Вакуумная индукционная плавильная установка ВАТТ-1300ВИП-С

КЕЙС ВАТТ-1300ВИП-С РЕАЛИЗОВАННЫЙ ПРОЕКТ

ИНЖЕНЕРНЫЙ КЕЙС ВАКУУМНАЯ ПЛАВКА НАНОМОДИФИЦИРОВАНИЕ

ВАТТ-1300ВИП-С

Комплекс для вакуумной плавки и наномодифицирования алюминиевых сплавов

Заказчик РОСТЕХ

Отрасль Авиационное материаловедение

Тип проекта Опытный образец, 1 комплект

Реализация 2017–2018 годы

Задача

Создать опытный комплекс для получения отливок из алюминиевых сплавов с применением наномодифицирования и вакуумной плавки.

Решение

Объединить подготовку таблеток наномодификатора, индукционную плавку, ввод компонентов, обработку расплава и вакуумную инфраструктуру.

Результат

Опытный образец изготовлен в единственном экземпляре и по паспорту признан годным для проведения предварительных испытаний.

45 кг ёмкость тигля по стали

1300 °C максимальная температура расплава

1,3 × 10⁻² Па остаточное давление в холодной пустой камере

160 кВт номинальная мощность источника питания

Задача заказчика

Требовалось разработать опытное специальное оборудование для вакуумного литья алюминиевых сплавов с применением наномодифицирования. Комплекс должен был охватывать весь критический маршрут: от дозирования и смешения порошковой композиции до подготовки таблеток, плавки, ввода компонентов и обработки расплава.

Технологическая цель

Отработка получения модифицированных алюминиевых сплавов

Паспортом предусмотрена работа со сплавами АК9ч (АЛ4) и АМг6лч (АЛ23-1) по ГОСТ 1583-93 в рамках опытного технологического процесса.

Инженерная цель

Связать подготовку модификатора и вакуумную плавку

Нужно было согласовать работу порошкового участка, индукционной печи, герметичных устройств ввода, вакуумной системы, охлаждения и средств управления.

Почему задача была нестандартной

Проект представлял собой не отдельную плавильную печь, а взаимосвязанный опытный комплекс. В одной системе требовалось совместить работу с мелкодисперсными порошками, вакуумную индукционную плавку, ввод нескольких типов компонентов и обработку жидкого металла без нарушения герметичности камеры.

Два технологических участка

Линия подготовки наномодификатора и вакуумная индукционная печь должны были работать как единый маршрут.

Работа с расплавом

Максимальная температура расплава достигает 1300 °C и зависит от материала и отрабатываемого процесса.

Сохранение вакуума

Загрузка, ввод модификатора, легирование и обработка расплава требовали вакуумно-плотных исполнительных узлов.

Ультразвуковая обработка

В состав вошёл узел перемещения оборудования для обработки расплава ультразвуком.

Контроль температуры

В комплексе предусмотрены контактные и бесконтактные средства измерения температуры технологических зон.

Инженерная инфраструктура

Отдельно согласовывались электропитание, многоступенчатая откачка, водяное охлаждение и безопасность.

Разработанное решение

ФЕРРИ ВАТТ разработала и изготовила опытный образец специального технологического оборудования ФВВТ.471314.000. Основой комплекса стали линия подготовки наномодификаторов ФВВТ.442351.440 и индукционная вакуумная плавильная печь ВАТТ-1300ВИП-С.

Логика технологического процесса

От порошковой композиции до обработки расплава

Схема отражает назначение основных узлов по РЭ и паспорту. Конкретные рецептуры и режимы в публичном кейсе не раскрываются.

Дозирование

Порошок-носитель и нанопорошок взвешиваются на лабораторных весах.
Смешение

Компоненты смешиваются в вибрационном смесителе после вакуумирования и заполнения аргоном.
Прессование

Композиция формуется в таблетки диаметром 20 мм и высотой 10 мм.
Вакуумная плавка

Шихта расплавляется в индукционной печи с контролем вакуума и температуры.
Модифицирование

Предусмотрены ввод наномодификатора, легирующих компонентов и обработка расплава.
Разливка

Поворотный тигель обеспечивает управляемую работу с расплавом на завершающей операции.

Интегрированный маршрут В одном проекте объединены порошковая подготовка, вакуумная металлургия, манипуляции с расплавом, охлаждение и контрольно-измерительная инфраструктура.

Функциональный состав комплекса

Ниже приведён состав в объёме, достаточном для понимания инженерной архитектуры без раскрытия внутренней компоновки и рабочих режимов.

Линия подготовки наномодификаторов Взвешивание, вибрационное смешение в инертной среде, прессование таблеток и локальная вытяжка.

Индукционная печь ВАТТ-1300ВИП-С Вакуумная плавильная камера, тигельный узел, поворотный механизм и площадка обслуживания.

Устройства ввода компонентов Раздельные механизмы для наномодификатора и легирующих компонентов с сохранением герметичности.

Обработка расплава Вакуумно-плотный водоохлаждаемый инструмент и узел перемещения ультразвукового оборудования.

Многоступенчатая вакуумная система Форвакуумная, бустерная и высоковакуумная ступени с системой клапанов и контролем давления.

Система охлаждения и контроля Контроль расхода и качества охлаждающей воды, температурные датчики и средства измерения.

Линия подготовки

Работа с порошковой композицией

Трёхкомпонентная вибрация смесителя
Вакуумирование камеры смешения
Заполнение камеры аргоном
Прессование усилием до 10 т

Плавильный участок

Манипуляции в вакуумной камере

Загрузка и индукционный нагрев шихты
Контролируемый ввод технологических компонентов
Обработка расплава во время плавки
Поворот тигля для работы с жидким металлом

Ключевые технические характеристики

Ёмкость тигля по стали	45 кг
Максимальная температура нагрева муфеля	1150 °C
Максимальная температура расплава	1300 °C
Остаточное давление в холодной сухой пустой камере	1,3 × 10⁻² Па (1 × 10⁻⁴ мм рт. ст.)
Рабочее давление во время плавки	От 6,6 × 10⁻² до 6,6 Па (от 5 × 10⁻⁴ до 5 × 10⁻² мм рт. ст.)
Номинальная мощность источника питания	160 кВт
Потребляемая мощность: источник / собственные нужды	170 / 90 кВт
Охлаждающая жидкость	Дистиллированная вода по ГОСТ 6709-72
Давление охлаждающей воды на входе	0,2–0,4 МПа
Коэффициент готовности	Не менее 0,9
Вероятность безотказной работы за цикл	Не менее 0,99
Среднее время восстановления	Не более 8 часов
Срок службы / гарантийная наработка	10 лет / не менее 2000 циклов

Результат проекта

Подтверждено паспортом оборудования

Изготовлен опытный комплекс для вакуумной плавки и наномодифицирования сплавов

Опытный образец выполнен в единственном экземпляре. Паспорт фиксирует комплектность оборудования, технические параметры и признание изделия годным для проведения предварительных испытаний.

Полный технологический маршрут От подготовки порошковой композиции до обработки и разливки расплава.

Комплексная поставка Основное оборудование, ЗИП, инструмент, оснастка и комплект эксплуатационной документации.

Опытное исполнение Конфигурация создана под исследовательскую задачу, а не выбрана из типового каталога.

Что можно адаптировать под похожую задачу

Проект подтверждает компетенцию в разработке специальных вакуумных металлургических комплексов. Конкретная конфигурация определяется сплавом, массой загрузки, способом обработки расплава и требованиями к исследовательскому или производственному циклу.

Тигель и масса загрузки

Ёмкость, материал тигля и поворотный механизм рассчитываются под конкретный расплав.

Уровень вакуума

Состав откачных средств и арматуры выбирается по требованиям технологического процесса.

Контроль и автоматизация

Состав измерений, защит и алгоритмов управления задаётся требованиями к повторяемости процесса.

Устройства загрузки

Количество каналов и тип вводимых компонентов адаптируются под технологическую схему.

Обработка расплава

Возможен подбор механических, ультразвуковых и иных узлов под исследовательскую методику.

Инфраструктура участка

Электропитание, охлаждение, газовая среда и площадка обслуживания проектируются совместно.

Частые вопросы по подобным проектам

Можно ли разработать комплекс под другой сплав?

Да, но состав камеры, тигельного узла, нагрева, вакуумной системы и средств обработки расплава необходимо рассчитывать заново по технологическому заданию.

Обязательно ли включать отдельную линию подготовки модификатора?

Нет. Состав определяется исходной формой компонентов и технологией заказчика. Линия дозирования, смешения и прессования нужна, если модификатор готовится непосредственно на участке.

Можно ли масштабировать рабочий объём и массу плавки?

Можно, но масштабирование затрагивает источник питания, тигель, камеру, поворотный привод, охлаждение, откачку и строительную инфраструктуру.

Комплекс вакуумной плавки и наномодифицирования ВАТТ-1300ВИП-С