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S2型放电等离子烧结系统

产品简介

S2型放电等离子烧结系统是当今世界上先进的烧 结系统之一,是在两电极间施加脉冲电流和轴向压力进行粉末烧结致密化的一种 新型快速烧结技术。

产品型号:
更新时间:2024-01-26
厂商性质:生产厂家
访问量:313

产品分类

PRODUCT CLASSIFICATION

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S2型放电等离子烧结系统

技术方案书

一、                      SPS简介及主要特点

1.                      SPS简介

S2型放电等离子烧结系统是当今世界上先进的 结系统之一,是在两电极间施加脉冲电流和轴向压力进行粉末烧结致密化的一 新型快速烧结技术。它具有升温速度快、烧结时间短、组织结构可控、节能环保 鲜明特点,可用来制备金属材料、陶瓷材料、复合材料,也可用来制备纳米块体 料、非晶块体材料、梯度材料等。此外SPS 设备也为非常特殊的新型材料的 造提供了可能,诸如可在晶粒无显著长大的状态下烧结出纳米材料,功能梯 材料,复合材料,碳化钨,氮化硅,碳化硅或其他硬质材料,结构陶瓷和功 陶瓷等。

2.                      SPS技术特点

SPS过程中施加直流脉冲电流产生放电效应而带来的一些现象SPS技术具有以下几个特点:

1)                      可以快速升温,快速冷却,大幅缩短生产时间,降低生产成本,升温速率可200/min(根据材料特性或有些差)

2)                      烧结温度低(与热压烧结相比,烧结温度可进一步降低);

3)                      具有净化、活化效应(消除粉末颗粒表面吸附气体,击穿氧化膜),轻松实现难烧结材料、多元素材料的烧结;

4)                      相比于传统烧结工艺,可以在更短的时间内得到组织性质更均匀、更致密、晶粒尺寸更小的材料;

5)                      相比于传统烧结工艺,可大幅节省电能。

6)                      无需粉末预成型,可以直接烧结成致密体。

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(设备图示,以实际出货为准)

二、                      设备特点

皓越科技公司此台设备的主要特点如下:

1)                      该系列放电等离子烧结系统,充分考量了烧结工艺的自动化和操控性,烧 温度,加压控制,电流控制等自动程控系统为设备的标准配置。

2)                      设备搭载了安全停机功能,当监控或侦测到设备水温异常、模具破损等突 状况时设备将自动停机。

3)                      配备数据采集解析系统,可将决定烧结体产品品质的工艺参数,如烧结电压 电流、控制温度、施加压力、位移、真空度、位移变化率、实测温度等物理量进行保存和调用,以对产品生产工艺进行追踪。

4)                      设备采用了自主开发的脉冲变 DC 电源,与传统的同等级 SPS 相比, 电量大幅降低,可真正有效地实现节能降耗环保型高品位的烧结生产。

5)                      采用前置开门式水冷真空烧结腔,工件上下机台、腔体内的施工作业、维 维修等轻松便捷。

6)                      采用大型液晶触控操作面板,可随时自行对位移数据以及联动互锁等状态 显示、报警显示、报警履历、加压压力设定值等进行诊断和确认。

7)                      为避免设备各操作按钮或按键的误操作,设备搭载了安全联动互锁功能, 使新手上机也可放心使用。

三、                      应用领域

1.       金属FeCuAlAuAgNiCrMoSnTiWBe;

2.       陶瓷氧化物Al2O3Mulitex ZrO2MgSiO2TiOHfO2;

3.       碳化物SiCB4CTaCWC, ZrC, VC;

4.       氮化物Si3N4TaN TiN AIN ZrNVN;

5.       硼化物TiB2HfB2LaB6ZrB2VB2;

6.       氟化:LiFCaF2MgF2;

7.       金属陶瓷Si3N4+NiAl2O3+NiZrO2+NiAl2O3+TiSUS+WC/CoBN+FeWC+Co +Fe

8.       金属化合物TiAlMoSi2Si3Zr5NiAlNbCoNbAl   Sm2Co17

四、                      设备型号

本设备为卧式周期SPS,具体型号VHPsp-10/35-2400S2),具体代码含义如下图所示:

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五、                      主要技术参数

1.       设备装料方式:                侧开门装料

2.       加热功率:                        100KW±10%(以实际为准)

3.       最高温度:                        2400(设计温度)

4.       工作温度:                        2300(验收温度)(温度和升温速度与样品、模具大小决定)

5.       最快升温速率:                200/minΦ50 mm样品)

6.       控温精度:                        ±3

7.       样品直径:                        Φ50mm

8.       压头开放高度    300mm

9.       压头行程        100mm

10.       加热电压V    10V

11.       加热电流        0-10000A

12.       电极材料导电率IACS95%(提供第三方检测报告)

13.       最大压力        20T(可根据要求定)

14.       加压方式       单向加压,下加压(由下往上加压)

15.       压力控制       伺服液压

16.       压头材质       铜合金(水冷)

17.       压力精度       ±3FSFS 是全量程压力)

18.       位移精度:                        ±0.005mm

19.       极限真空度:                6.7x10-3Pa(空炉,冷态,经净化)

20.       真空抽速:                        从大气压力抽5 Pa20min

21.       压升率:                         2Pa/h(空炉,冷态,经净化)

22.       测温方式:                        顶部红外测温,侧面热电偶测温

23.       红外测温仪:                (测温范600-2800

24.       控温及测温方式  HMI+PLC+PID程序控温

<800K型热电偶插入模具接触式测温

>800时双色红外仪侧部非接触式测温

25.       气氛系统       高纯氩气或高纯氮气一路气氛

26.       充气压力       0.02MPa(绝对压力,可调)

27.       通讯接口:                        设备配RJ45"网络接口,支PROFINET"MODBUS        TCP"协议

28.       冷却水要求:                水质GB10067.1-88标准,压0.2~0.4MPaPH7.08.5,悬浮物固体100mg/L,总硬CaO10mg/L,溶解性固体30mg/L,电导率500μS/cm

29.       设备外形尺寸     1560mmWX1500mmDX2300mmH)(以实际产品尺寸为准)

30.       设备重量         2.3t

六、                      结构组成

皓越科技SPSS2)设备主要由炉体、炉架、真空系统、充气装置、测温系统、加压系统、水冷系统、脉冲直流电源、气动装置、电气控制系统等组成。

七、                      设备结构特征

1.                      炉体

炉体采用全不锈钢材料,双层水冷结构,内、外壁均304且经精密抛光处理,内外壁之间通水冷却,确保炉壁温度低55。炉体为卧式侧开门结构,便于物料装卸,炉门上设有观察窗、真空压力表、手动放气阀等。炉体下压头的密封采用可靠的金属波纹管密封。

2.                      

炉架为支撑炉体及承受压力的结构件,由上下平台及支架构成,上下平台焊 后经消除应力后,经过严格加工使上下加压平台的中心安装孔具备良好的同心度

3.                      真空系统

真空系统由直联泵、扩散泵,气动高真空阀、真空变送器、真空压力表、真空放气阀、真空管路等组成,并留有充气接口。为减少炉体振动,真空管道与泵的连接采用金属波纹管,真空度由真空变送器测量。

真空阀门设掉电保护和安全联锁,如设备突然断电,真空系统的各系统阀门自动调整为关闭状态,保护真空室。

所有真空管路均采用不锈钢或碳钢电镀制造。管路连接处采用金属波纹管连接,以隔绝直联泵的震动,防止将震动传递至真空加热室系统。

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4.                      充气装置

充气装置(不含气体干燥、气体过滤及尾气处理系统)主要由充气阀、浮子流量计、充气管道等组成,用于工艺所需充氮气、氩气的一路气氛要求,最大充气压0.02MPa(微正压、表压)。

1)       所有气路管道均采SUS304材质

2)       进气管道采用浮子流量计控制。

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5.                      测温系统

测温元件采K型热电偶和双色红外测温仪进行测温:当温<800K型热电偶插入模具接触式测温;温>800时,双色红外测温仪顶部非接触式测温。配合温度控制仪进行温度闭环控制,测温元件测量温度并供给温度控制器控制信号,从而调整功率调控器的输出,从而控制变压器的输出大小,以满足系统的控温需求。

6.                      加压系统

加压系统为液压单向下加压,加压压力为最20T(可调),加压行程100mm

压机由四立柱及上下横梁组成,单向下加压,加压油缸固定在横梁上,炉体支撑在炉架上,并与下横梁进行固定,横梁经过严格机械加工,保证下压头的加压精度。压头的密封采用焊接波纹管密封,密封可靠、使用寿命长。压头位移由位移传感器测得,采用光栅尺测距,测量误差±0.005mm,加压压力由载荷传感器测量。

下压头全部采用特殊水冷结构形式,材料为铜合金,具有水冷效果好,反复加压工作不变形、使用寿命长、移动过程泄漏小等优点。

加压系统由伺服液压站、加压油缸、载荷传感器、加压位移传感器等组成,并由电磁阀通过控制系统进行控制,位移传感器采用光栅尺。可通过手动调节加压压力,也可自动调节加压压力,进而实现稳压、保压。

7.                      水冷系统

系统由集成式进水组件(不锈钢管)、集成式回水组件(不锈钢管)、球阀、优质橡胶管及接头等组成。回水方式采用封闭式,在关键回路如电极上设置了水温水流量传感器,水温过高或水流量不足时及时报警并停止加热。

进水主管路上设有电接点压力表,当水压不足时提供信号给控制系统,然后由控制系统判断报警,启动备用水源系统或切断电源。

水路特点:

1)                      所有水路管道均采用耐高温、高压软管材质,确保不生锈;其他辅助水路管道采用高压防爆管道。确保水路安全;

2)                      关键管路设置有水流量传感器和水温传感器和报警装置,水流量过低报警,水超温报警,及时发现安全隐患。进水路欠水压与加PLC互锁,水压低时,报警并停止加热。

3)                      使用方须做好备用水源UPS电源。主电路停电可立即切换UPS电源,给水泵供电,冷却水源循环,确保炉体安全。

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8.                      脉冲直流电源

脉冲直流电源:采IGBT为数字功率模块,超微晶软磁合金材料为变压器铁芯,配有电压、电流自动反馈,系统故障诊断保护功能。

1)                      采用高频率大功率IGBT模块,使电流瞬间增加到几千或者上万安培,保证粉末快速烧结致密。

2)                      技术保证大电流在连续输出的过程中稳定,纹波电1%

3)                      毫秒级别的通断时间可显著抑制晶粒粗化,使被加工件能同时保证达到纳米尺寸的晶粒和致密的要求。

4)                      重要器件选用进口品牌,在使用寿命及输出稳定性达到工业级水准。

9.                      气动装置(需选配空压机

由气动三联件(除水器、压力表、油雾器)、电磁换向阀,管道和产气量0.6m3/min的空压机(可选配)等组成。可对气动执行元件(如气缸、充气阀、真空阀门等)提供洁净的压缩空气,确保气动原件运行稳定可靠,管路走向整洁美观。

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10.                      电气控制系统

电气控制系统:全自 PLC+触摸屏系统,可以手动、自动切换。

电源控制系统软件介绍 有以下特点:

1)       源控制具有手动和自动两种控制方式,手动和自动都可以在触摸屏上控制,操作方便、系统稳定,具有误操作提示报警功能。

2)       温控系统:全自 PLC+触摸屏系统,可以手动、自动切换,采用热电偶和控温仪表控制电源的输出从而控制模具的温度,触摸电脑自动记录烧结过程及历史曲线。配 PLC 控制器(西门/欧姆龙),具 PID 及超温报警功能,能储存和输出记录,清晰反应炉子工作状况。

3)       控制系统软件由我公司自行开发,人机界面操作系统,画面友好,操作简单,响应速度快,可对炉内工况进行实时监测,系统稳定可靠。

4)       本设备可自动采集温度曲线、真空度曲线和烧结时间等曲线,对各个工艺参数(温度、真空度)实现动态显示,方便用户根据历史曲线分析烧结工艺。

5)       通讯接口丰富, RS485LANUSB 等,易于和其它设 组网应用。软件控制界面形象化,能够动态显示工作流程,方便直观。

6)       控制系统上设有过流、超温及断水等分类报警功能,电器元件采用施耐德 LG等品牌,产品品质有保证。电控柜按照西门子标准制作,所有的仪表及控制元件集中到一个电控柜内。

7)       软件免费升级。

温度的控制也可通过数显温度程序控制仪根据用户设定的工艺曲线,实行自动控制温度,并具PID自整定功能,也可根据用户需要手动控制温度。

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八、                      安全保护系统

1.                      电气联锁保护系统;

2.                      保险丝;

3.                      电热过电流保护装置。

九、                      整机要求

1.                      电力需求:                        380V110KVA50Hz

2.                      起重设备:                        3

3.                      水源:

1)                      循环水量:                10m3/h

2)                      水压:                        0.15~0.3Mpa

3)                      进水水温:                25

4.                      压缩空气气源

1)                      耗量:                        ~3L/s

2)                      压力:                0.6Mpa

十、                      安装、调试及验收

1.                      甲方负责地基、气源、乙方电控柜的进线电缆。进回水接到乙方冷却水箱的总进回水口处。在所有准备工作完成后,通知乙方进行安装、调试。设备以卖方组织,买方配合的方式在买方现场安装、调试并达到买方正常使用的要求;

2.                      验收工作完成后,由双方共同签署设备最终验收报告。

十一、                      培训

1.                      设备安装调试过程中,卖方同时对买方设备使用人员进行必要的操作和维护保养的培训。经培训,用户技术人员能够达到独立正确操作设备并能判断故障及简单维修。

2.                      培训计划和内容:

序号

培训计划

培训时间(天)

培训人员

地点

1

操作培训

2

工程1

验收现场

2

维护保养培训

验收现场

3

故障判断及简单维修培训

验收现场







十二、                      保固期

机器全系统保固壹年。

十三、                      售后

保固期内,若设备发生故障(易损件加热元件、热电偶除外),我公司2小时内给予回复,并72小时内派员到达现场,组织维修。

长期优惠提供备品备件。

十四、                      随机资料

1.                      操作说明书。

2.                      出厂检验报告。

3.                      安装调试必需的图纸。

十五、                      选配配件

1.                      冷水HCA-10      1

2.                      水路管道及法兰   1

3.                      空压HA-1        1

4.                      脱模HD-1        1

5.                      分子泵/DM/OD1

SPS/DCS放电等离子烧结系统

编号

产品型号

加热元件

样品直径(mm

压力(吨)

电压(V

电流(A

加热功率
KW

真空度(Pa

外形尺寸(mm)

最高温度

适用工艺

Smini

VHPsp-6/18-2400

脉冲直流电源

Φ15~20

5

10

3000

30

6.7X10-4

1290×1360×1800

2400

SPS烧结

S1

VHPsp-10/35-2400

脉冲直流电源

Φ30~40

10

10

6000

60

6.7X10-3

1560×1690×1850

不含电源尺寸

2400

SPS烧结

S2

VHPsp-10/35-2400

脉冲直流电源

Φ50~60

20

10

10000

100

6.7X10-3

1560×1690×1850

不含电源尺寸

2400

SPS烧结

S3

VHPsp-10/35-2200

脉冲直流电源

Φ80~100

30

10

16000

160

6.7X10-3

1560×1690×1850

不含电源尺寸

2200

SPS烧结




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