Kammer und Stromversorgungsleistung Vom Modell 30A bis zum Modell 75A erhöht sich der maximale Durchschnittsstrom der Pulsstromversorgung um den Faktor 1,5, während sich das effektive Kammervolumen von etwa 28 Litern auf etwa 226 Liter erweitert, ein Faktor von etwa 8. Diese nicht-proportionale Änderung offenbart ein Designprinzip von Ionen-Nitriergeräten: Die Erweiterung des Kammervolumens erfordert keine proportionale Erhöhung des Stromversorgungsstroms mit dem Volumen, da die Heizleistung für das Ionen-Nitrieren hauptsächlich von der Oberfläche des Werkstücks und der erforderlichen Stromdichte abhängt und nicht vom räumlichen Kammervolumen. Der im Angebot angegebene Bereich der Stromdichte der anomale Glimmentladung liegt zwischen 0,1 und 5 mA/cm². Basierend auf diesem Bereich bietet der maximale Durchschnittsstrom von 75 A für eine Werkstückkombination mit einer Ladekapazität von 400 kg und einer relativ großen Oberfläche eine klare Designreserve für die Obergrenze der unterstützbaren Werkstückoberfläche. In der Zwischenzeit ist die Ausgangsspannung der Pulsstromversorgung kontinuierlich von 0 bis 800 V einstellbar, ohne Sprünge über 200 V, und der Tastgrad ist kontinuierlich im Bereich von 10 % bis 85 % einstellbar. III. Anpassungslogik des Tastgrads der Pulsstromversorgung Die Gasentladung als Stromquelle weist eine Last mit negativem Widerstand auf. Das Werkstück, das als Kathode fungiert, wird sowohl durch seine Oberflächenform als auch durch seine Stapelmethode von der Oberflächenstromdichte beeinflusst. Das Ionen-Nitrieren hat eine minimale Schwellenbedingung: Um die für eine gleichmäßige Glühungsabdeckung erforderliche Stromdichte zu erfüllen, kann die Heizleistung die zur Aufrechterhaltung der Werkstücktemperatur erforderliche Leistung überschreiten. Dieser Widerspruch ist besonders ausgeprägt bei dünnwandigen, leichten Werkstücken. Nachdem die Pulsstromversorgung einen einstellbaren Tastgrad eingeführt hat, entspricht die durchschnittliche Heizleistung der Spitzenleistung multipliziert mit dem Strom, multipliziert mit dem Tastgrad. Durch Reduzierung des Tastgrads kann die durchschnittliche Heizleistung gesenkt werden, während eine ausreichende Spitzenleistung zur Aufrechterhaltung der Glühungsabdeckung beibehalten wird, wodurch der oben genannte Widerspruch gelöst wird. Dieser Mechanismus ist der Hauptgrund, warum diese Geräteserie gleichzeitig schwere Werkstücke und dünne, leichte Werkstücke verarbeiten kann. Der Implementierungspfad für die schnelle Lichtbogenlöschung sieht wie folgt aus: Nutzung des Prinzips der elektromagnetischen Induktion im Entladungskreis zur schnellen Erkennung des Lichtsignal, dann sofortige Steuerung des Hochgeschwindigkeits-Elektronikschalters des Hauptstromkreises durch Hochgeschwindigkeits-Digital-Logikgeräte, wodurch der Lichtbogen innerhalb von 2 μs gelöscht wird. IV. Wärmeisolations- und Temperaturgleichmäßigkeitsdesign des großvolumigen Ofenkörpers Der Glockenzylinder nimmt eine wassergekühlte Doppelwandstruktur und ein Mehrkanal-Wasserkühlsystem an, um die Temperaturgleichmäßigkeit des Ofens zu gewährleisten. Die innere Isolationsauskleidung des Zylinders besteht aus Edelstahl, während die inneren und äußeren Zylinderwände aus hochwertigen Kohlenstoffstahlplatten gefertigt sind. Der Ofenkörper ist mit zwei Schichten 304er Edelstahl-Hitzeschilden ausgestattet, jede Schicht 2 mm dick, und zwei Schichten 304er Edelstahl-Hitzeschilde sind auch am oberen Teil der Ofenbodenplatte angebracht. Im Vergleich zur Sechs-Schicht-Hitzeschildkonfiguration des vorherigen Falls hat dieses Modell weniger Hitzeschildschichten. Dieser Unterschied ergibt sich aus der Änderung des Verhältnisses von Kammervolumen zu Oberfläche – eine großvolumige Kammer hat eine relativ kleinere Wärmeableitungsfläche, und der Wärme-Verlustanteil nimmt entsprechend ab, sodass die Anzahl der Isolationsschichten angemessen reduziert werden kann, während ein langfristiger Hochtemperaturbetrieb gewährleistet wird. Die Kathodenplatte wird auf dem Ofensockel von drei Sätzen hochwertiger Gussglimmer getragen, mit einstellbarer Höhe. Die Kathodenplatte besteht aus Kohlenstoffstahlplatten mit einer Dicke von nicht weniger als 30 mm; der Materialträger-Befestigungsrahmen, der mit dem Werkstück in Kontakt kommt, ist ebenfalls aus hochwertigem Kohlenstoffstahl gefertigt. Die Kathodenverbindungsvorrichtung ist als starre Verbindung ausgelegt, um Überhitzungsprobleme durch lose Schnellkupplungen zu vermeiden. Die Kathodenstruktur umfasst Kathoden-PTFE-Isolierung, Kathoden-Isolierglimmer, Kathoden-Leiteranschlussbuchse, Kathoden-Anschlussstück und M10-Gewindebolzen-fixierten Kabelstecker. Zwei Thermoelemente werden von der Ofenbodenplatte eingeführt und in der Mitte der Kathodenplatte positioniert, um den Temperaturmesskopf zu simulieren. Eines wird für die Temperaturregelung durch die Ionenheiz-Pulsstromversorgung verwendet, und das andere ist mit dem Alarmgerät für die multidirektionale Temperaturüberwachung verbunden. Drei Beobachtungsfenster sind am äußeren Umfang des Ofenmantels angeordnet, um die Bedingungen im Inneren des Ofens multidirektional zu beobachten. V. Vakuumsystem und Druck-Regelkreissteuerung Das Vakuumsystem wird für die Vorvakuumierung des Ofenkörpers sowie für den Atmosphärenwechsel und die Abgasableitung während des Nitrierprozesses verwendet. Die Pumpeneinheit besteht aus einer Drehschieberpumpe vom Typ 2X-15, einer elektromagnetischen Vakuumpumpe mit Inflationsventil und einem Hochvakuum-Schmetterlingsventil. Die Drehschieberpumpe ist eine Einheit der Guangdong Xunda 2X-Serie, beständig gegen Prozessgas-Korrosion, gesteuert durch einen Frequenzumrichter und ausgestattet mit einem Hochvakuum-Schmetterlingsventil vom Typ GI-50 als Hauptsteuerventil. Das Prinzip der Druck-Regelkreissteuerung ist wie folgt: Der Drucktransmitter misst den Ofendruck und gibt ein Standard-Stromsignal an den digitalen Regler aus. Der Regler führt PID-Berechnungen basierend auf dem eingestellten Druckwert und den in Echtzeit abgetasteten Werten durch und gibt dann ein Standard-Stromsignal an den Frequenzumrichter aus. Durch Anpassung der Drehzahl des Vakuumpumpenmotors wird die Sauggeschwindigkeit angepasst, wodurch der Ofendruck konstant auf dem eingestellten Prozesswert gehalten wird. Diese Steuermethode erreicht eine Druckregelgenauigkeit von ±1 Pa. Die kombinierte Nutzung der Vakuumpumpe und des Frequenzumrichters reduziert den mechanischen Verschleiß des Pumpenkörpers beim Start erheblich, und der langfristige Betrieb bei niedriger Drehzahl kann die Lebensdauer erheblich verlängern. Die Vakuummessung erfolgt mit einem kapazitiven Membran-Absolutdrucktransmitter vom Typ ZJ-1C, mit einem Bereich von 0 bis 1000 Pa, einem Ausgang von 4 bis 20 mA und einer Stromversorgung von 15 bis 30 VDC. Dieses Vakuummeter wird nicht durch die Art und Zusammensetzung des gemessenen Mediums beeinflusst, und der gemessene Wert wird von einem digitalen Anzeigegerät angezeigt und nimmt an der Ofendruckregelung teil. VI. Gasverteilungs- und Kühlwassersysteme Das Gasverteilungssystem dient zur Steuerung der Einleitung von Prozessgas in den Ofen. Gasquellen sind Stickstoff, Wasserstoff und andere Prozessgase, die vom Benutzer bereitgestellt werden. Die Gase passieren Massendurchflussmesser und werden dann gemäß der Prozessformel über einen speziellen Mischbehälter in den Ofenkörper geleitet. Dieses Modell ist mit zwei speziellen Massendurchflussmessern ausgestattet, die den Stickstoff- und Wasserstofffluss separat steuern – dies ist der Hauptunterschied zur Konfiguration mit einem einzigen Durchflussmesser des 30A-Modells, was den höheren Anforderungen an die Präzision der Atmosphärenzusammensetzungsanpassung in einer großvolumigen Kammer entspricht. Die Massendurchflussmesser sind japanische Einheiten der HORIBA S500-Serie mit einer Reaktionszeit von weniger als 0,3 ±2 % Sekunden vom vollständig geschlossenen Zustand bis zum Erreichen des Sollwerts, wenn die Regelung beginnt und wenn der Sollwert während der Regelung geändert wird. Der Regelbereich deckt 1 bis 100 % des vollen Maßstabs ab und arbeitet mit einer einzigen universellen DC24V-Stromversorgung, wobei die interne Stromschaltung von den Ein- und Ausgangsschaltungen isoliert ist. Kühlwasseranforderungen: Einlasstemperatur nicht über 31°C, Einlasswasserdruck von 0,15 bis 0,25 MPa und Gesamtdurchflussrate von 20 m³/h. Jeder Kühlwasserkreis ist mit separaten Einlass- und Auslassventilen ausgestattet. Alle Kühlwasserrohre, Ventile und Armaturen, die an der Ausrüstung angebracht sind, bestehen aus Edelstahl. Ein elektrischer Kontaktdruckmesser ist am Hauptwassereinlassrohr installiert, um bei abnormalem Einlassdruck Alarme auszulösen. Ein Ersatz-Wassereinlassventil ist am Hauptwassereinlassrohr installiert, das an die Leitung des Leitungswassers des Benutzers angeschlossen ist, so dass der Ofenkörper im Falle eines unerwarteten Stromausfalls oder Wasserausfalls mit Leitungswasser gekühlt werden kann. VII. Drei-Parameter-Regelkreisarchitektur des Steuerungssystems Das Steuerungssystem verwendet eine speicherprogrammierbare Steuerung der FX3G-Serie und einen Kunlun Tongtai TPC1231Ni Touchscreen als Hauptsteuerzentrum. Die SPS hat eine Programmspeicher-Kapazität von 32K Schritten, eine grundlegende Befehlsverarbeitungsgeschwindigkeit von 0,21 μs und zwei Hochgeschwindigkeits-Kommunikationsschnittstellen (RS422 und USB). Der Touchscreen ist ein 12-Zoll-TFT-LCD mit einer Auflösung von 1920×1080, vieradrigem resistivem Touch, einer Hauptfrequenz von 1 GHz und vorinstallierter McgsPro-Konfigurationssoftware. Das System verwendet eine Multi-Task-Zentralmanagement- und verteilte Steuerungs-Voll-Digitalarchitektur, die gleichzeitig eine Regelkreissteuerung von drei Schlüsselparametern beim Ionen-Nitrieren erreichen kann: Temperaturregelgenauigkeit von ±1°C, Druckregelgenauigkeit von ±1 Pa und Durchflussregelgenauigkeit von ±0,5 %. Die Temperaturregelung verwendet japanische Shimaden SRS13-Serie Digitalregler mit PID-Regelung, die ein Temperatur-Regelkreis-Regelsystem mit dem Temperaturregelkreis und dem Thermoelement bilden. Die Druckregelung verwendet ebenfalls Shimaden SRS13 Digitalregler, die ein Druck-Regelkreis-Regelsystem mit einem Frequenzumrichter und einem Drucksensor bilden. Im automatischen Betriebsmodus startet das System automatisch die Erhaltungspumpe und die Vorvakuumierpumpe, öffnet das Schieberventil und das Magnetventil, um ein Vakuum zu erzeugen. Sobald das Vakuum den Arbeitsdruck für die Aktivierung der Glimmentladung erreicht, werden die Glimmentladungsspannung und die Widerstandsunterstützte Heizung automatisch aktiviert, um den anfänglichen Lichtbogen und Reinigungsprozess des Werkstücks durchzuführen. Nach Beendigung des Lichtbogens tritt das System automatisch in die Heizphase ein und passt automatisch Durchflussrate, Druck, Spannung, Tastgrad und Strom gemäß den Prozesskurven-Designschritten an. Wenn die Temperatur die Prozesstemperatur erreicht, tritt das System in die Temperaturhaltephase ein und hält gemäß der eingestellten Prozesshaltezeit. Nach der Haltezeit schaltet das System die Vakuumpumpe und alle Ventile auf der Extraktionsleitung ab. Sobald die Ofentemperatur auf die eingestellte Temperatur abgefallen ist, schalten sich alle Schalter automatisch aus und das System geht in einen Stoppzustand über.