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 говорят про промышленную ионную азотирующую установку, многие сразу представляют себе огромный цех, сложные панели управления и, конечно, сам процесс — свечение плазмы в вакуумной камере. Но на деле, ключевой момент, который часто упускают из виду даже опытные технологи, — это источник питания. Именно от него зависит стабильность плазмы, скорость процесса и, в конечном счете, качество азотированного слоя. Без надежного ?сердца? вся установка — просто дорогая стальная коробка.
Мой опыт подсказывает, что основная головная боль при эксплуатации — не поддержание вакуума (хотя и с этим бывают нюансы), а именно управление плазмой. Особенно при работе со сложными сплавами или при необходимости получения специфических структур диффузионного слоя. Стандартные источники постоянного тока часто не справляются с подавлением дуговых разрядов на деталях сложной геометрии. Это приводит к локальным перегревам, прожигам и браку.
Тут как раз и выходят на первый план импульсные решения. Я помню, как лет десять назад мы экспериментировали с разными режимами, пытаясь азотировать пресс-формы из высоколегированной стали. Постоянные срывы в дугу сводили на нет все усилия. Ситуация изменилась, когда в цех попал один из первых импульсных источников. Не буду называть бренд, но принцип был ясен: короткие мощные импульсы позволяли ?гасить? зарождающиеся дуги быстрее, чем они успевали развиться. Это был переломный момент в понимании процесса.
Сейчас, глядя на рынок, видно, что фокус сместился. Компании, которые всерьез занимаются разработкой, как та же ООО Ухань Фэн Эр Шунь Оборудование для Термической Обработки (их сайт — fengershun.ru), делают ставку именно на мощные импульсные источники питания и автоматические системы управления. И это логично. Их профиль — не просто продажа ?железа?, а создание именно силовой и управляющей электроники для плазменных процессов. В их достижениях, если посмотреть, значатся и плазменные микропульсовые источники, и высокочастотные инверторы. Это как раз те компоненты, которые превращают установку из ?работающей? в ?стабильно и предсказуемо работающую?.
Да, без хорошего вакуума никуда. Абсолютные вакуумметры, кстати, — это отдельная тема для разговора. Многие экономят на этом, ставят обычные термопарные, а потом удивляются, почему давление в камере ?плавает? и процесс идет нестабильно. Но я хочу сделать акцент на другом моменте — на газовой среде.
Классическая схема — азот + водород. Но современная промышленная ионная азотирующая установка — это часто установка для многокомпонентного насыщения. Добавление аргона, метана, кислородсодержащих газов. Это открывает колоссальные возможности по формированию поверхностного слоя с заданными свойствами: твердостью, трением, коррозионной стойкостью. Но здесь снова упираешься в систему управления. Подача газов должна быть синхронизирована с импульсами питания, их соотношение должно динамически меняться по заданной программе.
Вот здесь и проявляется ценность комплексного подхода. Когда один производитель, как упомянутая компания, отвечает и за источник питания, и за систему газоподачи, и за софт, который всем этим управляет. Потому что согласовать оборудование от пяти разных поставщиков — задача не для слабонервных. Лично сталкивался: источник от одних, масс-спектрометр от других, заслонки от третьих... На отладку уходили месяцы.
Современные системы управления, безусловно, облегчают жизнь оператору. Загрузил техпроцесс, нажал ?старт? — и установка сама все сделает. Но это в идеале. На практике же возникает тонкий момент: чрезмерная автоматизация может скрыть от технолога суть происходящих в камере процессов.
Раньше, слушая гул трансформатора и наблюдая за свечением плазмы (через темное стекло, конечно), опытный мастер по изменению звука и цвета мог определить, идет ли процесс нормально. Сейчас же все сводится к наблюдению за графиками на мониторе. Это, с одной стороны, прогресс, с другой — потеря некой прямой связи с физикой процесса. Молодые специалисты иногда слепо доверяют показаниям датчиков, не понимая, что те могут врать.
Поэтому в хорошей автоматической системе управления должна быть не только возможность задавать сложные программы, но и развитая система диагностики и логирования. Чтобы при анализе брака или нестандартного результата можно было посмотреть не просто ?процесс прошел по графику?, а как именно менялись параметры в каждый момент времени: напряжение, ток, давление, состав остаточных газов. Такие системы — уже не фантастика. На том же fengershun.ru в описании их разработок это прямо указано — автоматические системы для плазменного азотирования и многокомпонентного насыщения. Подразумевается, что это интеллектуальный комплекс, а не просто набор реле.
Хочу поделиться одним случаем, который хорошо иллюстрирует важность надежности компонентов. Мы как-то взялись за серийную обработку коленвалов для дизельных двигателей. Материал — чугун. Техпроцесс стандартный, но с длительной выдержкой. Установка была новая, с современным импульсным источником.
Все шло хорошо первые несколько циклов. А потом начались сбои. Установка уходила в аварийный останов на этапе разогрева. Инженеры бились неделю: проверяли вакуумную систему, газовые магистрали, воду в охлаждении. Оказалось, проблема была в датчике давления в самом источнике питания. Он начал ?дребезжать? и посылал ложный сигнал о перегрузке. Мелочь? Деталь за 100 евро. А простой установки и риск брака партии деталей — тысячи.
Этот случай научил нас, что при выборе оборудования нужно обращать внимание не только на заявленные характеристики типа ?мощность? или ?точность?, но и на ремонтопригодность и доступность компонентной базы. Хорошо, когда производитель, как специализирующаяся на источниках питания компания, использует в своих блоках стандартизированные, доступные на рынке модули и датчики, а не уникальные ?черные ящики?, которые можно заменить только у них с полугодовым ожиданием.
Если отбросить маркетинговые лозунги, то тренд я вижу в двух направлениях. Первое — это дальнейшее повышение гибкости и ?интеллекта? систем. Речь идет об адаптивных системах, которые в реальном времени, на основе обратной связи (например, от оптического эмиссионного спектрометра, контролирующего состав плазмы), корректируют параметры процесса. Это позволит нивелировать разброс в исходном состоянии поверхности деталей и получать еще более стабильный результат.
Второе направление — миниатюризация и удешевление технологии для малого и среднего бизнеса. Не каждому цеху нужна гигантская камера на десять кубов. Часто требуется компактная, надежная установка для азотирования инструмента или мелких серийных деталей. Здесь ключевым становится не мощность, а энергоэффективность, простота ввода в эксплуатацию и обслуживания. И здесь опять все упирается в электронику: компактный, но умный источник питания и простая, интуитивная система управления.
Именно в таких нишах, на мой взгляд, и находят свое место компании с глубокой специализацией. Когда они не пытаются делать все — и камеры, и насосы, и компрессоры, — а фокусируются на ключевом, самом наукоемком звене цепи: на создании ?мозга? и ?сердца? установки — системы управления и импульсного источника. Как раз то, что декларирует в своей деятельности ООО Ухань Фэн Эр Шунь, делая акцент на разработке плазменных микропульсовых источников и высоковольтных высокочастотных инверторных источников. Это стратегически верный путь.
Так что, возвращаясь к началу. Промышленная ионная азотирующая установка — это далеко не только камера и насосы. Это сложный электронно-технологический комплекс, где качество конечного продукта на 70% определяется стабильностью и управляемостью плазмы. А это, в свою очередь, задача для специализированной силовой электроники и умного софта.
Выбирая или модернизируя оборудование, стоит смотреть не на размер камеры, а на то, что находится в шкафу управления. На возможность тонкой настройки импульсов, на развитую систему диагностики, на репутацию производителя в части именно источников питания. Потому что вакуум можно создать разными способами, а вот получить стабильную, управляемую плазму для получения воспроизводимого высококачественного азотированного слоя — это уже высший пилотаж. И за этим пилотажем, как мне видится, будущее всей технологии.
