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VHPgr-20/20/30-2300型真空热压炉

（P2GR23）技术方案

一、                      设备基本原理、主要用途及特点

1.                      基本原理

VHPgr-20/20/30-2300型真空热压炉是在真空（或其它气氛）条件下将材料热压成型的成套设备，主要采用电阻式加热，由油缸驱动的压头上下加压。在高温下，物料生坯固体颗粒的相互键联，晶粒长大，空隙（气孔）和晶界渐趋减少，通过物质的传递，其总体积收缩，密度增加，最后成为具有某种显微结构的致密多晶烧结体，从而将物料压制成形。

（设备图示，以实际出货产品为准）

2.                      设备用途

该设备将真空/气氛、热压成型、高温烧结结合在一起，适用于氧化铌、碳化硅、碳化硼、氮化硼等陶瓷材料等石墨烯碳纤维、高温合金金属粉体材料的高温加压烧结成形及增密粉末冶金、功能陶瓷等新材料的高温热成型，也可用于粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下的热处理，目的在于通过颗粒间的冶金结合以提高其强度。

皓越科技该设备的结构设计合理，设计及制造符合相应的国家及行业标准和规范，能够满足用户的使用要求。设备的节能效果好。使用、操作、维修方便简捷，造型美观，安全可靠，售后服务优良。配套产品和元器件具有国际水平，能够适应长期、稳定、安全、可靠的生产需求。

3.                      设备特点

1)       采用卧式、侧开门结构：装、卸模具精度高，操作方便；

2)       升温快：升温速率10℃/分钟（≤1600℃），升温速率5℃/分钟（＞1600℃）；

3)       温度均匀性好：平均温度均匀性为±5℃（5点测温，恒温区1000℃保温1h后检测）；

4)       压力精度高：采用伺服液压控制系统，压力精度为±3‰；

5)       采用单温区控制：预留两个测温孔，以便高温监测使用；

6)       安全性能好：采用HMI+PLC+PID压力传感控制，安全可靠；

7)       密封性能好：动态压头均采用波纹管密封，确保不漏气。

二、                      设备型号

本设备为卧式周期式真空热压炉，具体型号为VHPgr-20/20/30-2300（P2GR23），具体代码含义如下图所示：

三、                      主要技术参数

1.       设备形式：      卧式

2.       装料方式：      侧装料

3.       加热形式：      石墨电阻加热

4.       加热功率：      50±10%KW(以实际功率为准)

5.       模套外径（mm）：Φ160x160mm（直径x高）

6.       样品外径（mm）：Φ50（直径，物料区域直径80mm）

7.       温度：      2300℃（设计温度）

8.       工作温度：      2200℃（此温度为验收标准）

9.       温度均匀性        ：    ±5℃（5点测温，恒温区1000℃保温1h后检测）；

10.       升温速率：      1～20℃/min；常温~1600℃，升温速率为10℃/min；

1600℃~2200℃，升温速率为5℃/min

11.       控温精度：      ±1℃

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

13.       真空抽速：      从大气压力抽至5 Pa≤20min

14.       压升率：        ≤2Pa/h（空炉、冷态、经净化）

15.       压力：      20T（数显，可调）

16.       加压方式：      手/自动加压，单向下加压（由下往上加压）

17.       压头行程：       100mm

18.       压头开放高度：   160mm

19.       上下压头平行度： ±0.1mm

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

21.       加压方式：       伺服液压站

22.       位移显示精度：   0.005mm

23.       压头密封：       下压头采用波纹管密封

24.       压头材质               等静压石墨

25.       测温仪器：       钨铼型热电偶和进口红外测温仪（1400℃以内采用钨铼测温，1400℃以上采用红外测温）

26.       保护气氛：       氩气或高纯氮气一路气氛

27.       气氛压力：       ≤0.1MPa·A（压力，可调）

28.       设备外形尺寸：   1560mm（W）X1690mm（D）X2000mm（H）（以实际发货产品为准）

29.       设备重量：       约1.6t

四、                      结构组成

皓越科技的卧式真空热压炉主要由炉体、炉门、加热与保温及测温系统、测温系统、加压系统、真空系统、水冷系统、气动装置、电气控制系统等组成。

五、                      设备结构特征

1.                      炉体

炉体为双层壳体卧式结构，内外壁均为304不锈钢，并经仔细的抛光，表面光滑，有利于缩短抽气时间，且便于清洁。双层壳体之间通水冷却，确保炉壁温度低于55℃。炉体及其接管内表面抛光后均经过严格的水压及气压试验，以确保焊缝质量而不发生渗漏，真空室经过严格的真空极限及真空漏率测试。

炉体侧部设有真空抽气口、热电偶测温口、红外测温口、进出水口、电极口等。炉体上下压头的密封采用可靠的金属波纹管密封。

附属品：        

1)       真空接管

2)       电极引入接管

3)       热电偶引入接管

4)       真空测量及真空指示接管

5)       冷却水接管

6)       炉腿

2.                      炉门

炉门采用双层水冷结构，内外壁均为304不锈钢经精密抛光处理，内外壁之间通水冷却，炉门侧部设有进出水口等。

      3.                      加热保温系统

加热系统采用石墨加热体，侧面及底面的分布保证了的温度均匀性和工件的均匀受热，且便于发热体的维修及更换。四周的隔热屏均采用由硬毡、软毡共同组成的复合保温层，经过加工制作成一个整体的隔热系统，能方便的进行安装及维护。

加热电极为专门设计的紫铜水冷电极，水冷电极设计不但保证与炉体的良好密封和绝缘，而且与引入电源连接线的接触良好，拆卸方便，电极中水冷却装置能够降低导电接头的温度，防止烧毁真空密封材料，以致影响炉内真空度。新型的电极结构避免了长时间使用发生铜管腐蚀及焊口腐蚀而漏水的现象。

绝缘件采用优质陶瓷结构，电极引出结构为紫铜水冷电极，绝缘结构为氧化铝陶瓷（能够避免热处理过程中材料挥发造成短路而烧毁电极）。加热室外框使用不锈钢板材料，并且焊接多道加强筋以保证长期使用不变形。

4.                      测温系统

测温元件采用钨铼热电偶与红外测温仪共同进行测温，1400℃以内采用钨铼测温，1400℃以上采用红外测温。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。此外，在保温屏外侧，设有监测热电偶，当系统超温时，通过控制系统及时切断加热电源，确保设备安全。

5.                      加压系统

加压系统为液压单向下加压，加压压力为20T（可调），加压行程为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。

下水冷压头全部采用特殊水冷结构形式，材料为不锈钢，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。

下石墨压头采用等静压石墨制造，抗压强度高，不易损坏。

加压系统由伺服液压站、载荷传感器、加压油缸、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。

6.                      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、冷阱、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。

7.                      充气装置

充气系统（不含气体干燥、气体过滤）主要由充气阀、浮子流量计、压力传感器、充气管道等组成，用于工艺所需充氩气、氮气的一路气氛要求，充气压力≤0.1MPa·A（压力）。

气体压力检测采用压力传感器，和电磁阀配合可自动控制炉内压力在设定范围内，差压自动补气，超压自动放气；超限压报警并自动停止加热及停止进气，自动打开排气。

1)       进气管道采用一路浮子流量计控制；

2)       所有气路管道均采用SUS304材质；

8.                      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。设备的备用水装置由客户自备，备用水流量≥5m3/h。

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。进水路欠水压与加热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及UPS电源。主电路停电可立即切换至UPS电源，给水泵供电，冷却水源循环，确保炉体安全。

9.                      气动系统（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，管道和产气量为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。

10.                      变压器及连接电缆

采用与之相匹配的变压器及连接水冷电缆或铜排。

11.                      电气控制系统

电气控制系统：全自动 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：全自动 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。配备 PLC 控制器（西门子/欧姆龙），具有 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，如 RS485、LAN、USB 等，易于和其它设备 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，并具有PID自整定功能，也可根据用户需要手动控制温度。

六、                      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。

七、                      整机要求

1.                      电力需求：     380V，三相五线制，60KVA，50Hz

2.                      起重设备：     ＞2吨

3.                      压缩空气气源：

a)                      耗量：                ~3L/s

b)                      压力：                ≥0.6Mpa

4.                      水源：

1)       循环水量： ≥10m3/h

2)       水压：     0.2~0.3Mpa

3)       进水水温： ≤25℃

4)       水质：      PH值7.0～8.5，悬浮物固体＜100mg/L，总硬度CaO＜10mg当量/L，溶解性固体＜30mg/L，电导率＜500μS/cm；及总排水管与设备的连接管路和阀门；

八、                      安装、调试及验收

1.                      甲方负责地基、气源，乙方电控柜的总线输入端之前的进线电缆。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。

九、                      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：

十、                      保固期

机器全系统保固壹年（易损件模具、石墨压头、石墨加热体、热电偶、密封件除外）。长期优惠提供备品备件。

十一、                      售后

保固期内，若设备发生故障，我公司在2小时内给予回复，并在72小时内派员到达现场，组织维修。

十二、                      设备到达现场条件

1.                      提供设备尺寸图，含包装尺寸图；

2.                      提供设备布局图，含真空机组及电控柜布局图；

3.                      提供水，电，气要求及备用水要求。

十三、                      客户可选配配件

1.                      冷水机HCA-12      1台

2.                      水路管道及法兰：   1套

3.                      空压机HA-1        1台

4.                      脱模机HD-1        1台

5.                      分子泵组/DM或/OD：1台

真空热压烧结炉