ZGS-300高溫真空爐方案

1、戛CETCCHINAELECTRONICSTECHNOLOGYGROUPCORPORATION中國電子科技集團公司ZGS-300高溫真空爐技術方案中國電子科技集團公司第二研究所所簡介中國電子科技集團公司第二研究所以電子先進制造技術為研究方向，主要從事電子工藝和電子工業(yè)專用生產設備研發(fā)，已先后取得300多項科研成果，其中獲得國際和國家級獎15項，部省級獎30余項，獲國家專利50余項，是國家專利先進單位。主要產品類別為真空設備、表面處理設備、平板顯示器生產設備、元器件生產設備、清洗與潔凈產品等，廣泛用于航天、航空電子元器件和整機制造等企業(yè)，在國內外具有良好的信譽，產品遍及全國各地，部分產品還遠銷國

2、際市場。我所具備完善的管理體系，已通過ISO9001質量體系認證及GJB9001A-2001質量管理體系，實行“6S'管理。我所為國家二級保密單位，為全國熱處理協會會員單位，程建平主任為全國熱處理標準化技術委員會（SAC/TC75委員。二所承擔著國家和部省級技術先進、產業(yè)化和重大推廣項目，如真空磁控濺射鍍膜設備獲得“軍事電子預研項目”；多晶硅鑄錠爐項目獲得科技部“國家863計劃”以及信息產業(yè)部“電子發(fā)展基金”項目。我研究所第五研究室是專業(yè)從事真空熱處理工藝技術與設備研究與開發(fā)的專業(yè)隊伍。主要產品有真空釬焊、真空退火、真空回火、真空油淬、真空氣淬、真空燒結、真空潔凈、高低溫超高真空試驗箱

3、、低氣壓（真空）試驗箱、真空充氮箱、真空熱處理等設備。其中大型高精度真空鋁釬焊設備獲得原電子部優(yōu)秀科研項目一等獎，目前主要用在航空航天鋁合金結構釬焊領域，該設備控溫精度高：自動化程度高：得到用戶一致好評：ZQL-60A真空高壓氣淬爐通1寸山西省電子產品檢驗所檢驗、獲得實用新型專利證書及省級科技進步二等獎。企業(yè)文化中國電子科技集團公司第二研究所在推進所的改革發(fā)展過程中，努力建設一種與所的創(chuàng)業(yè)氛圍相一致的創(chuàng)業(yè)者文化，讓管理者成為創(chuàng)業(yè)者，以創(chuàng)業(yè)者的精神和文化理念去改變全體員工的思維，用文化力來塑造良好的企業(yè)氛圍。這是全所職工共同努力的寶貴財富，是二所發(fā)展的前提和保障。二所愿景：滿意的顧客得意的企業(yè)快

4、樂的員工戰(zhàn)略理念：三年打基礎，三年上水平，三年上規(guī)模，努力成為國內電子專用設備領域的排頭兵。營銷理念：為客戶創(chuàng)造價值管理理念：在加強基礎管理的基礎上，保持企業(yè)創(chuàng)新的活力。競爭理念：一是消化吸收世界先進產品技術的能力，二是快速研制與生產能力，三是強大的市場銷售與服務能力，四是成本競爭能力。人才理念：人力資本的增加優(yōu)于財務資本的增加?？沙掷m(xù)理念：從學習力的基礎出發(fā)，進而發(fā)揮生命力，落實執(zhí)行力，加強競爭力，提升增長力，最終走上成功的道路。戰(zhàn)略是方向，營銷是手段，管理是基礎，競爭是策略，人才是核心，績效是動力，文化是引擎，可持續(xù)發(fā)展是最終要實現的目的?！鞍藗€理念”作為一個有機的整體，來自于二所的科研生

5、產實際，也必將隨二所的發(fā)展而不斷向前發(fā)展。高溫真空爐技術方案一、設備名稱、數量及用途設備名稱：ZGS-300高溫真空爐數量：1臺設備用途：該設備主要用于各種結構材料、銅合金等零件的真空釬焊、退火及真空消除應力處理等。特點：該設備采用國際上同行業(yè)中先進設計思想，成熟合理的制造技術，能夠滿足用戶所提供材料的真空釬焊、退火及真空消除應力處理要求。該設備結構設計先進合理，配套產品和功能元器件都具有較先進的水平和較優(yōu)越的性能，能夠適應長期、安全、穩(wěn)定、可靠運行，滿足用戶的使用要求。標準：設備設計制造符合ISO國際標準；設備所有零、部件和各種儀表的計量單位全部采用國際單位(SI)標準。二、主要技術指標1

6、.結構形式：單室、臥式2 .爐膛有效尺寸：120039003900(mg(L3V3H)3 .總裝爐量：<500Kg/爐(含工裝)4 .最高溫度：1150C5 .工作溫度：500C950c6 .溫度均勻性：±5C(500750C)/<±5C(750C以上)7 .升溫速率：RTH1100C,1.5h,保溫0.5h8 .極限真空度：6.0310-4Pa(6310-6mbar)(空爐、冷態(tài)，干燥除氣后)9 .工作真空度：1.0310-2Pa(1310-4mbar)chixaelictromcstechnologyGROCPCORPOIL4TION中國電子科技集團公司第二

7、布究所10 .抽真空速率：<20min（空爐、冷態(tài)，高閥打開抽至13102Pa）11 .泄漏率：<1310-1pa2L/s（1310-3mbai2L/S）12 .氣氛：氮氣和氮氣13 .氮氣和氧氣壓力控制范圍：101000pa（10"10mbar）14 .氣冷壓力：<2bar,壓力在控制面板上可以連續(xù)可調15 .冷卻速率：540C以上，55C/h;540cRT,150C/h三、主要結構及配置高溫真空爐為臥式單室結構，其主體為雙層水冷結構，由爐體、加熱系統、強冷系統、真空系統、水冷系統及電氣控制部分組成?，F將各部分結構概述如下:高溫真空爐三維圖3.1爐體部分爐體部分是

8、高溫真空爐的主體部分，由爐體和爐門兩部分組成。爐體由雙層、冷卻鋼板卷筒后焊成（其中，內層為優(yōu)質不銹鋼板并進行拋光處理，外層為優(yōu)質碳鋼板），兩層之間有夾縫，內通冷卻水，兩端與法蘭焊接而成，爐體側壁設有真空系統接口、水冷電極接口、熱電偶接口、均溫性校驗熱電偶接口（九點）CHIXAELICTRON1CSTECHNOLOGY,GRGLPCORPOIL4riON中國屯予科技集團公司第二研究所管道接口、充氣系統接口、安全閥接口等裝置。爐門由雙層橢圓封頭（其中，內封頭為優(yōu)質不銹鋼板并進行拋光處理，外封頭為優(yōu)質碳鋼板）與圓形法蘭焊成，中部設有觀察孔。爐門與爐體之間用錢鏈連接，爐體法蘭與爐門法蘭之間采用O型橡膠

9、圈密封，爐門壓緊機構采用齒圈雙向壓緊方式（氣缸驅動）、自動鎖緊，同時設置有行程開關、壓力檢測等檢測裝置，可以保證爐內在充氣狀態(tài)下爐門無法打開。采用該壓緊方式可以滿足爐內抽真空和充氣氣冷時的密封需要。爐門壓緊機構示意圖如圖：高溫真空爐爐門示意圖設備有多重過壓保護，爐體上裝有安全閥，電接點壓力表，壓力傳感器。在使用過程中，當達到工作壓力時，充氣系統會自動關閉，當壓力小時，系統會自動補氣。系統過壓保護可以在電接點壓力表和壓力傳感器中同時設定，達到雙重保護，即使兩個傳感器都不起作用，當充氣壓力達到一定壓力時，爐體上的安全閥就會自動打開，這樣就可以保證設備使用安全。3.2加熱室加熱室置于真空爐體內，由加

10、熱元件、輻射屏、料臺及其支承瓷座、工件支撐機構等組成。根據設備溫度指標的要求，加熱元件選用耐高溫的合金鋁帶，采用壓筋結構，可以保證加熱帶在高溫狀態(tài)下有足夠的強度，長期使用變形小。輻射屏為全金屬結構，由1層鋁屏、2層耐熱鋼屏（根據我們在多臺設備實踐的結果，在這兩層屏使用耐熱鋼屏可以大大的減少隔熱屏的變形問題）、3層不銹鋼屏及1層不銹鋼筒組成，為了減少高溫熱膨脹引起的翹曲變形，每層輻射屏采用多塊組成，便于更換，層與層之間間距設計合理，避免隔熱層之間由于變形而產生熱短路。全金屬輻射屏可以實現快速加熱和冷卻。工件支撐由不銹鋼支柱和支撐板組成，可以滿足支撐強度的要求，且長期使用不變形。絕緣瓷件選用耐高溫

11、的優(yōu)質95瓷，可以保證加熱體具有很好的絕緣性能。此照片為：寬帶結構爐膽照片3.3 真空系統真空系統由真空獲得及真空測量組成。根據設備工作真空度和極限真空度的指標要求，該設備選用三級泵抽真空系統。真空機組配置如下:KT-1000油擴散泵1臺（沈陽真龍）ZJP-1200羅茨泵1臺（臺州星光）HG-150滑閥泵1臺（臺州星光）2X-15旋片泵1臺（成都南光）GDQ-S1000!真空才3板閥1臺（沈陽真龍）SDB-1000水冷擋板1臺（沈陽真龍）GDQ-J250a真空才3板閥2臺（寧波閥門廠）GDQ-J150a真空才3板閥1臺（寧波閥門廠）DDC-JQ504磁充氣閥1臺（寧波閥門廠）在擴散泵和高真空才

12、3板閥之間配置SDB-1000水冷擋板，可以有效防止擴散泵油蒸汽進入真空室污染被處理工件。真空系統配置各種性能可靠的閥門、管道，采用可調節(jié)、柔性聯接，來實現對爐體的真空抽氣，并在各管路段設置有真空檢測裝置，便于各段真空測量。真空測量由數顯電子真空計、真空規(guī)管及連接電纜線（成都睿寶）組成。真空計成都睿寶電阻規(guī)成都睿寶電離規(guī)成都睿寶捕集器：為了使雜質不進入真空抽氣機組污染油擴散泵，在抽氣機組與爐體之間配置捕集器，捕集器是由冷卻水管與散熱葉片組成。可以方便拆下便于維修，捕集器同時還可以防止擴散泵油返至爐體污染被處理工件。3.4 強冷系統強冷系統設有循環(huán)風系統、換熱系統、管路系統。循環(huán)風系統采用大風量

13、葉輪，保證冷卻時的風壓。本設備采用惰性氣體作為強制冷卻的介質，采用大風量離心風機進行強制風道式循環(huán)冷卻，采用水冷式翅片管換熱器進行熱交換一熱交換量大、冷卻速度快。采用獨特冷卻氣體循環(huán)管路設計，內膽筒體360。方向上都設置噴氣孔，使被處理工件總體同時冷卻，保證冷卻速度及均勻性要求。當工件加熱完畢后進行氣冷時，先向爐內充入大約1bar的惰性氣體（與大氣基本平衡）以保護電機啟動，電機正常運轉后再繼續(xù)向爐內充氣到需要的壓力，氣流從風機高速壓向爐膽噴氣嘴并迅速吹向工件，從工件出來的熱氣流通過回氣孔到熱交換器進行冷卻，通過熱交換器冷卻后的氣體又被風機壓向噴氣嘴和工件，形成一個循環(huán)回路。3.5 水冷系統水冷

14、系統是對爐體、爐門、真空泵、鎂捕集器、水冷擋板、水冷電極及各部位的密封圈等部分提供冷卻用水。設備配備了一套包括總進水管和總回水管的水冷系統，管路布局整齊、美觀。總進水管上裝有電接點水壓表，具有水壓低限報警功能。同時配有雙進水接口，可以連接自來水系統，確保設備在工作過程停電不停水，防止設備損壞。采用水循環(huán)系統或冷卻塔系統（用戶自備）。3.6 充氣系統為了滿足設備工藝過程中的用氣（惰性氣體）需要，該設備配置有充氣系統，該系統由充氣管路、充氣閥、壓力表、壓力傳感器、安全閥等組成，可以根據工藝需要設定充氣壓力，當需要充氣時，該系統可以自動運行，同時安裝有手動充氣閥，方便特殊情況下使用。充氣系統分為兩路

15、，一路為主充氣和補氣時使用，一路為分壓時使用3.7 電控系統電控系統由晶閘管調壓器、溫控儀、記錄儀、真空計、觸摸屏、工控機和可編程控制器及各種傳感器組成，控制面板采用觸摸屏和工控機兩種控制方式，操作簡便直觀，且擴展空間大，便于將來多臺設備統一操作管理（工控機功能）。3.7.1 主要功能電控系統以PLC為運算控制核心，對設備的實時狀態(tài)進行監(jiān)測，并根據操作員通過觸摸屏或工控機的輸入以及當前狀態(tài)的判斷來產生輸出控制，直接控制由大量的繼電器執(zhí)行，通過PLC的輸出控制信號產生動作，直接控制各個閥門、機組、電源等直接執(zhí)行元件。系統配備了完善的安全保護功能，當設備出現異常狀況如水壓、溫度、真空、充氣壓力等指

16、標或者某一部件出現異常，系統會在觸摸屏、工控機以及報警燈上同時發(fā)出報警，并在工控機上詳細顯示當前異常原因及處理辦法。設備在使用過程中有完善可靠的自鎖互鎖保護功能，保證設備不會因操作員的誤操作而發(fā)生事故，具體設定有：在電接點壓力表和真空計上設定機組各個泵的開啟壓力，嚴格規(guī)定機組的開啟順序，從而保證羅茨泵、擴散泵不會因為操作員的誤操作而產生損壞（羅茨泵出口壓力要3000Pa以下，擴散泵加熱需保證在10Pa以下，不滿足條件則極易損壞）。不到設定真空度，不能對焊接室加熱。在加熱過程中，如果真空度突然低于所設定值或者分壓未達到設定值時，系統自動停止加熱，并發(fā)出報警信號。此功能目的是保證設備在使用過程中突

17、然發(fā)生漏氣現象時，把損失降到最小。當冷卻水壓低于設定值或流量小于一定值時，系統自動關閉加熱系統、擴MlMpCHIXAELECTRONICSTECHNOLOGYNmmAGROUPCORPOR.4TIDN中國屯予科技集團公司第二研究所散泵，并在觸摸屏、工控機及報警燈上發(fā)出聲光報警，提示操作員及時處理水路故障。冷卻水是確保真空爐正常工作的先決條件，在工作中停電不停水。當溫度檢測熱電偶出現故障，或者加熱系統失控導致溫度過高，超過設定的安全溫度時，加熱系統電源會及時切斷，并在觸摸屏、工控機及報警燈上同時出現報警，并且系統會在工控機上自動分析溫度失控原因，給出建議解決方案。當充氣系統故障導致爐內壓力過高超

18、過設定的安全壓力時，充氣閥會被強制關閉，彈簧式安全閥自動打開，同時在觸摸屏、工控機及報警燈上發(fā)出報警，通知操作人員處理事故。設備采用的閥門均為氣動，由電磁閥控制，當發(fā)生斷電時，所有閥門會在壓縮空氣的壓力下自動關閉，保證設備內部的真空狀態(tài)。3.7.2 電器控制柜的主要配置低壓電氣元件斷路器、接觸器、中間繼電器、按鈕、報警器和指示燈等主要元件選用施耐德或西門子產品，性能可靠，使用壽命長。溫控儀表溫度控制儀表采用日本導電的FP23,SR23溫控儀，采用PID調節(jié)方式，根據由控溫熱電偶讀取的溫度信號的變化，自動調節(jié)輸出功率。其中FP23為主控儀表，可以用來設定溫度控制曲線，最大可進行400步設定，并可

19、以同時設定存儲20條工藝曲線。SR23作為從表，工作過程中從FP23獲得溫度控制指令，實現多區(qū)溫度同步控制。所有儀表精度等級均為0.1級，控溫精度土1C,均帶有自整定功能，自動選擇最合理的控制參數，保證爐溫均勻性。所有儀表預留通訊接口，可以實現集中監(jiān)控，系統可以采用手動/自動運行。記錄儀表選用浙大中控無紙記錄儀，可連續(xù)記錄爐內溫度，工件溫度，真空度，并可隨時翻查半年內所有設備運行時的數據，方便分析設備故障及焊接處理工藝。儀表配有數據處理軟件，配置CF卡可將數據轉移到電腦上，生成報表，用于打印或者書寫報告。預留通訊接口，可以實現集中監(jiān)控。數顯真空計真空計采用成都睿寶ZDF-5227Ax型復合真空

20、計，檢測爐內實時真空度。真空計配有真空度繼電器輸出設定點，用于加熱安全真空度，擴散泵安全加熱真空度，分壓系統設定2個真空度的設定。預留通訊接口，可以實現集中監(jiān)控?？删幊炭刂破鞑捎脷W姆龍CP1H可編程控制器做為系統控制核心，負責接收各個傳感器和儀表數據，進行處理分析后輸出控制信號到直接執(zhí)行設備，完成設備動作。控制程序設有手動和自動兩種操作模式，可在觸摸屏和工控機上隨時進行切換，且不中斷設備運行狀態(tài)。預留通訊接口，可以實現計算機集中監(jiān)控。觸摸屏采用臺灣威綸MT8100I液晶觸摸屏，使用壽命長，安全可靠。觸摸屏安裝有我們開發(fā)的真空釬焊設備控制系統，能實時顯示設備的運行狀態(tài)并進行控制，人性化界面設計，直觀簡潔，方便操作。熱電偶控溫熱電偶和工件測溫熱電偶均采用N型I級偶（外接插頭為快插式），其中主控儀表使用熱電偶為雙芯偶。計算機控制系統工業(yè)控制計算機采用臺灣研華工控機系統IPC-610,操作系統WINDOWS,CPUe5300雙核2.6G,內存2G硬盤500GB顯示器為彩色液晶觸摸顯示屏（19英寸）。安裝釬焊爐控制組態(tài)軟件，可統計設備運行過程中的所有數據，包括溫度、真空、壓力及報警等，并能繪制圖表進行分析、存儲及打印。通過組態(tài)軟件可以完成設備的所有功能控制，包括溫度的設定、機組運行的控制等，且組態(tài)軟件備有網絡接口，將來可進行現場總線式的連接控制。調壓器調壓器選用晶閘管調壓器，由溫控