Установка нанесения молибденового покрытия

2014-05-15

1. Технические характеристики установки

н/н Наименование параметра Ед. измерения Величина
1 Тип корпуса вакуумной камеры Вертикальный корпус, боковая дверь с охлаждаемой стенкой
2 Габариты рабочей зоны камеры: DxL мм D 500х600
3 Номинальные размеры деталей мм D 60-250; H 100х460
4 Максимальное количество деталей при одной загрузке шт. 1
5 Максимальная масса обрабатываемой детали: номинальная масса, не более кг 75
6 Рабочий вакуум, не ниже Па 10-3
7 Предельный вакуум Па 10-4
8 Производительность вакуумной системы, не менее л/с 1100
9 Время достижения рабочего вакуума в камере, не более мин 60
10 Максимальная температура нагрева детали, не более: 900
11 Время достижения заданной температуры мин От 3 до10
12 Источник  возбуждения дугового разряда Напряжение: 1000 ВЭнергия: 10 Дж Частота: 1 с
13 источник питания электродугового испарителя Напряжение: 90 ВТок: 200 А
14 Источник питания соленоидов испарителей Напряжение: 50 ВТок: 5 А
15 Источник ионной очистки и предварительного нагрева Напряжение: 1200 ВТок: 7 А
16 Скорость вращения детали Об/мин 2 — 10
17 Общая продолжительность цикла час От 5 до 25 часов
18 Габаритные размеры,  L x B x H мхмхм 1,8х1,5х3
19 Толщина слоя молибдена (на внутренней и внешней поверхности детали) мкм 40-50 (внутри)10-20 (снаружи)

 

Данная установка обеспечивает нанесение молибденового покрытия на внутреннюю и наружную поверхности детали сложной конфигурации, без переустановки за один технологический цикл.

Производительность установки позволяет производить нанесение покрытия молибдена толщиной 40-50 мкм на внутреннюю и наружную поверхность деталей следующих размеров:

— диаметром 60 мм и длиной 100 за время не более 5 часов;

— диаметром 100 мм и длиной 200 за время не более 8 часов;

— диаметром 180 мм и длиной 300 за время не более 15 часов;

— диаметром 250 мм и длиной 460 за время не более 25 часов.

Толщина покрытия на различных участках внутренней поверхности детали не отличается от номинальной величины больше, чем на ± 20 %. Возможно отсутствие покрытия в местах контакта детали с опорами.

 

2.  Описание конструкции установки

2.1 Вакуумная камера.

Вакуумная камера выполнена в виде вертикального цилиндра с охлаждением стенок проточной водой.

Размеры вакуумной камеры достаточны для нанесения покрытия на детали сложного профиля диаметром от 60 мм до 250 мм и длиной от 250 мм до 460 мм.

Для загрузки обрабатываемых деталей на боковой поверхности вакуумной камеры необходимо выполнить крышку. На крышке расположен иллюминатор для визуального наблюдения за процессом нанесения покрытия. Иллюминатор должен снабжен подвижным экраном для защиты стекла от конденсации металлического пара.

На верхнем и нижнем днище вакуумной камеры расположены фланцы для установки электродуговых испарителей металла и механизмов перемещения испарителей и вращения детали.

На боковой поверхности вакуумной камеры выполнен фланец для подсоединения вакуумной откачной системы.

На вакуумной камере предусмотрены вводы для установки манометрических преобразователей вакуумметра и фланец для установки клапана напуска атмосферы в вакуумный объем.

На вакуумной камере выполнен ввод и вывод линии охлаждающей воды.

 

2.2 Вакуумная откачная система.

В проекте вакуумной системы установки использованы вакуумные насосы и арматура фирмы Leybold. (возможно других производителей)

Вакуумная откачная система обеспечивает достижение остаточного разрежения в вакуумной камере не выше 7х10-3 Па (5х10-5 мм рт. ст.) за время откачки не более 60 минут.

Вакуумная откачная система установки содержит:

— механический форвакуумный насос, имеющий быстроту откачки не менее 25 л/с;

— высоковакуумный турбомолекулярный насос (быстрота откачки не менее 1100 л/с) и электровакуумные клапаны;

— вакуумные трубопроводы и вакуумную арматуру (затворы, сильфоны, клапаны).

На линии форвакуумной откачки предусмотрен клапан с электрическим или пневматическим приводом для автоматического перекрытия форвакуумной линии при аварийном отключении электроэнергии.

 

2.3 Электродуговые испарители металлов

Установка содержит два планарных испарителя (ПЛЭДИ) для нанесения покрытия на наружную поверхность деталей, стержневой испаритель (СЭДИ) для нанесения покрытия на цилиндрическую часть внутренней поверхности детали и торцевой испаритель (ТЭДИ) для нанесения покрытия на конусную часть внутренней поверхности детали. Время непрерывной работы испарителей должно быть не менее 10 часов.

Планарные испарители расположены во внутреннем объеме вакуумной камеры с возможностью перемещения в горизонтальном направлении.

Стержневой испаритель расположен на верхнем фланце вакуумной камеры с возможностью его автоматического перемещения в вертикальном направлении в процессе работы (скорость перемещения можно регулировать).

Торцевой испаритель расположен на нижнем фланце вакуумной камеры с возможностью его перемещения в вертикальном направлении.

Конструкция электродуговых испарителей металлов обеспечивает удобную замену катодов без демонтажа испарителей с вакуумной камеры.

 

2.4 Механизм вращения обрабатываемой детали

Механизм вращения обрабатываемой детали установки включает в себя привод, расположенный снаружи вакуумной камеры и держатель детали, расположенный во внутренней полости камеры. Держатель детали обеспечивает удобное крепление обрабатываемых деталей. Держатель обрабатываемых деталей механизма вращения электрически изолирован от вакуумной камеры. Вращение деталей обеспечивается как в непрерывном, так и в циклическом режиме. Скорость вращения деталей может быть в пределах от 2 до 10 оборотов в минуту. При циклическом вращении обрабатываемых деталей предусмотрена возможность регулировки длительности паузы и длительности вращения детали.

 

2.5  Источники питания электродуговых испарителей металлов

Для питания электродуговых испарителей металлов в состав установки включены четыре источника питания с возможностью регулировки тока от 50 до 200 А при напряжении от 30 до 90 В. Элементы источников питания универсальны, изготовленные известными фирмами производителями.

 

2.6 Система ионной очистки и нагрева деталей

Для ионной очистки и нагрева деталей перед нанесением покрытия в состав установки включен источник питания, обеспечивающий величину тока до 7 А при напряжении до 1000 В и приспособления для подачи и снятия напряжения на обрабатываемую деталь. Элементы источников питания универсальные.

 

2.7 Пульт управления технологическим процессом нанесения покрытия

Управление работой электродуговых испарителей металлов и механизма вращения и перемещения детали осуществляется с пульта управления процессом нанесения покрытия. Пульт управления обеспечивает работу установки как в автоматическом, так и в ручном режиме. Длительность и очередность выполнения технологических операций при работе в автоматическом режиме обеспечивается контроллером S7-200 производства фирмы Siemens.

Пульт управления обеспечивает блокировку и остановку технологического процесса нанесения покрытия с подачей звукового сигнала при возникновении аварийной ситуации (ухудшение вакуума ниже 10- 1 Па, снижение давления охлаждающей воды ниже 1атм), а также диагностику неисправностей установки.

Для контроля параметров процесса нанесения покрытия пульт управления оснащен системой регистрации основных параметров: остаточного давления в вакуумной камере, токов разряда электродуговых испарителей металла, времени начала и окончания процесса нанесения покрытия, времени переходов при выполнении операций. Регистрация параметров осуществляется на персональном компьютере в течение полного цикла нанесения покрытия.

Управление работой вакуумных насосов также осуществляется с пульта управления технологическим процессом. При управлении процессом в ручном режиме предусмотрена и обеспечена блокировка работы со звуковым сигналом в случае нестандартной ситуации (аварийная ситуация на оборудовании, ошибка оператора в процессе работы).

 

3. Состав установки:

— вакуумная камера;

— вакуумная откачная система;

— электродуговые испарители металлов, включая катоды для четырех разных деталей;

— механизм вращения обрабатываемой детали, включая приспособления для крепления четырех разных деталей;

— механизмы перемещения испарителей;

— источники питания (источник возбуждения дугового разряда, четыре источника питания электродуговых испарителей, источник питания соленоидов испарителей, источник ионной очистки и предварительного нагрева);

— система управления и контроля технологических параметров установки.

Требования к энергоносителям

— Питание установки – от трехфазной сети переменного тока напряжением 380 В с допустимым отклонением (+10 %, -5%) промышленной частотой 50 Гц.

— Охлаждение установки должно обеспечиваться проточной водой.

По желанию заказчика установка комплектуется системой замкнутого цикла водооборота с возможностью использования вторичного тепла.