Элеваторная печь модели СЭВЭ-4.6/13-ИП-НИТТИН
П.В. Антонович, директор ООО «НПП «НИТТИН» (г. Белгород, Россия)
тел.: 8-4722-777-8-44, e-mail.: nittin.ru@gmail.com www.nittin.ru
С учетом технических требований заказчика разработана и серийно изготавливается инновационная элеваторная электропечь модели СЭВЭ?4.6/13?ИП-НИТТИН с цельнометаллическим нагревательным модулем для вакуумной пайки высоколегированных сталей, соответствующих новому ГОСТ Р 53542–2009. Она впервые предложена предприятиям, производящим авиационные двигатели и их составные части, а также авиационно-ремонтным заводам. Новая электропечь позволит существенно улучшить технико-экономические характеристики технологического процесса вакуумной пайки высоколегированных сталей и повысить качество паяных узлов.
В Российской Федерации с 1 июля 2010 г. введен новый стандарт (ГОСТ Р 53542–2009) «Пайка высоколегированных сталей в вакууме», который распространяется и на авиационные двигатели и на их составные части, а также устанавливает общие требования к технологическому процессу вакуумной высокотемпературной пайки деталей из коррозионно-стойких, жаропрочных и жаростойких сталей. Этим стандартом установлены новые требования к оборудованию и технологическому процессу вакуумной пайки. С учетом новых требований в ООО «НПП «НИТТИН » в течение 2012–2014 годов был разработан ряд электропечей периодического действия торговой марки «НИТТИН » для вакуумной пайки деталей из высоколегированных сталей, согласно данному стандарту. За три года заказчикам были отгружены вакуумные электропечи:
- СЭВЭ-3.3/13-ИП-НИТТИН;
- СНВЭ-2.4.2/13-ИП-НИТТИН;
- СНВЭ-6.6.4/13-ИП-НИТТИН;
- СГВ-2.4-2/15-ИП-НИТТИН;
- СШВЭ-8.12/13-ИП-НИТТИН.
Очередной заказ привел к разработке новой модели вакуумной электропечи СЭВЭ-4.6/13-ИП-НИТТИН.
Согласно ГОСТ Р 53542-2009 для пайки легированных сталей в вакууме необходимо использовать вакуумные электропечи с водоохлаждаемым корпусом, оборудованные системой откачки, обеспечивающей вакуум в рабочем пространстве не менее 1,33•10-2 Па (10-4 мм рт. ст.) как в процессе нагрева под пайку, так и при температуре пайки. Нагревательные элементы в таких электропечах изготавливают из тугоплавких металлов (молибден, вольфрам) или из композиционного материала, содержащего углерод. Вакуумная печь для пайки должна иметь одну или более тарированных термопар для контроля и управления процессом нагрева под пайку. Температурная однородность по объему рабочего пространства в стационарном (установившемся) режиме должна быть не более ±10оС. Для обеспечения этой величины печи с рабочим пространством большего объема (более 0,3 м3) должны иметь несколько независимо управляемых электрических зон. Конструкция вакуумной печи должна обеспечивать натекание не более 0,066 л•Па/с (0,5 л•мм.рт.ст./с).
Вакуумные электропечи для пайки рекомендуется оснащать системой управления для обеспечения автоматизированного нагрева по заданному температурно-временному графику с выводом информации на сенсорную панель оператора и документированием ее работы в режиме реального времени, что позволяет исключить брак по вине оператора и непрерывно диагностировать состояние печи. Адаптивная система управления должна автоматически уменьшать скорость нагрева при снижении вакуума и также автоматически повышать скорость при восстановлении заданного уровня вакуума.
Внедрение, отладку, эксплуатацию и ремонт вакуумной электропечи следует осуществлять по технической документации предприятия-изготовителя (ООО «НПП «НИТТИН») и в соответствии с Руководством по эксплуатации.
При пайке в вакууме должен обеспечиваться постоянный текущий контроль по следующим параметрам:
- степени разрежения в течение вакуумного паяльного цикла;
- скорости нагрева;
- температуре пайки (при допустимых температурных перепадах на нагреваемом узле);
- длительности и температуре промежуточных выдержек, а также длительности выдержки при температуре пайки;
- скорости охлаждения;
- температуре выгрузки паяного узла.
С учетом вышеизложенных требований была разработана и запущена в серийное производство инновационная элеваторная печь модели СЭВЭ-4.6/13-ИП-НИТТИН с цельнометаллическим нагревательным модулем для вакуумной пайки высоколегированных сталей согласно новому ГОСТ Р 53542-2009. Ее общий вид представлен на рисунке.
Буквенно-цифровая маркировка:
С – нагрев сопротивлением;
Э – конструктивный признак - элеваторная;
В – среда в рабочем пространстве (вакуум);
Э – тип теплоизоляции – экранная;
4 – диаметр рабочего пространства, дм;
6 – высота рабочего пространства, дм;
13 – номинальная температура, сотни ?С;
И – исполнение;
П – для вакуумной пайки;
НИТТИН – торговая марка производителя.
Данная новая разработка позволит существенно улучшить технико-экономические характеристики процесса вакуумной пайки высоколегированных сталей и повысить качество паяных изделий. Область их применения:
- тонкостенные детали теплообменников с рабочей температурой до 450оС;
- трубопроводы, сотовые уплотнения;
- форсунки;
- лопатки направляющего аппарата компрессора;
- теплообменники с рабочей температурой до 600оС;
- корпусные детали ГТД;
- топливные коллекторы.
Паяемые стали: 12X18H10Т, Х15Н9Ю, X17H5M3, 12Х18Н10Т, 07Х15Н7ЮМ2, 08X17H5M3, 09Х15Н5Д2Т, 03X11H10M2T, 15Х16Н2АМ, 15Х12Н2МФВАБ, 16Х11Н2В2МФ, Х15Н5Д2Т, 12X13, 14X17Н2.
Марки припоев: ВПр2, ВПр4, ВПр13, ВПр7, ВПр50.
Новая вакуумная электропечь имеет индивидуальный, оригинальный дизайн. Как промышленный образец она обладает патентной чистотой. Все комплектующие изделия поставляются ведущими производителями в полном соответствии мировым стандартам качества.
Типоисполнение и мощность электропечи выбирались в зависимости от требований заказчика:
- массы, конфигурации, размеров паяемого узла и пространственного расположения паяемых соединений;
- требуемой производительности;
- удобства и технической возможности осуществления операции загрузки-выгрузки паяемых узлов;
- термических режимов нагрева, пайки и охлаждения;
- технической оснащенности производства;
- условий формирования паяемых соединений.
По способу загрузки паяемых узлов электропечь является элеваторной (с перемещением пода с паяемым узлом вверх в нагревательный модуль).
Электропечь являются полностью автоматизированной с выводом информации на сенсорную панель оператора. В процессе работы идет непрерывное архивирование параметров вакуумного паяльного цикла в режиме реального времени, с возможностью вывода протокола работы электропечи на печать, а также диагностировать состояние электропечи в процессе работы. Адаптивная система управления позволяет автоматически снижать скорость нагрева при ухудшении вакуума (связано с возможным интенсивным газовыделением из паяемого узла), а также автоматически повышать скорость нагрева при восстановлении заданного уровня вакуума. Вся контрольно-измерительная аппаратура внесена в реестр Госстандарта России.
В электропечи предложен новый тип цельнометаллического модуля для нагрева при высокотемпературной пайке, который обеспечивает высокую однородность температуры в рабочем пространстве, а также защиту нагревателей от испаряющихся в заметных количествах компонентов припоя (ранее такой защитой печи не комплектовались). Кроме того, нагревательный модуль с элементами из молибдена имеет минимальную массу и характеризуется низкой тепловой инерционностью. Это позволяет обеспечить ускоренный нагрев и охлаждение с помощью нейтрального газа.
Электропечь оснащена системой напуска нейтрального газа
для снижения скорости испарения компонентов припоя с высоким давлением паров
при нагреве.
Электропечь имеет систему принудительной конвекции
нейтрального газа для обеспечения высоких скоростей нагрева (при температурах
ниже 800оС) и охлаждения паяных узлов после пайки.
Вакуумная система обеспечивает вакуум в рабочем
пространстве в процессе нагрева под пайку и при температуре пайки не менее 1,33·10-2 Па (1·10-4 мм.рт.ст.).
Ионизационные и термопарные преобразователи измеряют давление остаточных газов
непосредственно в рабочем пространстве электропечи.
Электропечь является экологически чистой в процессе эксплуатации.
Технические характеристики элеваторной электропечи представлены в таблице.