Φ300×400mm Effektive Zone | Vollautomatische intelligente Ionen-Nitrierhärtungsanlage | Ionen-Nitrier- und Weichnitrieranlage für legierte Stähle & Werkzeugstähle

1. Produktübersicht

Dieser vollautomatische intelligente Ionennitrierungsofen mit vertikaler Glocke und einer Station verfügt über ein digitales Steuerungssystem der vierten Generation und eine Ionennitrierungsimpuls-Stromversorgung. Es kann Ionennitrieren und Weichnitrieren von Titanlegierungen, legierten Stählen, Formstählen und rostfreien Stählen durchführen. Ausgestattet mit einem automatischen Touchscreen-Steuerungssystem, einem Vakuumerzeugungs- und -wartungssystem und einem Gaszufuhr-Regulierungssystem erreicht es eine geschlossene Regelung von Temperatur, Druck und Durchflussrate mit vollständiger Prozessautomatisierung. Zu den typischen Anwendungen gehört die Oberflächenverstärkung von Präzisionswerkstücken wie Formen, Zahnrädern, Wellen und Luft- und Raumfahrtkomponenten.

2. Branchenherausforderungen und Ursachenanalyse

Es ist schwierig, eine gleichmäßige Nitrierschicht sicherzustellen: Komplexe Formen der Werkstückoberfläche (Rillen, Löcher) führen zu einer ungleichmäßigen Glühabdeckung – inkonsistente Schichttiefe und Härte. Grundursache: schwierige Kontrolle des abnormalen Entladungsbereichs in der Gasentladung, Hohlkathodeneffekt beeinflusst die Stromdichteverteilung.

Lichtbogenschäden an der Werkstückoberfläche: Ein verbleibender Ölfilm oder Verunreinigungen auf der Werkstückoberfläche führen zum Zusammenbruch der Ladungsansammlung und zu einem plötzlichen Hochstromlichtbogen, der die Werkstückoberfläche verbrennt. Grundursache: unzureichende Lichtbogenlöschgeschwindigkeit – Stromabschaltung im Mikrosekundenbereich nicht möglich.

Schwierige Kontrolle der gekoppelten Temperatur-, Druck- und Durchflussparameter: Temperatur, Druck und Durchfluss interagieren beim Ionennitrieren – manuelle Anpassung ist schwer zu stabilisieren. Grundursache: Fehlen eines Multiparameter-Regelsystems und einer intelligenten PID-Regelung.

Schlechte Prozesswiederholbarkeit: Große Parameterschwankungen zwischen den Chargen – instabile Qualität der Nitrierschicht. Grundursache: Mangel an programmierten Kontroll- und Datenaufzeichnungs-/Rückverfolgbarkeitsfunktionen.

Unzureichender Gerätesicherheitsschutz: Unter Hochspannungs-, Vakuum- und Hochtemperaturbedingungen besteht die Gefahr von Fehlbedienungen. Grundursache: Mangel an umfassendem elektrisch-mechanischem Verriegelungsschutz und Fehlerselbstdiagnosesystem.

3. Lösung

3.1 Hochfrequenz-Impulsstromversorgung und schnelle Lichtbogenlöschung: Impulsausgangsfrequenz 20000 Hz – Rechteckwellenausgang – Spannung 0–900 V stufenlos einstellbar – Arbeitszyklus 10–85 % stufenlos einstellbar – maximaler Durchschnittsstrom 30 A. Nutzt das elektromagnetische Induktionsprinzip zur schnellen Lichtbogenerkennung – Hochgeschwindigkeits-Digitallogikgeräte unterbrechen den Hauptstrom innerhalb von 2 μs – schützt effektiv die Werkstückoberfläche. IGBT übernimmt die Marke Infineon – zuverlässig und stabil.

3.2 Drei-Parameter-Regelsystem mit geschlossenem Regelkreis: Die Temperaturregelung verwendet einen japanischen Digitalregler der Serie Shimaden SRS13 (PID-Regelung) – Regelgenauigkeit ±1℃. Die Druckregelung erfolgt über den japanischen Digitalregler Shimaden SRS13 + Frequenzumrichter + Drucksensor – Regelgenauigkeit ±1Pa. Die Durchflussregelung erfolgt über einen japanischen Massendurchflussmesser der Serie HORIBA S500 – Regelgenauigkeit ±0,5 %. Drei Parameter unabhängig voneinander im Regelkreis – keine gegenseitige Beeinflussung.

3.3 Vollautomatische intelligente Steuerungssoftware: SPS der FX3G-Serie (32K-Schrittprogrammspeicher, grundlegende Befehlsverarbeitungsgeschwindigkeit 0,21μs) + MCGS 12-Zoll-Touchscreen (Auflösung 1920×1080). Selbstentwickelte V1.0-Steuerungssoftware mit Login-Schnittstelle, Prozessparametereinstellung, Hauptsteuerungsschnittstelle, historischen Kurven, Datenberichten, Alarmaufzeichnungen und anderen Funktionsschnittstellen. Unterstützt englische und russische Schnittstellen – ermöglicht die automatische Ein-Knopf-Bedienung.

3.4 Optimierung des gleichmäßigen Heiz- und Temperaturfelds: Der Ofenkörper weist eine Glockenglasstruktur auf – doppelschichtige wassergekühlte Wand + Mehrkanal-Wasserkühlsystem. Ofenkammer mit 6 Schichten Hitzeschilden aus 310S-Edelstahl + 2 Schichten auf dem Ofenboden – 20 mm dicke Aluminiumsilikat-Isolierwatte in der Isolierschicht. Die Kathodenplatte wird von 3 Sätzen hochwertigem Gussglimmer getragen – höhenverstellbar – sorgt für eine ebene Oberfläche nach dem Laden des Werkstücks. 2 Thermoelemente werden von der Bodenplatte des Ofens eingeführt – eines für die Temperaturregelung der Ionenheizimpuls-Stromversorgung, eines für den Anschluss an ein Alarminstrument.

3.5 Vakuumsystem und geschlossener Druckkreislauf: 2X-15 Drehschieberpumpe + GI-50 Hochvakuum-Absperrklappe – Frequenzumrichter-Regelung. Der Drucktransmitter misst den Ofendruck und gibt ein Standardstromsignal an den digitalen Regler aus – die PID-Berechnung gibt das Signal an den Frequenzumrichter aus – passt die Motordrehzahl der Vakuumpumpe an – hält den Ofendruck konstant auf dem Prozesssollwert. Druckregelgenauigkeit ±1Pa – Langzeitbetrieb der Vakuumpumpe bei niedriger Drehzahl verlängert die Lebensdauer und spart erheblich Energie.

3.6 Mehrere Sicherheitsverriegelungen und Fehlerselbstdiagnose: Das System verfügt über Alarme bei Übertemperatur, Überdruck, Thermoelementschaden, Wassermangel und Phasenverlust (akustischer/visueller Alarm + Steuerschnittstellenalarm) – ergreift entsprechende Schutzmaßnahmen, z. Bei Störung schließen alle Ventile automatisch. Alle Ventile sind stromlos absperrbar.

4. Technische Spezifikationen

5. Auswahlhilfe

5.1 Empfohlene Szenarien

• Ionennitrieren und Weichnitrieren von Formstählen, legierten Stählen und rostfreien Stählen

• Oberflächenverstärkung durch Titanlegierung

• Präzisionskomponenten, die eine strikte Gleichmäßigkeit der Nitrierschicht und Prozesswiederholbarkeit erfordern

5.2 Wichtige Überlegungen zur Auswahl

1. Werkstückgröße und Belastung: Überprüfen Sie die effektive Zone Φ300×400 mm und die maximale Belastung 100 kg

2. Anforderungen an die Prozesstemperatur: Üblicherweise 500–600 °C, maximal 650 °C – bestätigen Sie, dass die Prozesstemperatur innerhalb des Bereichs liegt

3. Gasversorgung: Benutzer stellt N₂, H₂, Ar, CH₄ (Reinheit 99,999 %) und Druckluft (≤0,6 MPa) bereit.

4. Kühlwasserbedingungen: Kühlturm und Pumpe müssen vom Benutzer bereitgestellt werden – Einlass ≤31 °C, Durchfluss 20 m³/h

5. Stromversorgung: Benutzer muss 3-Phasen-380-V/50-Hz-Strom und 70-mm²-BVR-Kupferkabel (250 A) bereitstellen.

6. FAQ

F1: Wie werden Lichtbogenschäden an Werkstücken verhindert?

A: Die Impulsstromversorgung nutzt das elektromagnetische Induktionsprinzip für eine schnelle Lichtbogensignalerkennung (nahezu keine Verzögerung) – Hochgeschwindigkeits-Digitallogikgeräte unterbrechen den Hauptstrom innerhalb von 2 μs – extrem schnelle Lichtbogenlöschung. Im Vergleich zu herkömmlichen Gleichstromnetzteilen schützt es die Werkstückoberfläche wirksam vor Lichtbogenverbrennungen.

F2: Wie wird die Gleichmäßigkeit der Nitrierschicht sichergestellt?

A: Der einstellbare Arbeitszyklus der Impulsleistung (10–85 %) erweitert den Einstellbereich der Prozessparameter und sorgt für eine bessere unabhängige Steuerbarkeit. In Kombination mit der Drei-Parameter-Regelung von Temperatur, Druck und Durchfluss wird die Gleichmäßigkeit der Glühabdeckung auf komplex geformten Werkstücken verbessert. Auch der Hohlkathodeneffekt wird gut unterdrückt.

F3: Kann das Gerät einen vollautomatischen Betrieb erreichen?

A: Verfügt über einen automatischen Ein-Knopf-Betriebsmodus. Der Bediener muss nur das Laden/Entladen abschließen – das System startet automatisch die Wartungspumpe und die Vorevakuierungspumpe, öffnet das Ablenkventil und das Magnetventil, um das Vakuum abzuziehen, aktiviert automatisch die Glimmentladung nach Erreichen des Arbeitsdrucks, geht automatisch in die Heizphase über und passt Durchfluss/Druck/Spannung/Arbeitszyklus/Strom entsprechend der Prozesskurve an, schaltet sich nach dem Halten automatisch ab und kühlt ab.

F4: Wie werden Prozessdaten aufgezeichnet und nachverfolgt?

A: Die Hauptsteuerschnittstelle zeigt Echtzeit-Betriebsdaten wie Temperatur, Vakuum, Durchfluss, Spannung an und zeichnet Datumsinformationen für jeden Ofen auf. Die Abfrageschnittstelle für historische Kurven und Datenberichte ermöglicht die Abfrage aktueller und historischer Kurven oder Parameter – Datensicherung über Netzwerkverbindung oder externen Speicher – Ausgabe von Berichten im Excel-Format.

F5: Welche Sicherheitsfunktionen sind enthalten?

A: Verfügt über Übertemperatur-, Überdruck-, Thermoelementschaden-, Wassermangel- und Phasenverlustalarme (akustisch/visuell + Steuerschnittstelle) – ergreift entsprechende Schutzmaßnahmen, z. B. Einschaltverbot, Heizverbot, Unterbrechung oder Wiederaufnahme des Heizvorgangs. Bei Störung schließen alle Ventile automatisch. Alle Ventile sind stromlos absperrbar. Das System verfügt über eine Fehlerselbstdiagnose – fordert Benutzer auf, entsprechende Fehlerpunkte zu überprüfen und zu reparieren.