Φ600×800mm Wirkungszone Vollautomatischer, intelligenter Ionennitridierender Ofen für Legierungsstähle und Formenstähle mit Ionnitridierung und Softnitridierungssystem

1. Produktübersicht

Dieser vertikale Glockenmantel-Einzelstations-Vollautomat mit intelligenter Ionen-Nitrierhärtungsanlage verfügt über ein digitales Steuerungssystem der vierten Generation und eine Ionen-Nitrier-Impulsstromversorgung. Er kann Ionen-Nitrieren und Weichnitrieren von legierten Stählen, Werkzeugstählen und rostfreien Stählen durchführen. Ausgestattet mit einem Touchscreen-Automatikkontrollsystem, einem Vakuum-Erzeugungs- und -Aufrechterhaltungssystem sowie einem Gasversorgungsregelsystem erreicht es eine Regelung im geschlossenen Regelkreis von Temperatur, Druck und Durchflussrate mit vollständiger Prozessautomatisierung. Typische Anwendungen umfassen die Oberflächenverstärkung von Präzisionswerkstücken wie Formen, Zahnrädern und Wellen.

2. Branchenherausforderungen & Ursachenanalyse

Schwierige Gewährleistung einer gleichmäßigen Nitrierschicht: Komplexe Werkstückoberflächenformen (Nuten, Löcher) führen zu ungleichmäßiger Glühkathodenabdeckung – inkonsistente Schichttiefe und Härte. Ursache: Schwierige Kontrolle des abnormalen Entladungsbereichs in der Gasentladung, Hohlkathodeneffekt beeinflusst die Stromdichteverteilung.

Lichtbogenschäden an der Werkstückoberfläche: Rückstände von Ölfilmen oder Verunreinigungen auf der Werkstückoberfläche verursachen Ladungsansammlungsdurchschläge und kurzzeitige Hochstromlichtbögen – Verbrennung der Werkstückoberfläche. Ursache: Unzureichende Lichtbogenlöschgeschwindigkeit – Unfähigkeit, den Strom auf Mikrosekundenebene zu unterbrechen.

Schwierige Regelung gekoppelter Temperatur-, Druck- und Durchflussparameter: Temperatur, Druck und Durchfluss interagieren während des Ionen-Nitrierens – manuelle Einstellung ist schwierig zu stabilisieren. Ursache: Mangel an Mehrparameter-Regelkreissystemen und intelligenter PID-Regelung.

Schlechte Prozesswiederholbarkeit: Große Schwankungen der Parameter zwischen den Chargen – instabile Qualität der Nitrierschicht. Ursache: Mangel an programmierter Steuerung und Funktionen zur Datenaufzeichnung/Rückverfolgbarkeit.

Unzureichender Gerätesicherheitsschutz: Fehlbedienungsrisiken unter Hochspannungs-, Vakuum- und Hochtemperaturbedingungen. Ursache: Mangel an umfassendem elektromechanischem Verriegelungsschutz und Fehler-Selbstdiagnosesystem.

3. Lösung

3.1 Hochfrequenz-Impulsstromversorgung & Schnelles Lichtbogenlöschen: Impulsstromausgangsfrequenz 20000 Hz – Rechteckwellenausgang – Spannung 0~800V stufenlos einstellbar – Tastverhältnis 10-85% stufenlos einstellbar – maximaler Durchschnittsstrom 75A. Nutzt das Prinzip der elektromagnetischen Induktion zur schnellen Lichtbogenerkennung – Hochgeschwindigkeits-Digital-Logikbausteine unterbrechen den Hauptstrom innerhalb von 2 μs – schützt effektiv die Werkstückoberfläche. IGBT verwendet die Marke Infineon – zuverlässig und stabil.

3.2 Drei-Parameter-Regelkreissystem: Temperaturregelung verwendet den digitalen Regler der Serie SRS13 von Shimaden (Japan) (PID-Regelung) – Regelgenauigkeit ±1℃. Druckregelung verwendet den digitalen Regler SRS13 von Shimaden (Japan) + Frequenzumrichter + Drucksensor – Regelgenauigkeit ±1Pa. Durchflussregelung verwendet Massendurchflussmesser der Serie S500 von HORIBA (Japan) (2 Stück, für Stickstoff, Wasserstoff usw.) – Regelgenauigkeit ±0,5%. Drei Parameter unabhängig im geschlossenen Regelkreis – keine gegenseitige Beeinflussung.

3.3 Vollautomatisierte intelligente Steuerungssoftware: SPS der Serie FX3G (32K Schritt Programmspeicher, grundlegende Befehlsverarbeitungsgeschwindigkeit 0,21 μs) + Kunlun Tongtai TPC1231Ni Touchscreen (12 Zoll, 1920 × 1080 Auflösung). Selbst entwickelte Steuerungssoftware V1.0 (Software-Urheberrechtsregistrierungsnummer 5101331) mit Anmeldeoberfläche, Prozessparameter-Einstellung, Hauptsteueroberfläche, historischen Kurven, Datenberichten, Alarmprotokollen und anderen Funktionsschnittstellen. Unterstützt englische Benutzeroberfläche – ermöglicht den automatischen Betrieb mit "einem Knopfdruck".

3.4 Gleichmäßige Erwärmung & Optimierung des Temperaturfeldes: Der Ofenkörper nimmt eine Glockenmantelstruktur an – doppellagige wassergekühlte Wand + Mehrkanal-Wasserkühlsystem. Der Ofenraum mit 2 Lagen 304er Edelstahl-Hitzeschilden (je 2 mm) + 2 Lagen auf dem Ofensockel – gewährleistet langfristigen Hochtemperaturbetrieb und erhebliche Energieeinsparungen. Die Kathodenplatte wird von 3 Sätzen hochwertiger Gussglimmer getragen – höhenverstellbar – gewährleistet eine ebene Oberfläche nach dem Beladen des Werkstücks. 2 Thermoelemente werden von der Ofenbodenplatte eingeführt – eines für die Temperaturregelung der Ionenheizungs-Impulsstromversorgung, eines an ein Alarmgerät angeschlossen.

3.5 Vakuumsystem & Druck-Regelkreis: 2X-15 Drehschieberpumpe + GI-50 Hochvakuum-Klappventil – Frequenzumrichter-Regelkreis. Der Drucktransmitter misst den Ofendruck und gibt ein Standardsignal an den digitalen Regler aus – die PID-Berechnung gibt ein Signal an den Frequenzumrichter aus – passt die Drehzahl des Vakuumpumpenmotors an – hält den konstanten Ofendruck am eingestellten Prozesspunkt. Druckregelgenauigkeit ±1Pa – Langzeitbetrieb der Vakuumpumpe bei niedriger Drehzahl verlängert die Lebensdauer und spart erheblich Energie.

3.6 Mehrere Sicherheitsverriegelungen & Fehler-Selbstdiagnose: Das System verfügt über Alarme bei Übertemperatur, Überdruck, Thermoelementschaden, Wassermangel, Phasenausfall (akustischer/visueller Alarm + Steuerungsinterface-Alarm) – ergreift entsprechende Schutzmaßnahmen wie Verbot des Einschaltens, Verbot des Heizens, Abschalten oder Wiederaufnehmen des Heizens. Alle Ventile schließen bei Fehler automatisch. Alle Ventile sind abschaltbar. Das System verfügt über eine Fehler-Selbstdiagnose – fordert den Benutzer auf, entsprechende Fehlerpunkte zu überprüfen und zu reparieren.

4. Technische Spezifikationen

5. Auswahlhilfe

5.1 Empfohlene Szenarien

• Ionen-Nitrieren und Weichnitrieren von Werkzeugstählen, legierten Stählen, rostfreien Stählen

• Präzisionsteile, die eine strenge Gleichmäßigkeit der Nitrierschicht und Prozesswiederholbarkeit erfordern

• Nitrier-Produktionslinien für größere Werkstücke (Φ600×800mm)

5.2 Wichtige Auswahlkriterien

1. Werkstückgröße und -last: Effektiven Bereich Φ600×800mm und maximale Last 400kg prüfen

2. Prozesstemperaturanforderungen: Üblich 500-600℃, maximal 650℃ – Prozesstemperatur im Bereich bestätigen

3. Gasversorgung: Benutzer stellt N₂, H₂ (Reinheit 99,9%) und Druckluft (≤0,6MPa) bereit

4. Kühlwasserbedingungen: Benutzer stellt Kühlturm und Pumpe bereit – Einlass ≤31℃, Durchfluss 20m³/h

5. Stromversorgung: Benutzer stellt 3-phasige 380V/50Hz Stromversorgung und 35mm² BVR-Kupferkabel (100A) bereit

6. FAQ

F1: Wie werden Lichtbogenschäden an Werkstücken verhindert?

A: Die Impulsstromversorgung nutzt das Prinzip der elektromagnetischen Induktion zur schnellen Lichtbogenerkennung (nahezu keine Verzögerung) – Hochgeschwindigkeits-Digital-Logikbausteine unterbrechen den Hauptstrom innerhalb von 2 μs – extrem schnelles Lichtbogenlöschen. Im Vergleich zu herkömmlichen Gleichstromversorgungen schützt sie die Werkstückoberfläche effektiv vor Lichtbogenverbrennungen.

F2: Wie wird die Gleichmäßigkeit der Nitrierschicht gewährleistet?

A: Das einstellbare Impulsstrom-Tastverhältnis (10-85%) erweitert den Bereich der Prozessparameteranpassung – ermöglicht eine bessere unabhängige Steuerbarkeit. In Kombination mit der Drei-Parameter-Regelung von Temperatur, Druck und Durchfluss – verbessert die Gleichmäßigkeit der Glühkathodenabdeckung auf komplex geformten Werkstücken. Der Hohlkathodeneffekt wird ebenfalls gut unterdrückt.

F3: Kann die Anlage vollautomatisch betrieben werden?

A: Verfügt über den automatischen Betriebsmodus "ein Knopfdruck". Der Bediener muss nur das Be- und Entladen durchführen – das System startet automatisch die Wartungspumpe und die Vorvakuumpumpe, öffnet das Schieberventil und das Magnetventil zum Evakuieren, aktiviert automatisch die Glühkathode nach Erreichen des Arbeitsdrucks, tritt automatisch in die Heizphase ein und passt Durchfluss/Druck/Spannung/Tastverhältnis/Strom gemäß Prozesskurve an, schaltet sich nach Halten automatisch ab und kühlt ab.

F4: Wie werden Prozessdaten aufgezeichnet und zurückverfolgt?

A: Die Hauptsteueroberfläche zeigt Echtzeit-Betriebsdaten wie Temperatur, Vakuum, Durchfluss, Spannung an – zeichnet Datumsinformationen für jeden Ofen auf. Die Abfrageoberfläche für historische Kurven und Datenberichte ermöglicht die Abfrage aktueller und historischer Kurven oder Parameter – Datensicherung über Netzwerkverbindung oder externen Speicher – Berichte werden im EXCEL-Format ausgegeben.

F5: Welche Sicherheitsfunktionen sind enthalten?

A: Verfügt über Alarme bei Übertemperatur, Überdruck, Thermoelementschaden, Wassermangel, Phasenausfall (akustisch/visuell + Steuerungsinterface) – ergreift entsprechende Schutzmaßnahmen wie Verbot des Einschaltens, Verbot des Heizens, Abschalten oder Wiederaufnehmen des Heizens. Alle Ventile schließen bei Fehler automatisch. Alle Ventile sind abschaltbar. Das System verfügt über eine Fehler-Selbstdiagnose – fordert den Benutzer auf, entsprechende Fehlerpunkte zu überprüfen und zu reparieren.