جعبه - نوع سرامیک تجربی پخت و پز 1700 درجه کوره تصفیه حرارتی صنعتی

ارزش اصلی این کوره تصفیه حرارتی صنعتی 1700 درجه برای پخت و پز سرامیکی تجربی در ترکیب کامل آن از کنترل دما و ثبات است. هنگامی که دمای کوره به نقطه بحرانی 1700 درجه می رسد ، نانوذرات معلق در سرامیک زیرکونیا ، تحول فاز قابل توجه را آغاز می کند. بدنه کوره از یک ساختار عایق کامپوزیت چند لایه multi- استفاده می کند: یک لایه داخلی از پلاسما- ماژول های فیبر آلومینا اسپری شده ، یک لایه میانی از عنصر زمین نادر -} عایق هوایی دوپد شده و یک لایه بیرونی از آشکاریت آشکار {7 {{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{{7 این طرح "ساندویچ" باعث کاهش گرما از طریق دیوار کوره به 3.2 ٪ حیرت انگیز می شود.

سیستم کنترل دما هوشمند دقت حیرت انگیز را نشان می دهد. یک الگوریتم PID ، همراه با یک tungsten {{1} type tungsten -} ترموکوپل رنیوم ، دمای ثابت را در محدوده نوسان 1.5 درجه حفظ می کند. هنگامی که فرآیند پخت و پز آغاز می شود ، یک محیط فشار منفی {5 {}} منحصر به فرد در کوره ایجاد می شود. این طرح نه تنها از نفوذ ناخالصی ها جلوگیری می کند بلکه تخلخل بسته بدن سرامیک را به زیر 0.8 ٪ کاهش می دهد. شیشه یاقوت کبود مورد استفاده در پنجره مشاهده با یک فیلم بازتابی مادون قرمز پوشانده شده است و به محققان این امکان را می دهد تا به طور واضح شاهد کل روند رشد جهت دانه های آلومینا در طول هواپیمای کریستالی (104) در دمای بالا باشند.

شایان ذکر است که راه آهن راهنمای کاربید سیلیکون در پایین کوره یک طراحی بیونیک را اتخاذ می کند. ساختار شیار موج دار آن می تواند به طور موثری استرس حرارتی را پراکنده کند و به صفحه فشار بارگذاری شده با سرامیک های دندانپزشکی زیرکونیا اجازه می دهد تا به راحتی حرکت کند. در مرحله خنک کننده ، سیستم گردش خون نیتروژن و مبدل حرارتی لوله مس با هم کار می کنند تا میزان خنک کننده را در منحنی طلایی 5 درجه در دقیقه کنترل کنند ، که برای مهار تغییر زیرکونیا چهار ضلعی به فاز مونوکلینیک بسیار مهم است. در یک آزمایش ، این سیستم با موفقیت یک سرامیک آلومینیوم آلومینیوم شفاف با استحکام خمشی 1200MPa و انتقال 91 ٪ در باند نوری قابل مشاهده را تأیید کرد و عملکرد عالی تجهیزات را در کنترل ریزساختار تأیید کرد.

طراحی یک کوره تصفیه حرارتی صنعتی 1700 {1} درجه برای پخت و پز سرامیکی تجربی از نوع جعبه

I. زمینه و اهداف طراحی

در زمینه تحقیقات و توسعه مواد سرامیکی ، تولید و عملیات حرارتی صنعتی ، پخت درجه حرارت بالا {0} بالا یک فرآیند کلیدی است که عملکرد سرامیک ها را تعیین می کند. بسیاری از سرامیک های پیشرفته ساختاری و کاربردی (مانند نیترید سیلیکون و سرامیک زیرکونیا) نیاز به دمای پخت و پز به 1700 درجه دارند و تقاضای بسیار بالایی را بر روی یکنواختی دمای کوره ، دقت کنترل دما و پایداری تجهیزات قرار می دهند. در حال حاضر ، کوره های دما - معمولی در 1700 درجه فاقد عایق حرارتی ، توزیع میدان حرارتی و قابلیت اطمینان عملیاتی طولانی- طولانی است که برای آزمایش های درجه-}} و تولید دسته ای کوچک-}. برای پرداختن به این موضوع ، ما این اتاق را طراحی کردیم- نوع پخت و پز سرامیک تجربی و کوره تصفیه حرارتی صنعتی با 1700 درجه. با استفاده از عملکرد بالا - ، درجه حرارت بالا-- مواد مقاوم ، یک طرح دقیق گرمایشی و یک سیستم کنترل هوشمند ، هدف ما ایجاد دستگاهی است که با فرآیندهای تخصصی-}}} سنگی سینرینگ ، هر دو تحقیق تجربی و الزامات گرمای صنایع سازگار است. این یک بستر تصفیه دما {18 {{{{{18 {برای بهینه سازی عملکرد و کاربرد صنعتی مواد سرامیکی فراهم می کند.

ii. طراحی پارامتر فنی

دامنه دما: حداکثر دما می تواند به 1700 درجه برسد ، و دمای کار می تواند به طور مداوم از دمای اتاق تا 1650 درجه تنظیم شود ، و محدوده دمای پخت و پز بیشتر سرامیک های عملکرد بالا {2} را پوشش می دهد و اطمینان حاصل می شود که می توان مواد سرامیکی مختلف را در دمای بهینه فرآیند سینتر کرد.

دقت کنترل دما: با استفاده از یک ماژول کنترل دمای دقیق - وارداتی و یک ترموکوپل فلزی گرانبها از نوع B ، دقت کنترل دما به 1 درجه می رسد. در 1700 درجه ، یکنواختی دما در منطقه دما مؤثر (80 ٪ مرکزی کوره) کمتر از یا برابر با 5 درجه است. این امر مانع از مشکلاتی مانند چگالی سرامیکی ناهموار و تغییرات عملکرد ناشی از نوسانات دما می شود و از پایداری داده های تجربی و کیفیت محصول اطمینان می دهد.

نرخ گرمایش: نرخ گرمایش از 0- 10 درجه در دقیقه قابل تنظیم است. بر اساس ویژگی های مواد سرامیکی ، نرخ گرمایش معمولی 2 {5} 8 درجه در دقیقه توصیه می شود. این فرآیند گرمایش آهسته و پایدار باعث کاهش استرس حرارتی در بدن سرامیکی می شود و خطر ترک خوردگی را کاهش می دهد ، و آن را به ویژه برای پخت و پز محصولات سرامیکی با دیواره نازک و پیچیده شکل می دهد.

اندازه کوره: ما انواع کوره های درجه -} را ارائه می دهیم. متداول ترین آزمایشگاه - درجه 300 300 300 میلی متر (D × W × H) است. کوره های درجه 7 {{7} سفارشی ، مانند 500 500 500 500 میلی متر 500 mm و 600 600 600 میلی متر ، می توانند نیازهای پخت و پز دسته های مختلف نمونه های سرامیکی را برآورده سازند ، هر دو کارآزمایی آزمایشگاهی در مقیاس کوچک- و خلبان صنعتی {15 {برنامه های کاربردی مقیاس.

پیکربندی برق: قدرت گرمایش با اندازه کوره مطابقت دارد. یک کوره 300 300 300 300 میلی متر با 15 کیلو وات پیکربندی شده است ، یک کوره 500 500 500 میلی متر 500 × 500 میلی متر با 30 کیلو وات پیکربندی شده است و یک کوره 600 600 600 میلی متر با 45 کیلو وات پیکربندی شده است. این امر باعث افزایش دما از دمای اتاق به 1700 درجه در طی 1-2 ساعت می شود ، در حالی که بازده گرمایش پایدار را حفظ می کند.

iii طراحی ساختاری کلیدی

ساختار کوره: محفظه کوره با استفاده از کامپوزیتی از فیبر زیرکونیا چگالی بالا-}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} آجر مولیت کورندوم. لایه داخلی از ماژول های فیبر زیرکونیا 1800 {5} نوع (مقاومت دما بیشتر از یا مساوی با درجه 1800) تشکیل شده است ، در حالی که لایه بیرونی با آجرهای سبک وزن کورندوم لایه بندی می شود. اینها با استفاده از یک ساختار مفصل Mortise و Tenon پیوسته و با چسب درجه حرارت بالا- پلمپ شده و ایجاد یک سیستم عایق دما دوگانه {8}. این ساختار نه تنها در برابر دمای طولانی مدت 1700 درجه مقاومت می کند بلکه باعث کاهش گرمای کوره بیش از 50 ٪ می شود ، در حالی که دمای سطح کوره کمتر از یا برابر 60 درجه در 1700 درجه باقی مانده است.

عناصر گرمایشی: -} Silicon -}} میله های مولیبدن (دمای عملیاتی کمتر از یا برابر با 1800 درجه) به عنوان عناصر گرمایش استفاده می شوند. یک طرح گرمایش یک طرفه شش- استفاده می شود ، چهار طرف ، بالا ، پایین ، جلو و عقب را شامل می شود و به صورت متقارن از هر دو طرف توزیع می شود. عناصر گرمایش به طور مساوی در یک الگوی موج از هر طرف مرتب می شوند و از یک میدان حرارتی یکنواخت یکنواخت سه- در داخل محفظه کوره اطمینان می دهند. اتصالات بین میله های مولیبدن -}}} توسط دمای بالا --} آستین های عایق سرامیکی مقاوم محافظت می شود و عمر خدمات خود را تا بیش از 1000 ساعت تمدید می کند (عملکرد مداوم در 1700 درجه).

ساختار کوره: بدنه کوره دارای یک آب لایه دو - - طراحی پوسته خنک شده است. لایه داخلی 310S ارتفاع 4- دما از فولاد ضد زنگ (مقاومت دما بیشتر از یا برابر با 1150 درجه) و لایه بیرونی صفحه فولادی Q235 جوش داده می شود. یک لایه آب 100 میلی متری-} خنک کننده خنک شده بین دو لایه محفوظ است. یک سیستم خنک کننده آب در گردش ، گرمای سطح را از بین می برد و همراه با عایق کوره ، "کنترل دما مضاعف" را برای جلوگیری از تغییر شکل دما بالا {11} بالا فراهم می کند. سنگین - وظیفه ، شوک- casters جذب کننده های جذب شده در پایین بدنه کوره برای حرکت آسان و امنیت نصب می شوند.

طراحی درب کوره: وظیفه سنگین - ، طرف-} درب باز کردن کوره مجهز به مکانیسم کمک پنوماتیک است و باز و بسته شدن آن را آسان می کند. مهر و موم درب کوره با استفاده از "طناب فیبر سرامیکی بالا- دمای سرامیکی + نوار فشار فلزی" با ظرفیت فشرده سازی تا 20 ٪ ، از مهر و موم خوب حتی در دماهای بالا و میزان نشت حرارت کمتر از یا مساوی 3 ٪ اطمینان می دهد. یک پنجره مشاهده کوارتز دما 100 میلی متر -}} دما در مرکز درب کوره تعبیه شده است ، مجهز به یک-} در پروب دمای مادون قرمز ، اجازه می دهد - نظارت بر وضعیت سنگی سرامیک درون کوره بدون باز کردن درب.

IV طراحی سیستم کنترل دما

روش کنترل: مجهز به سیستم کنترل صفحه لمسی PLC با درجه 12--} درجه ، کنترل دما ، ویرایش برنامه ، تشخیص گسل و عملکردهای ذخیره سازی داده ها ، پشتیبانی از تعویض بین رابط های چینی و انگلیسی است. سرعت پاسخ سیستم کمتر یا مساوی با 0.1 ثانیه است که قادر به کنترل درجه حرارت تا 1700 درجه است. نمودار جریان-} رابط عملکرد سبک تجربه کاربر سریع را برای پرسنل در محل تسهیل می کند.

عملکرد تنظیم: با استفاده از یک الگوریتم کنترل PID سازگار و تنظیم دما {0} تنظیم ، سیستم به طور خودکار پارامترهای کنترل را بر اساس فرآیند پخت و پز سرامیکی بهینه می کند و نوسانات دما را در درجه 1 درجه نگه می دارد. این پشتیبانی از 100 مرحله کنترل دمای قابل برنامه ریزی ، هر کدام با دمای قابل برنامه ریزی ، زمان نگه داشتن و میزان گرمایش (قابل تنظیم از 0.1 درجه در دقیقه). این امر نیازهای کنترل اتوماسیون فرآیندهای پخت و پز سرامیکی پیچیده را برآورده می کند (مانند تخریب ، شلیک قبل - ، شلیک درجه حرارت بالا {7} بالا و خنک کننده کوره ، از جمله سایر فرآیندهای مرحله چند {{8)).

عملکرد مدیریت داده ها: این سیستم دارای یک ماژول ذخیره سازی 16 گیگابایتی ساخته شده-}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}} در ماژول ذخیره سازی 16 گیگابایتی است که به طور مداوم 365 روز منحنی دما ، پارامترهای عملیاتی و اطلاعات گسل را ثبت می کند. داده ها برای جلوگیری از دستکاری در قالب رمزگذاری شده ذخیره می شوند. صادرات گزارش های اکسل از طریق درایو فلش USB یا اتصال به سیستم MES کارخانه از طریق اترنت ، نظارت از راه دور و قابلیت ردیابی داده را امکان پذیر می کند و برآورده می شود که نیازهای کنترل کیفیت تولید صنعتی را برآورده می کند.

V. طراحی سیستم محافظت از ایمنی

چند برابر سطح حفاظت دما {{0}:: سطح 1 (5 درجه بیش از دمای 3}}} دما) یک زنگ شنیدنی و بصری را ایجاد می کند و قدرت را تنظیم می کند. سطح 2 (10 درجه بیش از دمای-) قدرت گرمایش را خاموش می کند. و سطح 3 (15 درجه بیش از دمای-}) سیستم خنک کننده اضطراری (خنک کننده هوای اجباری + خنک کننده آب) را فعال می کند تا اطمینان حاصل شود که دمای کوره در طی 10 دقیقه کمتر از 1000 درجه کاهش می یابد و از گرمای بیش از حد یا آسیب تجهیزات جلوگیری می کند.

حفاظت از ایمنی الکتریکی: مجهز به اضافه بار سه گانه ، مدار کوتاه- و دستگاه های حفاظت از نشت ، جریان نشت کمتر یا مساوی با 30mA است و زمان کار کمتر از یا مساوی با 0.1 ثانیه است. آستانه حفاظت بیش از حد در 1.2 برابر جریان دارای رتبه بندی شده تنظیم می شود و به سرعت مدار اصلی را خاموش می کند. تمام اجزای برقی - درجه ، درجه حرارت بالا- درجه حرارت- مقاوم هستند ، و ترمینال های سیم کشی از مواد عایق سرامیکی ساخته شده اند تا در برابر عملیات طولانی {9} term در محیط های درجه حرارت بالا {10}.

حفاظت از ایمنی مکانیکی: درب کوره مجهز به قفل مکانیکی و همبستگی الکتریکی است. اگر درب کاملاً بسته نباشد ، گرمایش نمی تواند شروع شود. اگر درب در حین گرمایش باز شود ، سیستم بلافاصله قدرت گرمایش را خاموش می کند و چراغ هشدار دهنده را فعال می کند. یک انفجار-} شیر تسکین فشار اثبات (فشار پشت سر هم 0.1 مگاپاسکال) در بالای کوره نصب شده است تا از خطر فشار بیش از حد ناشی از گسترش گاز در کوره جلوگیری شود.

محافظت از سیستم خنک کننده: سیستم خنک کننده آب مجهز به سنسورهای جریان و دما است. هنگامی که سرعت جریان آب خنک کننده زیر 80 ٪ از مقدار رتبه بندی شده یا دمای بیش از 50 درجه قرار می گیرد ، سیستم به طور خودکار زنگ هشدار را صادر می کند و تا زمان بازگرداندن عملکرد طبیعی ، قدرت گرمایش را کاهش می دهد و از گرمای بیش از حد کوره به دلیل خنک کننده کافی جلوگیری می کند.

vi طراحی سازگاری فرآیند

کنترل جو (اختیاری): برای سرامیک های پخت و پز نیاز به محافظت از جو بی اثر (مانند سرامیک نیترید سیلیکون) ، می توان یک سیستم کنترل جو را پیکربندی کرد ، از جمله یک واحد خلاء (خلاء نهایی یا مساوی با 1 PA) ، یک کنترل کننده جریان گاز (صحت 1 ٪ FS) ، و یک نظارت آنلاین محتوای اکسیژن آنلاین) این امر امکان کنترل دقیق گازهای بی اثر مانند نیتروژن و آرگون را فراهم می کند تا از اکسیداسیون درجه حرارت 4 {4} بالا جلوگیری شود.

پخت و پز فشار (اختیاری): از فشار کوره قابل تنظیم پشتیبانی می کند (0.1- 0.5 MPa). پخت و پز فشار باعث افزایش تراکم سرامیکی می شود ، و آن را به ویژه برای تهیه مواد با کارایی بالا مانند نانوذرات و سرامیک های شفاف مناسب می کند و چگالی سرامیک را به بیش از 99.5 ٪ افزایش می دهد.

خنک کننده سریع (اختیاری): مجهز به سیستم خنک کننده هوای اجباری ، پس از پخت و پز ، میزان خنک کننده را به 10-20 درجه در دقیقه (بالاتر از 1000 درجه) افزایش می دهد و چرخه های تولید را کوتاه می کند. کنترل میزان خنک کننده همچنین امکان تنظیم اندازه دانه سرامیکی و انتقال فاز را فراهم می کند.

vii مناطق کاربردی

تحقیق و توسعه مواد سرامیکی: مناسب برای آزمایشگاه های سرامیکی در دانشگاه ها و مؤسسات تحقیقاتی. این می تواند تحقیقات فرآیند پخت و پز را در مورد سرامیک های ساختاری جدید (مانند کاربید سیلیکون و نیترید بور) و سرامیک های عملکردی (مانند سرامیک های پیزوالکتریک و سرامیک های بالا-}} سرامیک های ابررسانا که دما است ، انجام می دهد و به بررسی اثرات پارامترهایی مانند دما ، نگه داشتن زمان و جو بر روی خصوصیات پیرامونی می پردازد.

تولید سرامیک صنعتی: این سیستم نیازهای تولید دسته ای کوچک-} شرکت های سرامیکی کوچک و متوسط ​​{1} را برآورده می کند. از آن برای پخت و پز درجه حرارت 3 {3} بالا و عملیات حرارتی قطعات سرامیکی دقیق (مانند یاتاقان ها ، مهر و موم ها و ابزارهای برش) ، بهبود خصوصیات مکانیکی و دقت بعدی این محصولات استفاده می شود و نیازهای کاربردی از قسمتهای انتهایی- مانند هوافضا و معنادار را برآورده می کند.

عملیات حرارتی سرامیکی: از این سیستم می توان برای فرآیندهای عملیات حرارتی مانند آنیل شدن ، تبلور و تراکم مواد سرامیکی استفاده کرد. این استرس باقیمانده در سرامیک را از بین می برد ، ریزساختار را بهینه می کند و قدرت ، سختی و پایداری حرارتی سرامیک را بهبود می بخشد و عمر سرویس محصول سرامیکی را گسترش می دهد.

به روزرسانی های آینده روی کاربرد عمق in - الگوریتم های هوش مصنوعی متمرکز خواهد شد. این سیستم با ایجاد یک مدل شبکه عصبی که پارامترهای تحریک کننده ، ریزساختار و خصوصیات مکانیکی را ادغام می کند ، به انتقال از "شلیک تجربی" به "پخت و پز پیش بینی کننده" می رسد. این سیستم خود- یادگیری سیستم تصفیه حرارتی هوشمند این پتانسیل را دارد که به ابزاری انقلابی در تحقیق و توسعه مواد جدید تبدیل شود.