Еженедельник "Снабженец"
http://www.snab.ru

Полная версия этой статьи в формате PDF:
СКАЧАТЬ

«Термообработка '2009»: технологии, оборудование, материалы Инновационный путь развития экономики, модернизация производства — эта тема не сходит со страниц печати. Действительно, в настоящее время, когда промышленность подошла к необходимости широкой ре­конструкции производства, решение проблемы технического перевооружения, обновления устаревшего оборудования стало, по сути, необходимым условием выживания для многих предприятий, действующих в условиях рынка. В полной мере это относится и к современным технологиям и оборудованию термообработки. Как технологический процесс, термообработка давно и широко востребована во многих отраслях, и, в первую очередь, в обработке металлов и других конструкционных материалов. Одна­ко традиционно для отечественных предприятий (и это отмечают специалисты) данной технологии отводится далеко не приоритетное место. О проблемах термических цехов нередко вспоминают, когда сложнейшие и дорогостоящие детали, изготовленные на современном оборудовании, оказываются забракованными из-за использования устаревшего оборудования. Не способствуют обновлению технологической базы и кризисные явления в большинстве отраслей промышленности, в т. ч. произ­водстве и использовании термического оборудования… Очередная 3-я Международная специализированная выставка «Термо­обработка ’2009», которая недавно проходила в ЦВК «Экспо­центр» на Красной Пресне, представила посетителям современные технологии и оборудование термомеханической, термохимической, размерной, поверх­ностной и других видов обработки различных материалов. Ее разделы включали современное нагревательное, печное и закалочное оборудование, теплоизоляционные и огнеупор­ные материалы, приборы для теплотехнических измерений и контроля качества термообработки. Демонстри­ровались промышленные новинки энергосберегающих технологий и оборудования термических производств и др. По отзывам участников, выставка удалась. Даже в сегодняшний непростой кризисный период она способствовала обобщению накопленного отечественного и зарубежного опыта развития термических технологий в интересах потребителей, расширению клиентской базы экспонентов для увеличения продаж. В сообщениях международной научно-практичес­кой конференции (она проходила в рамках выставки) был представлен ряд интересных и весьма актуальных инновационных технологий термо­обработки. В целом же проведенные мероприятия в немалой степени содействовали активизации интереса производственников к внедрению новейших термических технологий, использованию современного оборудования и материалов в самых разных отраслях промышленности. Термическое оборудование В настоящее время многие предприятия машиностроительной отрасли в условиях средне- и мелкосерийного производства планируют оснас­тить (или уже оснащают) свои ремонт­ные, прессовые и кузнечные цеха специальным термическим оборудованием и, в частности, камерными нагревательными печами. При этом к установкам такого рода предъявляется ряд эксплуатационных требований, весьма важных в условиях того или иного конкретного производст­ва, — по мощности и надежности, габаритам и размерам рабочего пространства, условиям температурного режима. Интересную новинку на выставке представило ЗАО «Накал — Про­мыш­ленные печи» (Московская обл.). Это газовая кузнечная печь ПГК 12.6.6/13 мощностью 140 кВт и максимальной температурой нагрева 1300 °С. В ее конструкции с автоматическим розжигом и контролем режима работы горелок предусмотрено все, что отвечает требовани­-ям сегодняшнего дня. ПГК 12.6.6/13 оборудована высокоэффективной энерго­сберегающей теплоизоляцией, оснащена системой управления на базе современных контроллеров, что обес­­печивает быстрый, экономный и на­дежный нагрев изделий (в т. ч. и мас­сивных). Будучи достаточно компактной по габаритам, печь имеет приемлемые размеры рабочего прост­ранства (600?1200?600 мм). Но­вин­­ка снабжена необходимым за­щит­ным ограждением. Печь соответствует всем нормативным правилам безопасности систем газораспределения и потребления. В ее конструкции предусмотрены автоматическая продувка пе­ред началом работы, защита от превышения температуры и погасания горелок. Возможна и аварийная остановка печи — при выходе давления газа за допустимый диапазон, в случае падения давления воздуха перед горелками, а также при невозможности автоматического розжига горелки. Новая отечественная разработка прошла испытания и сертифицирована. По отзывам потребителей, газовая кузнечная печь ПГК 12.6.6/13 отличается простотой в эксплуатации и полной безопасностью в работе. На стенде московского представительства фирмы Galika AG (Швей­цария) можно было познакомиться с новым модельным рядом печей серии 345. Эти установки предназначены для высококачественной термообработки в защитной атмосфере самых разных как малогабаритных, так и длинномерных деталей. Модельный ряд печей системы 345 включает в себя ряд модификаций с весом садки (укладки изделий) от 15 до 400 кг. Ширина корзины мо­жет варьироваться от 100 до 500 мм, длина — от 1000 до 5000 мм. Высота садки при этом составляет от 100 до 300 мм. Такого рода установка пе­риодического действия позволяет выполнять разнообразные операции термообработки при температурах до 1150 °С. Среди них отжиг и пайка, закалка и старение, отпуск, спекание, оксидирование и восстановление изделий. Установка включает три основных технологических блока. Это непосредственно сама высокотемпературная печь и два канала охлаждения. Цикл обработки полностью программируемый. Термообработка изделий происходит в защитной среде, что позво­ляет избежать нежелательных процессов окисления, обезуглероживания или изменения цвета деталей. В качестве защиты при этом используются азот, водород и диссоциированный аммиак. Обработка деталей в установках серии 345 ведется в герметичном пространстве. Для наиболее эффективного перемешивания газовой атмосферы в печи размещены вентиляторы. Равномерный программируемый нагрев по всему объему садки (±5 °С) позволяет оптимально прогреть обрабатываемые детали. Соответственно осуществ­ляется и равномерное охлаждение всей садки благодаря использованию вы­сокоэффективных турбин. Новинка надежна и удобна в эксплуатации. Она занимает немного места, экономична в работе (расход газа в сравнении с аналогами снижен на 10–50%), не требует присутствия персонала в течение цикла обработки. Печь отличает простая загрузка и выгрузка деталей, возможность обработки различных де­талей в одной садке. При этом их можно грузить навалом или по отдельности. Происходящие процессы полностью отслеживаются с возможностью архивирования и протоколирования всего цикла обработки. Установку можно использовать при обработке длинномерных труб, не­больших деталей, драгоценных ме­таллов, изготовлении разнообразного режущего и обрабатывающего инструмента, в электротехнической и часовой промышленности, ювелирном и оптико-механическом производстве. Индукционный нагрев токопроводящих материалов (в основном ме­тал­лов) за счет возбуждения в них вихревых токов все шире применяется в различных отраслях промышленности. Оригинальные отечественные разработки были представ­лены на стенде ООО «ИнтерСЭЛТ» (г. Санкт-Петербург). Специалистами пред­приятия разработан и выпус­кается модельный ряд индукционно-нагревательных установок. Производимый под заказ потребителей ряд включает группы модификаций установок ТВЧ, различных по назначению и мощности — 40–160 кВт (частотный диапазон 7–20 кГц), 15–120 кВт (15–50 кГц) и 30–100 кВт (30–70 кГц). Эти индукционно-нагревательные системы могут использоваться в самых разных технологических процессах. В частности, для индукционной плавки металлов, по­верхностной или сквозной закалки, инструментальной пайки, нормализации сварных швов, нагрева заготовок перед ковкой, штамповкой, рас­каткой и съемом или посадкой деталей. По своим техническим характеристикам и эксплуатационным возможностям отечественные установки не уступают современным зарубежным аналогам. Программи­ро­ва­ние режимов нагрева позволяет авто­матизиро­вать процесс, облег­чает ра­боту опе­ратора и дает возможность ис­пользовать агрегат в составе автоматизированных комплексов. Регу­ли­ров­ка выходных параметров и их автоподстройка позволяют проектировать индукторы для различных технологических процессов нагрева. Применение воздушного охлаж­-дения (что обеспечивает высокий КПД — 95%) значительно упрощает подготовку установки к работе и ее последующее техническое обслуживание. Нельзя не отметить также малые габариты и вес установок. Это обеспечивает их мобильность при использовании на разных производственных участках, а также позволяет встраивать нагревательные блоки непосредственно в станки (токарные или расточные). Вспомогательное оборудование Нагрев металлов и сплавов с применением защитных атмосфер яв­ляет­ся в настоящее время одним из наиболее эффективных методов термо­обработки. Это позволяет предохранить материал от окисления и обезуглероживания, исключает необходимость в травлении и очистке поверхности, дает возможность значительно умень­шить объем последующей механической обработки металла. Важную роль в подобных технологиях выполняют установки для приготовления экзогаза (экзо­генераторы), используемые в различных отраслях промышленности в процессах высокотемпературного от­пуска и отжига стали и цветных металлов. Специалисты московского Инно­вационно-производственного центра «Промышленные печи» разработали серию оригинальных модификаций современных установок для приготовления экзотермического газа произ­водительностью от 60 до 125 м3/ч. Довольно компактные (их габаритные размеры — от 2,3?1,6?2,3 до 7,5?7,5?7,5 м), основанные на блочном принципе формирования конструкции установки включают блоки сжигания, очистки и охлаждения газа, вакуумный насос. Состав генерируемых защитных атмосфер включает соединения СО, Н2, СО2, СН4 и N2 в различных процентных соотношениях по объему. Ис­пользующие современные методы очистки экзогенераторы типа ЭК, ЭКЖ, ЭКОВ и ЭКОВК позволяют зна­чительно расширить область применения защитных газовых сред и номенклатуру обрабатываемых мате­риалов. Следует отметить безопасные условия эксплуатации отечественного оборудования, поскольку получае­мые газовые среды малотоксичны и невзрывоопасны. Новые конструктивные решения обеспечивают повышение производительности эк­зогенераторов и качества генерируемых сред в результате рециркуляции продуктов сгорания, рационального размещения адсорбентов, использования но­вых способов продувки и вакуумирования при регенерации и т. д. В настоящее время оригинальное оборудование прошло испытания и успешно используется на предприятиях Кирова, Тольятти, Воронежа и других городов. Отзывы пользователей — положительные. Интересную разработку в области теплотехнических измерений в термических производствах продемонстрировала немецкая компания MESA Electronic GmbH. Система газового анализа MGAS предназначена для наблюдения состава атмо­сфер печей термической обработки. Выпускаемая в различных модификациях (мобильной, настенной или стеллажной) и специально приспособленная к условиям термообработки на производстве, система позволяет в режиме «он-лайн» измерять и контролировать атмосферный состав печей по газовым параметрам (од­новременно до пяти компонентов-газов СО, СО2, Н2, СН4...). Можно использовать ее и для выборочного контроля. Стандартная комплектация MGAS включает до пяти газовых датчиков, датчики с компенсацией давления и температуры, восемь стандартизованных аналоговых выходов (в диапазонах 0–10 В или 0 (4)–20 мА). Система дает возможность автоматической калибровки нулевой точки и диапазона измерений для каждого компонента газа (в т. ч. и при долго­временных измерениях). Для вычисления углеродного потенциала наст­ройка осуществляется посредством клавиатуры, предусмотрено также подключение устройства к термо­парам типа К или S. Вычисление процентной концентрации углерода проводится на основании замеренных значений температуры, содержания СО и СО2. Все значения отображаются на дисплее. Управ­ле­ние оборудованием осуществляется с помощью мембранной клавиатуры с удобным и легко воспринимаемым текстовым меню. В работе системы предусмотрен также ряд полезных дополнительных опций. В частности, вычисление и отображение показаний точки росы, анализ сохраненных данных на основе разработанной компьютерной прог­раммы MGAS-view, вывод на экран получаемой графической информации, пересылка данных через USB-порт и др. Компания MSH Techno (г. Москва) представила широкий спектр современных разработок — оригинальную арматуру откачных систем для вакуумных печей. Это типоряд различных вакуумметров, контроллеров, вакуумных насосов и других комплектующих для производителей вакуумных печей, модернизации и реконструкции соответствующего термического оборудования. Среди представленных экспонатов — двухроторные насосы серии RBS/AV фирмы Robuschi (Италия). Они применяются в установках ваку­умной и нитроцементации, азотирования стали. Демонстри­ровав­шиеся на выставке вакуумные двухроторные насосы (типа Рутса) выполнены во взрывозащищенном исполнении АТЕХ. Узлы и детали, предназначенные для эксплуатации в агрессивной среде (для откачки активных в коррозионном отношении газов или па­ров) и находящиеся в контакте с перекачиваемой средой, имеют специальное защитное покрытие из никелевого сплава. Вакуумные насосы Robuschi RBS/AV оснащены бесконтактной системой уплотнений. При этом зазор между роторами составляет сотые доли миллиметра. Высокая точность изготовления на прецизионном автоматическом оборудовании обеспечивает весьма высокую на­дежность и исключает вероятность заклинивания роторов. Последние синхронизированы высокоточными шестернями с эвольвентным зубчатым зацеплением, обеспечивающим высокую допустимую скорость вращения. Производительность насоса состав­ляет 360–8855 м3/ч. Предель­ное остаточное давление при откачке — до 0,01 мбар. В настоящее время крупнейшие производители металлургического оборудования уже ус­пешно используют в своих установках современные надежные насосы RBS/AV. Установки для сварки и термообработки Ряд участников выставки представил на стендах новые установки для сварки и термической обработки промышленного применения. Так, итальянская компания Saet Group демонстрировала модульную полупроводниковую сварочную установку выходной мощностью 250 кВт на базе преобразователя на МОП-транзисторах, с частотой до 450 кГц. Для оптимальной синхронизации фазы (а также повышения произ­водительности) была разработана особая цифровая система управления с возможностью отслеживания отклонения частоты, связанного с изменениями нагрузки, в любых рабочих условиях. Модульная структура и полноценная система диагностики позволяют легко и быстро обслуживать оборудование (в т. ч. и в режиме теледоступа). С интересной разработкой пос­леднего времени посетители могли познакомиться на стенде российского представительства норвежской фирмы EFD Induction. Это семейство мощных полупроводниковых установок индукционного нагрева Wel­dac для производства электросварных труб (из алюминия, нержавеющей, низкоуглеродистой и высокопрочной стали) с внешним диамет­ром 10–660 мм. На выставке были представлены две базовые модели мощностью до 300 и 2000 кВт (размещение в одном и двух шкафах со­ответственно). Установки имеют мо­дульную конструкцию, благодаря че­му легко встраиваются в новые и существующие производственные линии и могут использоваться как для индукционной, так и для контакт­ной сварки. Практика работы оборудования показала высокое качество сварного шва. Новую отечественную разработку, которая заинтересует строителей магистральных трубопроводов, по­казало ООО «НПП “Курай”» (Рес­публика Башкортостан). Это передвижная установка «Интерм-200» для электротермической обработки неф­­тяных и газовых трубопроводов. Она предназначена для проведения предварительного и сопутствующего по­догрева труб перед сваркой при строительстве нефте- и газопроводов, соединений узлов врезки перед сваркой, термообработки сварных швов. Кроме того, агрегат используется для подогрева емкостей и аппаратов в нефтегазовой отрасли, а также нагрева труб перед нанесением изоляции. Мобильная установка обеспечивает максимальную температуру нагрева изделия 1150 °С в режиме термообработки и до 200 °С — при сопутствующем или предварительном подогреве. «Интерм-200» мощностью 200 кВт состоит из двух независимых элементов: дизельной электростанции и мобильного фургона, выполненного на базе автомобиля «Урал» (или КамАЗ — в северном варианте ис­полнения). Фургон оснащен полным комплектом оборудования для проведения операций по термообработке труб. В нем имеется специальный отсек — помещение для обслуживающего персонала (в т. ч. автоматизированное рабочее место оператора-термиста). Система управления и регистрации параметров нагрева включает автоматический контроллер управления и поддержания режима термообработки, многоканальный самописец для регистрации температуры в зоне нагрева и построения термограмм нагрева. «Интерм-200» отличает дос­таточно высокая мобильность, независимость от источников электроэнергии и водоснабжения, а также возможность эксплуатации в различных климатических районах при температуре окружающего воздуха до -40 °С. Новые огнеупоры Надежные и эффективные огнеупорные материалы и изделия востребованы во многих отраслях промышленности, в строительстве, энер­гетике, на транспорте. На стенде ООО «Вер­молит» (г. Москва) можно было познакомиться с оригинальными отечественными разработками — ультралегковесными теплоизоляционными огнеупорами. Изделия изготавливаются методом объемного вибропрессования в виде кирпичей, блоков, плит, секторов и скорлуп. Возможен также выпуск продукции с защитным слоем или покрытием на основе тугоплавких порошков: шамота, корунда, карбида кремния и др. Изделия марки БТП с кажущейся плотностью 200–420 кг/м3 и максимальной рабочей температурой до 1150 °С производятся из жаростойких бетонных смесей на фосфатном связующем с заполнителем из вспученного перлита. Выпускаются также из­делия марки БТМ (кажущаяся плотность — 550–650 кг/м3, максимальная температу­ра — до 1300 °С) на основе алюмосиликатных полых микросфер. Огнеупоры предназначены для тепловой изоляции поверхностей газоходов, регенераторов, реакторов, печей, котлов, коллекторов и других горячих узлов и агрегатов на ТЭЦ, в котельных, на компрессорных стан­циях по перекачке природного газа, металлургических, химических и других производствах. Можно их использовать также в промышленном и гражданском строительстве, на транспорте, в составе огнезащитных конструкций зданий, сооружений, лифтов, корабельных перегородок и т. д. Упрочнение тяжелонагруженных деталей Термические и химико-термические методы упрочнения ответственных тяжелонагруженных деталей широко известны и используются в самых разных отраслях машиностроения. Шестерни, подшипники качения, полуоси, шлицевые валы, крестовины, поршневые пальцы, втулки, рессоры и многие другие детали должны отличаться повышенной прочностью, износостойкостью и долговечностью, соответствовать вы­соким требованиям эксплуатации. На стенде ЗАО «НПК “Техмаш и ОПЗ”» (г. Москва) посетители выс­тавки могли познакомиться с новой и весьма перспективной экологически чистой технологией упрочнения тя­желонагруженных деталей машин и механизмов. Разработанная специалистами предприятия технология и оборудование для ее реализации основаны на применении метода объемно-поверхностной закалки (ОПЗ) сталей пониженной прокаливаемости второго и третьего поколения. Это позволяет значительно снизить стоимость операции термообработки, обеспечив одновременно получение каждой детали с требуемыми эксплуатационными свойствами. Метод ОПЗ включает в себя сквозной нагрев всего сечения детали или при больших габаритах — глубокий нагрев ее рабочей зоны до требуемой температуры и последующее охлаждение водой с самоотпус­ком или низкотемпературным отпус­ком. Нагрев и охлаждение производят­ся по специально разработанным режимам, являющимся «ноу-хау» пред­приятия. Необходимые за­т­раты электроэнергии снижаются в 10–12 раз по сравнению с традиционными ме­тодами обработки. Сокращается и временной цикл упрочнения деталей. При этом обеспечивается высокое качество обработки, что исключает необходимость окончательной механической доводки закаленных (даже сложных) поверхностей. Внедрение новой высокоэффективной отечественной технологии и оборудования для ОПЗ позволит отказаться от традиционных (весьма затратных) способов упрочнения тя­желонагруженных деталей: закалки объемной и ТВЧ, цементации, нитроцементации, азотирования и др. Кроме того, заметно повысятся качество деталей и срок службы машин и механизмов. Алексей Лабунский, фото автора