VHPgr-20/20/30-2000型真空熱壓爐

（P2GR20）技術(shù)方案

一、                      設(shè)備基本原理、主要用途及特點(diǎn)

1.                      基本原理

VHPgr-20/20/30-2000型真空熱壓爐是在真空（或其它氣氛）條件下將材料熱壓成型的成套設(shè)備，主要采用電阻式加熱，由油缸驅(qū)動(dòng)的壓頭上下加壓。在高溫下，物料生坯固體顆粒的相互鍵聯(lián)，晶粒長大，空隙（氣孔）和晶界漸趨減少，通過物質(zhì)的傳遞，其總體積收縮，密度增加，最后成為具有某種顯微結(jié)構(gòu)的致密多晶燒結(jié)體，從而將物料壓制成形。

（設(shè)備圖示，以實(shí)際出貨產(chǎn)品為準(zhǔn)）

2.                      設(shè)備用途

該設(shè)備將真空/氣氛、熱壓成型、高溫?zé)Y(jié)結(jié)合在一起，適用于氧化鈮、碳化硅、碳化硼、氮化硼等陶瓷材料等石墨烯碳纖維、高溫合金金屬粉體材料的高溫加壓燒結(jié)成形及增密粉末冶金、功能陶瓷等新材料的高溫?zé)岢尚?，也可用于粉末或壓坯在低于主要組分熔點(diǎn)的溫度下的熱處理，目的在于通過顆粒間的冶金結(jié)合以提高其強(qiáng)度。

皓越科技該設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)先進(jìn)合理，設(shè)計(jì)及制造符合相應(yīng)的國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，能夠滿足用戶的使用要求。設(shè)備的節(jié)能效果好。使用、操作、維修方便簡捷，造型美觀，安全可靠，售后服務(wù)優(yōu)良。配套產(chǎn)品和元器件具有國際水平，能夠適應(yīng)長期、穩(wěn)定、安全、可靠的生產(chǎn)需求。

3.                      設(shè)備特點(diǎn)

1)       采用臥式、側(cè)開門結(jié)構(gòu)：裝、卸模具精度高，操作方便；

2)       升溫快：升溫速率10℃/分鐘（≤1600℃），升溫速率5℃/分鐘（＞1600℃）；

3)       溫度均勻性好：平均溫度均勻性為±5℃（5點(diǎn)測(cè)溫，恒溫區(qū)1000℃保溫1h后檢測(cè)）；

4)       壓力精度高：采用比例液壓控制系統(tǒng)，壓力精度為±5‰；

5)       采用單溫區(qū)控制：預(yù)留兩個(gè)測(cè)溫孔，以便高溫監(jiān)測(cè)使用；

6)       安全性能好：采用HMI+PLC+PID壓力傳感控制，安全可靠；

7)       密封性能好：動(dòng)態(tài)壓頭均采用波紋管密封，確保不漏氣。

二、                      設(shè)備型號(hào)

本設(shè)備為臥式周期式真空熱壓爐，具體型號(hào)為VHPgr-20/20/30-2000（P2GR20），具體代碼含義如下圖所示：

三、                      主要技術(shù)參數(shù)

1.       設(shè)備形式：     臥式

2.       裝料方式：     側(cè)裝料

3.       加熱形式：     石墨電阻加熱

4.       加熱功率：      50±10%KW(以實(shí)際功率為準(zhǔn))

5.       模套外徑（mm）：Φ160x160mm（直徑x高）

6.       樣品外徑（mm）：Φ50mm（物料區(qū)域最大可Φ80mm）

7.       最高溫度：      2000℃（設(shè)計(jì)溫度）

8.       工作溫度：      1900℃（此溫度為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)）

9.       溫度均勻性        ：   ±5℃（5點(diǎn)測(cè)溫，恒溫區(qū)1000℃保溫1h后檢測(cè)）

10.       升溫速率：      1～20℃/min；常溫~1600℃，升溫速率為10℃/min；

1600℃~1900℃，升溫速率為5℃/min

11.       控溫精度：      ±1℃

12.       極限真空度：    6.7x10-3Pa（空爐、冷態(tài)、經(jīng)凈化）

13.       真空抽速：     從大氣壓力抽至5 Pa≤20min

14.       壓升率：       ≤2Pa/h（空爐、冷態(tài)、經(jīng)凈化）

15.       最大壓力：      20T（數(shù)顯，可調(diào)）

16.       加壓方式：     手/自動(dòng)加壓，單向下加壓（由下往上加壓）

17.       壓頭行程：      100mm

18.       壓頭開放高度：  160mm

19.       上下壓頭平行度：±0.1mm

20.       壓力控制精度：        ≤±3‰FS(FS 是全量程壓力)

21.       壓力控制：       伺服液壓站

22.       位移顯示精度：   0.005mm

23.       壓頭密封：       下壓頭采用波紋管密封

24.       壓頭材質(zhì)               等靜壓石墨

25.       測(cè)溫儀器：       鎢錸型熱電偶

26.       保護(hù)氣氛：       氬氣或高純氮?dú)庖宦窔夥?/span>

27.       氣氛壓力：       ≤0.1MPa·A（絕對(duì)壓力，可調(diào)）

28.       水質(zhì)要求：            PH值7.0～8.5，懸浮物固體＜100mg/L，總硬度CaO＜10mg當(dāng)量/L，溶解性固體＜30mg/L，電導(dǎo)率＜500μS/cm

29.       設(shè)備外形尺寸：   1560mm（W）X1690mm（D）X2000mm（H）（以實(shí)際發(fā)貨產(chǎn)品為準(zhǔn)）

30.       設(shè)備重量：       約1.6t

四、                      結(jié)構(gòu)組成

皓越科技的臥式真空熱壓爐主要由爐體、爐門、加熱與保溫及測(cè)溫系統(tǒng)、測(cè)溫系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、氣動(dòng)裝置、電氣控制系統(tǒng)等組成。

五、                      設(shè)備結(jié)構(gòu)特征

1.                      爐體

爐體為雙層殼體臥式結(jié)構(gòu)，內(nèi)外壁均為304不銹鋼，并經(jīng)仔細(xì)的拋光，表面光滑，有利于縮短抽氣時(shí)間，且便于清潔。雙層殼體之間通水冷卻，確保爐壁溫度低于55℃。爐體及其接管內(nèi)表面拋光后均經(jīng)過嚴(yán)格的水壓及氣壓試驗(yàn)，以確保焊縫質(zhì)量而不發(fā)生滲漏，真空室經(jīng)過嚴(yán)格的真空極限及真空漏率測(cè)試。

爐體側(cè)部設(shè)有真空抽氣口、熱電偶測(cè)溫口、進(jìn)出水口、電極口等。爐體上下壓頭的密封采用可靠的金屬波紋管密封。

附屬品：        

1)       真空接管

2)       電極引入接管

3)       熱電偶引入接管

4)       真空測(cè)量及真空指示接管

5)       冷卻水接管

6)       爐腿

2.                      爐門

爐門采用雙層水冷結(jié)構(gòu)，內(nèi)外壁均為304不銹鋼經(jīng)精密拋光處理，內(nèi)外壁之間通水冷卻，爐門側(cè)部設(shè)有進(jìn)出水口等。

3.                      加熱保溫系統(tǒng)

加熱系統(tǒng)采用石墨加熱體，側(cè)面及底面的分布保證了最佳的溫度均勻性和工件的均勻受熱，且便于發(fā)熱體的維修及更換。四周的隔熱屏均采用由硬氈、軟氈共同組成的復(fù)合保溫層，經(jīng)過加工制作成一個(gè)整體的隔熱系統(tǒng)，能方便的進(jìn)行安裝及維護(hù)。

加熱電極為專門設(shè)計(jì)的紫銅水冷電極，水冷電極設(shè)計(jì)不但保證與爐體的良好密封和絕緣，而且與引入電源連接線的接觸良好，拆卸方便，電極中水冷卻裝置能夠降低導(dǎo)電接頭的溫度，防止燒毀真空密封材料，以致影響爐內(nèi)真空度。新型的電極結(jié)構(gòu)避免了長時(shí)間使用發(fā)生銅管腐蝕及焊口腐蝕而漏水的現(xiàn)象。

絕緣件采用優(yōu)質(zhì)陶瓷結(jié)構(gòu)，電極引出結(jié)構(gòu)為紫銅水冷電極，絕緣結(jié)構(gòu)為氧化鋁陶瓷（能夠避免熱處理過程中材料揮發(fā)造成短路而燒毀電極）。加熱室外框使用不銹鋼板材料，并且焊接多道加強(qiáng)筋以保證長期使用不變形。

4.                      測(cè)溫系統(tǒng)

測(cè)溫元件采用鎢錸熱電偶配合溫度控制儀進(jìn)行溫度閉環(huán)控制，測(cè)溫元件測(cè)量溫度并供給溫度控制器控制信號(hào)，從而調(diào)整功率調(diào)控器的輸出，從而控制變壓器的輸出大小，以滿足系統(tǒng)的控溫需求。此外，在保溫屏外側(cè)，設(shè)有監(jiān)測(cè)熱電偶，當(dāng)系統(tǒng)超溫時(shí)，通過控制系統(tǒng)及時(shí)切斷加熱電源，確保設(shè)備安全。

5.                      加壓系統(tǒng)

加壓系統(tǒng)為液壓單向下加壓，加壓壓力為最大20T（可調(diào)），加壓行程為100mm。

壓機(jī)由四立柱及上下橫梁組成，單向下加壓，加壓油缸固定在橫梁上，爐體支撐在爐架上，并與下橫梁進(jìn)行固定，橫梁經(jīng)過嚴(yán)格機(jī)械加工，保證下壓頭的加壓精度。壓頭的密封采用焊接波紋管密封，密封可靠、使用壽命長。壓頭位移由位移傳感器測(cè)得，采用光柵尺測(cè)距，測(cè)量誤差±0.005mm，加壓壓力由載荷傳感器測(cè)量。

下水冷壓頭全部采用特殊水冷結(jié)構(gòu)形式，材料為不銹鋼，具有水冷效果好，反復(fù)加壓工作不變形、使用壽命長、移動(dòng)過程泄漏小等優(yōu)點(diǎn)。

下石墨壓頭采用等靜壓石墨制造，抗壓強(qiáng)度高，不易損壞。

加壓系統(tǒng)由伺服液壓站、載荷傳感器、加壓油缸、加壓位移傳感器等組成，并由電磁閥通過控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，位移傳感器采用光柵尺?？赏ㄟ^手動(dòng)調(diào)節(jié)加壓壓力，也可自動(dòng)調(diào)節(jié)加壓壓力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、保壓。

6.                      真空系統(tǒng)

真空系統(tǒng)由直聯(lián)泵、擴(kuò)散泵、氣動(dòng)高真空閥、真空變送器、真空壓力表、真空放氣閥、冷阱、真空管路等組成，并留有充氣接口。為減少爐體振動(dòng)，真空管道與泵的連接采用金屬波紋管，真空度由真空變送器測(cè)量。

真空閥門設(shè)掉電保護(hù)和安全聯(lián)鎖，如設(shè)備突然斷電，真空系統(tǒng)的各系統(tǒng)閥門自動(dòng)調(diào)整為關(guān)閉狀態(tài)，保護(hù)真空室。

所有真空管路均采用不銹鋼或碳鋼電鍍制造。管路連接處采用金屬波紋管連接，以隔絕直聯(lián)泵的震動(dòng)，防止將震動(dòng)傳遞至真空加熱室系統(tǒng)。

7.                      充氣裝置

充氣系統(tǒng)（不含氣體干燥、氣體過濾）主要由充氣閥、浮子流量計(jì)、壓力傳感器、充氣管道等組成，用于工藝所需充氬氣、氮?dú)獾囊宦窔夥找螅畲蟪錃鈮毫Α?.1MPa·A（絕對(duì)壓力）。

氣體壓力檢測(cè)采用壓力傳感器，和電磁閥配合可自動(dòng)控制爐內(nèi)壓力在設(shè)定范圍內(nèi)，差壓自動(dòng)補(bǔ)氣，超壓自動(dòng)放氣；超限壓報(bào)警并自動(dòng)停止加熱及停止進(jìn)氣，自動(dòng)打開排氣。

1)       進(jìn)氣管道采用一路浮子流量計(jì)控制；

2)       所有氣路管道均采用SUS304材質(zhì)；

8.                      水冷系統(tǒng)

系統(tǒng)由集成式進(jìn)水組件（不銹鋼管）、集成式回水組件（不銹鋼管）、球閥、優(yōu)質(zhì)橡膠管及接頭等組成。回水方式采用封閉式，在關(guān)鍵回路如電極上設(shè)置了水溫水流量傳感器，水溫過高或水流量不足時(shí)及時(shí)報(bào)警并停止加熱。

進(jìn)水主管路上設(shè)有電接點(diǎn)壓力表，當(dāng)水壓不足時(shí)提供信號(hào)給控制系統(tǒng)，然后由控制系統(tǒng)判斷報(bào)警，啟動(dòng)備用水源系統(tǒng)或切斷電源。設(shè)備的備用水裝置由客戶自備，備用水流量≥5m3/h。

水路特點(diǎn)：

1)                      所有水路管道均采用耐高溫、高壓軟管材質(zhì)，確保不生銹；其他輔助水路管道采用高壓防爆管道。確保水路安全；

2)                      關(guān)鍵管路設(shè)置有水流量傳感器和水溫傳感器和報(bào)警裝置，水流量過低報(bào)警，水超溫報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患。進(jìn)水路欠水壓與加熱PLC互鎖，水壓低時(shí)，報(bào)警并停止加熱。

3)                      使用方須做好備用水源及UPS電源。主電路停電可立即切換至UPS電源，給水泵供電，冷卻水源循環(huán)，確保爐體安全。

9.                      氣動(dòng)系統(tǒng)（需選配空壓機(jī)）

由氣動(dòng)三聯(lián)件（除水器、壓力表、油霧器）、電磁換向閥，管道和產(chǎn)氣量為0.6m3/min的空壓機(jī)（可選配）等組成?？蓪?duì)氣動(dòng)執(zhí)行元件（如氣缸、充氣閥、真空閥門等）提供潔凈的壓縮空氣，確保氣動(dòng)原件運(yùn)行穩(wěn)定可靠，管路走向整潔美觀。

10.                      變壓器及連接電纜

采用與之相匹配的變壓器及連接水冷電纜或銅排。

11.                      電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)：全自動(dòng) PLC+觸摸屏系統(tǒng)，可以手動(dòng)、自動(dòng)切換。

電源控制系統(tǒng)軟件介紹： 有以下特點(diǎn)：

1)       源控制具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式，手動(dòng)和自動(dòng)都可以在觸摸屏上控制，操作方便、系統(tǒng)穩(wěn)定，具有誤操作提示報(bào)警功能。

2)       溫控系統(tǒng)：全自動(dòng) PLC+觸摸屏系統(tǒng)，可以手動(dòng)、自動(dòng)切換，采用熱電偶和控溫儀表控制電源的輸出從而控制模具的溫度，觸摸電腦自動(dòng)記錄燒結(jié)過程及歷史曲線。配備 PLC 控制器（西門子/歐姆龍），具有 PID 及超溫報(bào)警功能，能儲(chǔ)存和輸出記錄，清晰反應(yīng)爐子工作狀況。

3)       控制系統(tǒng)軟件由我公司自行開發(fā)，人機(jī)界面操作系統(tǒng)，畫面友好，操作簡單，響應(yīng)速度快，可對(duì)爐內(nèi)工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

4)       本設(shè)備可自動(dòng)采集溫度曲線、真空度曲線和燒結(jié)時(shí)間等曲線，對(duì)各個(gè)工藝參數(shù)（溫度、真空度）實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示，方便用戶根據(jù)歷史曲線分析燒結(jié)工藝。

5)       通訊接口豐富，如 RS485、LAN、USB 等，易于和其它設(shè)備 組網(wǎng)應(yīng)用。軟件控制界面形象化，能夠動(dòng)態(tài)顯示工作流程，方便直觀。

6)       控制系統(tǒng)上設(shè)有過流、超溫及斷水等分類報(bào)警功能，電器元件采用施耐德、 LG等品牌，產(chǎn)品品質(zhì)有保證。電控柜按照西門子標(biāo)準(zhǔn)制作，所有的儀表及控制元件集中到一個(gè)電控柜內(nèi)。

7)       軟件免費(fèi)升級(jí)。

溫度的控制也可通過數(shù)顯溫度程序控制儀根據(jù)用戶設(shè)定的工藝曲線，實(shí)行自動(dòng)控制溫度，并具有PID自整定功能，也可根據(jù)用戶需要手動(dòng)控制溫度。

六、                      安全保護(hù)系統(tǒng)

1.                      電氣聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)；

2.                      保險(xiǎn)絲；

3.                      電熱過電流保護(hù)裝置。

七、                      整機(jī)要求

1.                      電力需求：     380V，三相五線制，60KVA，50Hz

2.                      起重設(shè)備：     ＞2噸

3.                      壓縮空氣氣源：

a)                      耗量：                ~3L/s

b)                      壓力：                ≥0.6Mpa

4.                      水源：

1)       循環(huán)水量： ≥10m3/h

2)       水壓：     0.15~0.3Mpa

3)       進(jìn)水水溫： ≤25℃

4)       水質(zhì)：      PH值7.0～8.5，懸浮物固體＜100mg/L，總硬度CaO＜10mg當(dāng)量/L，溶解性固體＜30mg/L，電導(dǎo)率＜500μS/cm；及總排水管與設(shè)備的連接管路和閥門；

八、                      安裝、調(diào)試及驗(yàn)收

1.                      甲方負(fù)責(zé)地基、氣源，乙方電控柜的總線輸入端之前的進(jìn)線電纜。進(jìn)回水接到乙方冷卻水箱的總進(jìn)回水口處。在所有準(zhǔn)備工作完成后，通知乙方進(jìn)行安裝、調(diào)試。設(shè)備以賣方組織，買方配合的方式在買方現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試并達(dá)到買方正常使用的要求；

2.                      驗(yàn)收工作完成后，由雙方共同簽署設(shè)備最終驗(yàn)收?qǐng)?bào)告。

九、                      培訓(xùn)

1.                      設(shè)備安裝調(diào)試過程中，賣方同時(shí)對(duì)買方設(shè)備使用人員進(jìn)行必要的操作和維護(hù)保養(yǎng)的培訓(xùn)。經(jīng)培訓(xùn)，用戶技術(shù)人員能夠達(dá)到獨(dú)立正確操作設(shè)備并能判斷故障及簡單維修。

2.                      培訓(xùn)計(jì)劃和內(nèi)容：

十、                      保固期

機(jī)器全系統(tǒng)保固壹年（易損件模具、石墨壓頭、石墨加熱體、熱電偶、密封件除外）。長期優(yōu)惠提供備品備件。

十一、                      售后

保固期內(nèi)，若設(shè)備發(fā)生故障，我公司在2小時(shí)內(nèi)給予回復(fù)，并在72小時(shí)內(nèi)派員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，組織維修。

十二、                      設(shè)備到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)條件

1.                      提供設(shè)備尺寸圖，含包裝尺寸圖；

2.                      提供設(shè)備布局圖，含真空機(jī)組及電控柜布局圖；

3.                      提供水，電，氣要求及備用水要求。

十三、                      客戶可選配配件

1.                      冷水機(jī)HCA-10      1臺(tái)

2.                      水路管道及法蘭：   1套

3.                      空壓機(jī)HA-1        1臺(tái)

4.                      脫模機(jī)HD-1        1臺(tái)

5.                      分子泵組/DM或/OD：1臺(tái)

真空熱壓燒結(jié)爐