I. ความเป็นมาของโครงการและข้อกำหนดอุปกรณ์

กรณีศึกษานี้เกี่ยวข้องกับเตาอบอลูมิเนียมอัลลอยด์แบบแนวตั้งสำหรับการอบชุบแบบเย็นอย่างรวดเร็ว โดยมีพื้นที่ทำงานที่มีประสิทธิภาพขนาด 1200 × 1200 × 1100 มม. (เส้นผ่านศูนย์กลาง × ความสูง) เป็นเตาอบแบบใช้ความร้อนด้วยไฟฟ้าแบบรอบการทำงาน ซึ่งส่วนใหญ่ใช้สำหรับการอบสารละลายและการอบชุบแบบเย็นอย่างรวดเร็วของชิ้นส่วนหล่อและแผ่นอลูมิเนียมอัลลอยด์ อุปกรณ์มีกำลังไฟพิกัด 135 กิโลวัตต์ แรงดันไฟฟ้าพิกัด 380 โวลต์ สามเฟส 50 เฮิรตซ์ และอุณหภูมิพิกัด 650 องศาเซลเซียส พร้อมอุณหภูมิการทำงานที่ปรับได้

การวางตำแหน่งโครงสร้างของอุปกรณ์นี้แตกต่างจากเตาอบแบบกล่องทั่วไป: ชิ้นงานจะถูกแขวนไว้ภายในเตาอบ และถังอบชุบจะอยู่ใต้ตัวเตาอบโดยตรง หลังจากเปิดประตูเตาอบ ชิ้นงานสามารถตกลงไปในน้ำได้โดยตรง - การจัดวางแบบแนวตั้งนี้เป็นพื้นฐานทางกายภาพสำหรับการถ่ายโอนอย่างรวดเร็ว

II. การควบคุมอุณหภูมิและการออกแบบโซน

ระบบควบคุมอุณหภูมิใช้สถาปัตยกรรมแบบสองระดับ ระดับบนคือหน้าจอสัมผัสขนาด 10 นิ้ว ซึ่งรับผิดชอบการตั้งค่า การควบคุม การตรวจสอบ การบันทึก และการจัดเก็บเส้นโค้งกระบวนการอบชุบด้วยความร้อนแบบรวมศูนย์ ระดับล่างใช้ตัวควบคุมอุณหภูมิ PID อุตสาหกรรม Eurotherm 3504 ที่มีความแม่นยำในการควบคุม ±1 องศาเซลเซียส และความสม่ำเสมอของอุณหภูมิเตาอบภายใน ±3 องศาเซลเซียส ในระหว่างขั้นตอนการคงอุณหภูมิ

โซนทำความร้อนถูกกำหนดค่าเป็น 2 โซนที่เชื่อมต่อกันแบบสตาร์ แต่ละโซนมีอุปกรณ์แจ้งเตือนอุณหภูมิเกิน การบ่งชี้การสิ้นสุดโปรแกรม การแจ้งเตือนอุณหภูมิเกินด้วยเสียงและภาพ และการตัดกระแสไฟอัตโนมัติ ตัวควบคุมอุณหภูมิมีฟังก์ชันปรับจูนอัตโนมัติแบบออนไลน์ที่คำนวณพารามิเตอร์ PID ที่เหมาะสมที่สุดตามลักษณะความร้อนจริงของเตาอบ โดยการปรับอัตราการทำความร้อนให้สมดุลกับการโอเวอร์ชูต

III. การบุเตาอบและการกำหนดค่าองค์ประกอบความร้อน

การบุเตาอบใช้ใยแก้วทนไฟมาตรฐาน โดยผนังและหลังคาถูกสร้างขึ้นเป็นโครงสร้างใยแก้วทั้งหมด โดยมีความหนาของฉนวนรวมไม่น้อยกว่า 240 มม. บล็อกใยแก้วที่พับจะผ่านการอัดแรงดันล่วงหน้าครั้งที่สองก่อนการติดตั้ง โดยมีความหนาแน่นที่ถูกอัดไม่น้อยกว่า 230 กก./ลบ.ม. และยึดติดกับเปลือกหลังคาเตาอบด้วยแท่งสแตนเลสกลม โครงสร้างนี้มีค่าการนำความร้อนต่ำ ความจุความร้อนต่ำ ความเสถียรทางความร้อนที่ดี และทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน ส่วนประกอบยึดทำจากแผ่นสแตนเลส 1Cr18Ni9Ti ที่ผ่านการปั๊มขึ้นรูป

องค์ประกอบความร้อนเป็นแถบความต้านทานอัลลอยด์ 0Cr25Al5 ที่ผ่านการกดด้วยแม่พิมพ์เฉพาะเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายจากการแปรรูป แถบความต้านทานถูกยึดด้วยสกรูเซรามิกพิเศษ ทำให้การบำรุงรักษาและเปลี่ยนทำได้สะดวกและรวดเร็ว ในระหว่างการติดตั้ง จะมีการวางแหวนรองเซรามิกไว้ระหว่างผนังใยแก้วและแถบความต้านทานเพื่อป้องกันการสัมผัสโดยตรงระหว่างพื้นผิวใยแก้วกับแถบ เพื่อเพิ่มการกระจายความร้อนจากแถบ ทั้งสกรูเซรามิกและแหวนรองทำจากวัสดุอลูมินาสูงและผ่านการเผาที่อุณหภูมิสูงเพื่อให้แน่ใจว่ามีความแข็งแรงและอายุการใช้งานเพียงพอ แถบความต้านทานจะถูกแขวนไว้รอบห้องเตาอบ เพื่อช่วยในการกระจายความร้อนและการไหลเวียนของอากาศ องค์ประกอบความร้อนใช้การเชื่อมต่อแบบสตาร์ โดยมีโหลดพื้นผิวควบคุมต่ำกว่า 1.6 วัตต์/ตร.ซม. ซึ่งเป็นค่าที่ต่ำกว่าขีดจำกัดการออกแบบทั่วไปสำหรับแถบความต้านทาน โดยมีวัตถุประสงค์เพื่อยืดอายุการใช้งานขององค์ประกอบภายใต้รอบการทำความร้อนและระบายความร้อนที่บ่อยครั้ง

IV. ระบบหมุนเวียนอากาศร้อนและระบบนำอากาศ

พัดลมหมุนเวียนทนอุณหภูมิสูงกำลัง 7.5 กิโลวัตต์ ติดตั้งอยู่ที่หลังคาเตาอบ วัสดุของพัดลมได้รับการออกแบบมาให้ทนต่ออุณหภูมิสูงเป็นเวลานานโดยไม่เสียรูป โดยมีตลับลูกปืนแบบระบายความร้อนด้วยอากาศเพื่อรองรับสภาพแวดล้อมหลังคาที่มีอุณหภูมิสูง ฝาครอบนำอากาศจะเพิ่มส่วนประกอบตามยาวของแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลางที่เกิดจากพัดลมให้สูงสุด โดยดันอากาศร้อนลงด้านล่าง จากนั้นอากาศจะไหลผ่านชิ้นงานและถูกดูดกลับเข้าสู่ช่องลมเข้าของพัดลมจากด้านล่าง ทำให้เกิดวงจรหมุนเวียนแบบปิด เส้นทางการไหลของอากาศนี้ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอของสนามอุณหภูมิภายในห้องเตาอบ และเป็นการออกแบบที่รองรับวิธีการโหลดแบบแขวน - ชิ้นงานจะไม่มีสิ่งกีดขวางรอบๆ ทำให้ลมสามารถไหลผ่านได้

V. กลไกการยกตะกร้าวัสดุและกลไกการล็อคประตูเตาอบ

กลไกการยกตะกร้าวัสดุประกอบด้วยรอกไฟฟ้า โซ่ยกแบบวงแหวน และรอกโซ่ รอกเป็นแบบไฟฟ้าสองความเร็ว โดยมีความเร็วเชือกสูงสุด 18 เมตรต่อนาที ซึ่งตรงตามข้อกำหนดสำหรับการจุ่มลงในน้ำอย่างรวดเร็ว ส่วนการขึ้นจะใช้ความเร็วต่ำเพื่อลดแรงกระแทกจากแรงเฉื่อยเมื่อชิ้นงานและตะกร้าเข้าสู่เตาอบ รอกมีระบบควบคุมแบบเดินเบาและอุปกรณ์ล็อคตัวเอง ทำให้สามารถหยุดได้ทุกตำแหน่ง เมื่อพิจารณาถึงสภาพแวดล้อมเตาอบที่มีอุณหภูมิสูง จึงใช้โซ่แบบวงแหวน 16Mn ระบบรอกติดตั้งอยู่ที่ส่วนบนของตัวเตาอบ ประกอบด้วยรอก 4 ตัว และตลับลูกปืน 4 ชุด เพื่อให้การยกและลดตะกร้าเป็นไปอย่างราบรื่น

ประตูเตาอบอยู่ที่ด้านล่างของตัวเตาอบและเคลื่อนที่ไปด้านข้าง โดยมีรางนำทางด้านข้างเพื่อรักษาการเคลื่อนที่ในแนวนอน การเปิดและปิดประตูขับเคลื่อนด้วยกระบอกสูบ เมื่อปิด กระบอกสูบจะดันประตูไปยังตำแหน่งปิดและยังคงออกแรงดัน โดยยกประตูขึ้นผ่านกลไกคันโยกด้านข้างเพื่อกดให้แนบสนิทกับตัวเตาอบ กลไกการยกและกลไกประตูเตาอบจะถูกล็อคเข้าด้วยกัน: กลไกการยกจะได้รับพลังงานและทำงานได้หลังจากประตูเตาอบเปิดจนสุดเท่านั้น (ซึ่งกำลังไฟขององค์ประกอบความร้อนจะถูกตัดออก) ตรรกะการล็อคนี้ป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์จากการทำงานผิดพลาดเมื่อประตูไม่เปิด

VI. เวลาในการถ่ายโอนการอบชุบและถังอบชุบ

เวลาในการถ่ายโอนการอบชุบถูกกำหนดเป็นเวลาตั้งแต่ประตูเตาอบเปิดจนถึงชิ้นงานจมอยู่ในน้ำเต็มที่ โดยมีข้อกำหนดการออกแบบไม่เกิน 10 วินาที พารามิเตอร์นี้มีความสำคัญต่อกระบวนการอบสารละลายอลูมิเนียมอัลลอยด์ - ยิ่งเวลาในการถ่ายโอนสั้นลงเท่าใด อัตราการเย็นตัวผ่านช่วงที่ไวต่อการอบชุบก็จะยิ่งสูงขึ้น และผลของการเสริมความแข็งแรงด้วยการอบคืนตัวก็จะยิ่งดีขึ้น

ถังอบชุบเป็นแบบเคลื่อนที่ ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ 2.2 กิโลวัตต์ มีปั๊มหมุนเวียน 3 กิโลวัตต์สองตัวติดตั้งอยู่ในถังเพื่อกวนน้ำอย่างต่อเนื่องระหว่างการอบชุบ เพื่อรักษาอุณหภูมิน้ำให้สม่ำเสมอและเร่งการถ่ายเทความร้อนจากพื้นผิวชิ้นงาน ถังเชื่อมจากแผ่นเหล็กหนา 5 มม. และทดสอบการรั่วซึม รถเข็นแบบเคลื่อนที่เชื่อมจากเหล็กช่อง 12# โดยส่วนหน้าทำหน้าที่เป็นพื้นที่โต๊ะทำงานโครงสร้างวัสดุ และส่วนหลังเป็นถังน้ำ โดยมีล้อสามชุด (ชุดหนึ่งเป็นล้อขับเคลื่อน)

VII. ลำดับการทำงานของกระบวนการ

ลำดับการทำงานของอุปกรณ์ที่สมบูรณ์มีดังนี้: การโหลดด้วยมือ → รถเข็นอบชุบเคลื่อนที่ไปใต้ตัวเตาอบ → ประตูเตาอบเปิด → กลไกการยกโครงสร้างวัสดุลง → การเกี่ยวด้วยมือ → โครงสร้างวัสดุขึ้น → ประตูเตาอบปิด → การให้ความร้อนและคงอุณหภูมิตามเวลาของกระบวนการ → การอบสารละลายสิ้นสุดลง → ปั๊มน้ำกวนเริ่มทำงาน → ประตูเตาอบเปิด → โครงสร้างวัสดุลง → โครงสร้างวัสดุจุ่มลงในน้ำอย่างรวดเร็วเพื่ออบชุบ → โครงสร้างวัสดุขึ้น → รถเข็นอบชุบออก → โครงสร้างวัสดุลง → การปลดตะขอด้วยมือและกลับไปยังช่องเปิดเตาอบ → ประตูเตาอบปิด → การขนถ่ายด้วยมือ → รอบถัดไปเริ่มขึ้น