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.