ООО Ухань Фэн Эр Шунь Оборудование для Термической Обработки
здание 5-3, Промышленный парк «Ляньдун U-Гу», Экономическая зона развития Янло, р-н Синьчжоу, г. Ухань, Китай
ООО Ухань Фэн Эр Шунь Оборудование для Термической Обработки
здание 5-3, Промышленный парк «Ляньдун U-Гу», Экономическая зона развития Янло, р-н Синьчжоу, г. Ухань, Китай
Когда слышишь 'азотирующая печь с вакуумной системой', многие сразу представляют себе просто откачку воздуха. Но суть-то не в вакууме как таковом, а в создании контролируемой, чистой среды для процесса. Это ключевое заблуждение. На практике, если система не обеспечивает стабильный низкий остаточный давление и, что критично, его равномерность по объёму рабочей камеры, вся затея с плазменным азотированием летит в тартарары. Я не раз видел установки, где насосы вроде стоят приличные, а вот вакуумная арматура, обвязка или система управления откачкой подобраны бездумно. В итоге — неравномерная обработка, пятнистая поверхность, претензии клиента. Сам через это проходил, когда лет десять назад пытался адаптировать старую печь под новые задачи. Понял тогда, что вакуумная система — это не 'приложение', а сердце установки, определяющее воспроизводимость результата.
Возьмём, к примеру, фланцевые соединения. Казалось бы, мелочь. Но если использовать уплотнения, не рассчитанные на циклический нагрев до 600-650°C, которые ещё и в агрессивной среде аммиака или азото-водородной смеси работают, получим постепенную деградацию. Утечки будут нарастать не сразу, а через 100-200 циклов. И обнаружишь ты это не по приборам сразу, а когда партия деталей пойдёт с повышенной хрупкостью поверхностного слоя. Приходилось менять целые комплекты фланцев на более массивные, с медными уплотнительными кольцами и водяным охлаждением. Это удорожание, да, но надёжность вырастает на порядок.
Ещё один момент — расположение и тип вакуумметров. Часто ставят один преобразователь, скажем, термопарный, прямо на камере. Но он показывает давление в одной точке. А если в печи есть 'мёртвые' зоны или активный газ подаётся локально? Мы как-то столкнулись с тем, что в дальнем углу камеры давление в процессе микропульсового разряда было на 15-20% ниже, чем у датчика. Выявили только с помощью дополнительного контрольного датчика. Поэтому сейчас я всегда настаиваю на схеме с минимум двумя точками измерения: одна у откачного патрубка, вторая — в противоположном конце рабочего объёма. И хорошо бы иметь комбинацию из термопарного и ёмкостного манометра для точного контроля в диапазоне от атмосферы до 10^-3 Торр.
И, конечно, насосы. Плазма — это ведь не только азот, но и углерод, кислород, если процесс многокомпонентный. Обычные масляные форвакуумные насосы после таких процессов требуют частой замены масла, оно быстро окисляется и полимеризуется. Перешли на сухие пластинчато-роторные насосы. Шума больше, первоначальные затраты выше, но в долгосрочной перспективе — экономия на обслуживании и стабильность скорости откачки. Для высоковакуумной ступени, если нужен глубокий вакуум для отжига или очистки, без турбомолекулярного насоса не обойтись. Но тут важно правильно рассчитать его производительность под объём камеры, иначе он будет 'задыхаться'.
Вот здесь как раз выходит на сфера компетенций компании ООО Ухань Фэн Эр Шунь Оборудование для Термической Обработки. Их профиль — мощные импульсные источники для плазменного азотирования. И это не маркетинг. Когда мы тестировали их плазменные микропульсовые источники на нашей азотирующей печи с вакуумной системой, стало ясно, что старый подход с постоянным напряжением устарел. Импульсный режим позволяет точнее управлять плотностью плазмы и, что главное, температурой поверхности детали без перегрева.
Но возникла техническая заминка. Импульсный источник создаёт быстрые перепады потенциала. А вакуумная система, особенно если есть длинные проводящие тракты, — это паразитная ёмкость. В первые же пробные пуски мы получили помехи в работе вакуумметров, особенно тех самых точных абсолютных вакуумметров. Стрелка дёргалась, цифры прыгали. Проблема была в наводках. Решили экранировкой кабелей и правильным заземлением — не на общий контур, а на отдельную шину, идущую от источника питания. После этого система вакуумного контроля стала работать стабильно.
Ещё один нюанс, который они хорошо проработали — это интеграция их автоматических систем управления с сигналами от вакуумной системы. Раньше часто логика была простая: откачали до заданного давления — подали газ — включили напряжение. Теперь алгоритм сложнее. Их система в реальном времени сопоставляет скорость падения давления, остаточный уровень, параметры импульса и может, например, увеличить длительность этапа дегазации, если обнаруживает аномальный выброс газа с деталей. Это уже интеллектуальное управление процессом, а не просто выполнение программы. Информацию об их подходах можно найти на их сайте https://www.fengershun.ru.
Был заказ на азотирование крупных пресс-форм для литья пластмасс. Геометрия — глубокие полости, тонкие рёбра. Классическая проблема: в глубоких карманах не формируется устойчивый разряд, обработка не идёт. Просто увеличить давление — значит, потерять в качестве упрочнённого слоя, он становится пористым.
Решение строилось вокруг возможностей вакуумной системы и управления. Сначала обеспечили глубокий вакуум (порядка 10^-4 Торр) для тщательной очистки. Потом, на этапе азотирования, мы не держали постоянное давление. Используя связку точных клапанов дозирования газа и быстрых насосов, система в автоматическом режиме создавала короткие циклы 'откачка-наполнение' с небольшой амплитудой. Это позволяло 'прокачивать' газовую среду в глубоких полостях, не меняя кардинально общий состав атмосферы в камере. Источник питания от ООО Ухань Фэн Эр Шунь работал в микропульсовом режиме, подстраивая параметры разряда под локальное давление, которое отслеживалось по дополнительному датчику, вынесенному на щуп в зону полости.
Результат? Твёрдость и толщина слоя в глубоких карманах отличались от показателей на открытых поверхностях всего на 10-15%, что было прекрасным результатом. Без гибкой и отзывчивой вакуумной системы и умного источника такое было бы невозможно. Это был тот случай, когда оборудование не просто выполняло функцию, а решало технологическую задачу.
Не всё, конечно, шло гладко. Была попытка использовать для откачки в одной из установок эжекторные пароструйные насосы. Логика была: нет движущихся частей, можно качать агрессивные и запылённые среды. Теория — теорией, а на практике для их эффективной работы нужен стабильный и мощный источник пара (перегретой воды или масла). Это отдельная котельная, практически. Плюс инерционность системы чудовищная. Резко изменить давление по сигналу от контроллера — нереально. От этой идеи отказались, как от слишком громоздкой и неповоротливой для точного технологического процесса.
Другая история — экономия на системе охлаждения. Не на водяной рубашке печи, а на охлаждении высоковакуумных насосов и арматуры. Поставили чиллер с малым запасом по холоду. Летом, при +30 в цехе, он не справлялся. Температура масла в форвакуумных насосах росла, давление предельного остаточного ухудшалось. Процесс начинал 'плыть'. Пришлось срочно менять чиллер на более мощный, с запасом. Теперь закладываю минимум 30% запас по холопроизводительности на все системы. Мелочь, которая может остановить всю линию.
Сейчас вижу главный тренд не в изобретении чего-то принципиально нового в железе, а в интеграции. Как данные с абсолютных вакуумметров, датчиков течеискания, масс-спектрометров остаточных газов стекаются в ту самую автоматическую систему управления. И на основе этой истории данных система не просто управляет, но и предсказывает. Например, может рассчитать, что через N циклов вероятна деградация уплотнения определённого фланца из-за возросшей скорости натекания, и выдать предупреждение для планового обслуживания.
Компании, которые, как ООО Ухань Фэн Эр Шунь, изначально закладывают в свои импульсные источники питания и системы управления открытый протокол обмена данными, оказываются в выигрыше. Потому что их оборудование легче встроить в цифровой контур современного цеха. Печь перестаёт быть изолированным ящиком, а становится узлом в общей технологической цепи. И здесь опять роль вакуумной системы ключевая — она главный поставщик информации о чистоте и стабильности среды процесса.
Так что, возвращаясь к началу. Азотирующая печь с вакуумной системой — это не печь, к которой прикрутили насос. Это комплекс, где механическая откачка, контроль давления, газодинамика, электропитание плазмы и автоматика связаны в одну логическую систему. Ошибка в любом звене ведёт к браку. А понимание этих связей и есть та самая практическая разница между просто оборудованием и работающей, надёжной технологией.
