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S3型放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)是當(dāng)今世界上先進(jìn)的燒結(jié)系統(tǒng)之一，是在兩電極間施加脈沖電流和軸向壓力進(jìn)行粉末燒結(jié)致密化的一種新型快速燒結(jié)技術(shù)。

S3型放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)

技術(shù)方案書(shū)

1. SPS簡(jiǎn)介

S3型放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)是當(dāng)今世界上先進(jìn)的燒結(jié)系統(tǒng)之一，是在兩電極間施加脈沖電流和軸向壓力進(jìn)行粉末燒結(jié)致密化的一種新型快速燒結(jié)技術(shù)。它具有升溫速度快、燒結(jié)時(shí)間短、組織結(jié)構(gòu)可控、節(jié)能環(huán)保等鮮明特點(diǎn)，可用來(lái)制備金屬材料、陶瓷材料、復(fù)合材料，也可用來(lái)制備納米塊體材料、非晶塊體材料、梯度材料等。此外，SPS 設(shè)備也為非常特殊的新型材料的制造提供了可能，諸如可在晶粒無(wú)顯著長(zhǎng)大的狀態(tài)下燒結(jié)出納米材料，功能梯度材料，復(fù)合材料，碳化鎢，氮化硅，碳化硅或其他硬質(zhì)材料，結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷等。

2. SPS技術(shù)特點(diǎn)

由于SPS過(guò)程中施加直流脈沖電流產(chǎn)生放電效應(yīng)而帶來(lái)的一些現(xiàn)象，SPS技術(shù)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1) 可以快速升溫，快速冷卻，大幅縮短生產(chǎn)時(shí)間，降低生產(chǎn)成本，升溫速率可達(dá)200℃/min(根據(jù)材料特性或有些差異)；

2) 燒結(jié)溫度低（與熱壓燒結(jié)相比，燒結(jié)溫度可進(jìn)一步降低）；

3) 具有凈化、活化效應(yīng)（消除粉末顆粒表面吸附氣體，擊穿氧化膜），輕松實(shí)現(xiàn)難燒結(jié)材料、多元素材料的燒結(jié)；

4) 相比于傳統(tǒng)燒結(jié)工藝，可以在更短的時(shí)間內(nèi)得到組織性質(zhì)更均勻、更致密、晶粒尺寸更小的材料；

5) 相比于傳統(tǒng)燒結(jié)工藝，可大幅節(jié)省電能。

6) 無(wú)需粉末預(yù)成型，可以直接燒結(jié)成致密體。

（設(shè)備圖示，以實(shí)際出貨為準(zhǔn)）

二、設(shè)備特點(diǎn)

皓越科技公司此臺(tái)設(shè)備的主要特點(diǎn)如下：

1) 該系列放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)，充分考量了燒結(jié)工藝的自動(dòng)化和操控性，燒結(jié) 溫度，加壓控制，電流控制等自動(dòng)程控系統(tǒng)為設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)配置。

2) 設(shè)備搭載了安全停機(jī)功能，當(dāng)監(jiān)控或偵測(cè)到設(shè)備水溫異常、模具破損等突發(fā) 狀況時(shí)設(shè)備將自動(dòng)停機(jī)。配備數(shù)據(jù)采集解析系統(tǒng)，可將決定燒結(jié)體產(chǎn)品品質(zhì)的工藝參數(shù)，如燒結(jié)電壓、電流、控制溫度、施加壓力、位移、真空度、位移變化率、實(shí)測(cè)溫度等物理量進(jìn)行保存和調(diào)用，以對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)工藝進(jìn)行追蹤。

3) 設(shè)備采用了自主開(kāi)發(fā)的脈沖變頻 DC 電源，與傳統(tǒng)的同等級(jí)別 SPS 相比，耗電量大幅降低，可真正有效地實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗環(huán)保型高品位的燒結(jié)生產(chǎn)。

4) 采用前置開(kāi)門(mén)式水冷真空燒結(jié)腔，工件上下機(jī)臺(tái)、腔體內(nèi)的施工作業(yè)、維護(hù) 維修等輕松便捷。

5) 采用大型液晶觸控操作面板，可隨時(shí)自行對(duì)位移數(shù)據(jù)以及聯(lián)動(dòng)互鎖等狀態(tài)的顯示、報(bào)警顯示、報(bào)警履歷、加壓壓力設(shè)定值等進(jìn)行診斷和確認(rèn)。

6) 為避免設(shè)備各操作按鈕或按鍵的誤操作，設(shè)備搭載了安全聯(lián)動(dòng)互鎖功能，即使新手上機(jī)也可放心使用。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

1. 金屬：Fe、Cu、Al、Au、Ag、Ni、Cr、Mo、Sn、Ti、W、Be;

2. 陶瓷氧化物：Al2O3、Mulitex ZrO2、Mg、SiO2、TiO、HfO2;

3. 碳化物：SiC、B4C、TaC、WC, ZrC, VC;

4. 氮化物：Si3N4、TaN、 TiN、 AIN、 ZrN、VN;

5. 硼化物：TiB2、HfB2、LaB6、ZrB2、VB2;

6. 氟化物:LiF、CaF2、MgF2;

7. 金屬陶瓷：Si3N4+Ni、Al2O3+Ni、ZrO2+Ni、Al2O3+Ti、SUS+WC/Co、BN+Fe、WC+Co +Fe ；

8. 金屬化合物：TiAl、MoSi2、Si3Zr5、NiAl、NbCo、NbAl Sm2Co17。

四、設(shè)備型號(hào)

本設(shè)備為臥式周期式SPS，具體型號(hào)為VHPsp-10/35-2200（S3），具體代碼含義如下圖所示：

五、主要技術(shù)參數(shù)

1. 設(shè)備裝料方式：側(cè)開(kāi)門(mén)裝料

2. 加熱功率： 160KW±10%（以實(shí)際為準(zhǔn)）

3. 最高溫度： 2200℃（設(shè)計(jì)溫度）

4. 工作溫度： 2100℃（驗(yàn)收溫度）（溫度和升溫速度與樣品、模具大小決定）

5. 最快升溫速率： ≥200℃/min（Φ80 mm樣品）

6. 控溫精度： ±3℃

7. 樣品直徑： ≤Φ80mm

8. 壓頭開(kāi)放高度： 350mm

9. 壓頭行程： 100mm

10. 加熱電壓（V）： 10V

11. 加熱電流： 0-16000A

12. 電極材料導(dǎo)電率（IACS）：≥95%（提供第三方檢測(cè)報(bào)告）

13. 最大壓力： 30T(可根據(jù)要求定制)

14. 加壓方式：單向加壓，下加壓（由下往上加壓）

15. 壓力控制：伺服液壓站

16. 壓頭材質(zhì)：銅合金（水冷）

17. 壓力精度： ≤±3‰FS（FS 是全量程壓力）

18. 位移精度： ±0.005mm

19. 極限真空度： 6.7x10-3Pa（空爐，冷態(tài)，經(jīng)凈化）

20. 真空抽速：從大氣壓力抽至5 Pa≤20min

21. 壓升率： ≤ 2Pa/h（空爐，冷態(tài)，經(jīng)凈化）

22. 測(cè)溫方式：頂部紅外測(cè)溫，側(cè)面熱電偶測(cè)溫

23. 紅外測(cè)溫儀：（測(cè)溫范圍600℃-2800℃）

24. 控溫及測(cè)溫方式： HMI+PLC+PID程序控溫

溫度<800℃時(shí)K型熱電偶插入模具接觸式測(cè)溫

溫度>800℃時(shí)雙色紅外儀側(cè)部非接觸式測(cè)溫

25. 氣氛系統(tǒng)：高純氬氣或高純氮?dú)庖宦窔夥?/span>

26. 充氣壓力： ≤0.02MPa（絕對(duì)壓力，可調(diào)）

27. 通訊接口：設(shè)備配備“RJ45"網(wǎng)絡(luò)接口，支持“PROFINET"或“MODBUS TCP"協(xié)議

28. 冷卻水要求：水質(zhì)按GB10067.1-88標(biāo)準(zhǔn)，壓力0.2~0.4MPa，PH值7.0～8.5，懸浮物固體＜100mg/L，總硬度CaO＜10mg當(dāng)量/L，溶解性固體＜30mg/L，電導(dǎo)率＜500μS/cm。

29. 設(shè)備外形尺寸： 1560mm（W）X1500mm（D）X2300mm（H）（以實(shí)際產(chǎn)品尺寸為準(zhǔn)）

30. 設(shè)備重量：約2.2t

六、結(jié)構(gòu)組成

皓越科技的SPS（S3）設(shè)備主要由爐體、爐架、真空系統(tǒng)、充氣裝置、測(cè)溫系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)、水冷系統(tǒng)、脈沖直流電源、氣動(dòng)裝置、電氣控制系統(tǒng)等組成。

七、設(shè)備結(jié)構(gòu)特征

1. 爐體

爐體采用全不銹鋼材料，雙層水冷結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外壁均為304且經(jīng)精密拋光處理，內(nèi)外壁之間通水冷卻，確保爐壁溫度低于55℃。爐體為臥式側(cè)開(kāi)門(mén)結(jié)構(gòu)，便于物料裝卸，爐門(mén)上設(shè)有觀察窗、真空壓力表、手動(dòng)放氣閥等。爐體下壓頭的密封采用可靠的金屬波紋管密封。

2. 爐架

爐架為支撐爐體及承受壓力的結(jié)構(gòu)件，由上下平臺(tái)及支架構(gòu)成，上下平臺(tái)焊接后經(jīng)消除應(yīng)力后，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格加工使上下加壓平臺(tái)的中心安裝孔具備良好的同心度。

3. 真空系統(tǒng)

真空系統(tǒng)由直聯(lián)泵，擴(kuò)散泵、氣動(dòng)高真空閥、真空變送器、真空壓力表、真空放氣閥、真空管路等組成，并留有充氣接口。為減少爐體振動(dòng)，真空管道與泵的連接采用金屬波紋管，真空度由真空變送器測(cè)量。

真空閥門(mén)設(shè)掉電保護(hù)和安全聯(lián)鎖，如設(shè)備突然斷電，真空系統(tǒng)的各系統(tǒng)閥門(mén)自動(dòng)調(diào)整為關(guān)閉狀態(tài)，保護(hù)真空室。

所有真空管路均采用不銹鋼或碳鋼電鍍制造。管路連接處采用金屬波紋管連接，以隔絕直聯(lián)泵的震動(dòng)，防止將震動(dòng)傳遞至真空加熱室系統(tǒng)。

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4. 充氣裝置

充氣裝置（不含氣體干燥、氣體過(guò)濾及尾氣處理系統(tǒng)）主要由充氣閥、浮子流量計(jì)、充氣管道等組成，用于工藝所需充氮?dú)?、氬氣的一路氣氛要求，最大充氣?/span>力≤0.02MPa（微正壓、表壓）。

1) 所有氣路管道均采用SUS304材質(zhì)

2) 進(jìn)氣管道采用浮子流量計(jì)控制。

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5. 測(cè)溫系統(tǒng)

測(cè)溫元件采用K型熱電偶和雙色紅外測(cè)溫儀進(jìn)行測(cè)溫：當(dāng)溫度<800℃時(shí)，K型熱電偶插入模具接觸式測(cè)溫；溫度>800℃時(shí)，雙色紅外測(cè)溫儀頂部非接觸式測(cè)溫。配合溫度控制儀進(jìn)行溫度閉環(huán)控制，測(cè)溫元件測(cè)量溫度并供給溫度控制器控制信號(hào)，從而調(diào)整功率調(diào)控器的輸出，從而控制變壓器的輸出大小，以滿足系統(tǒng)的控溫需求。

6. 加壓系統(tǒng)

加壓系統(tǒng)為液壓?jiǎn)蜗蛳录訅海訅簤毫樽畲?/span>30T（可調(diào)），加壓行程為100mm。

壓機(jī)由四立柱及上下橫梁組成，單向下加壓，加壓油缸固定在橫梁上，爐體支撐在爐架上，并與下橫梁進(jìn)行固定，橫梁經(jīng)過(guò)嚴(yán)格機(jī)械加工，保證下壓頭的加壓精度。壓頭的密封采用焊接波紋管密封，密封可靠、使用壽命長(zhǎng)。壓頭位移由位移傳感器測(cè)得，采用光柵尺測(cè)距，測(cè)量誤差±0.005mm，加壓壓力由載荷傳感器測(cè)量。

下壓頭全部采用特殊水冷結(jié)構(gòu)形式，材料為銅合金，具有水冷效果好，反復(fù)加壓工作不變形、使用壽命長(zhǎng)、移動(dòng)過(guò)程泄漏小等優(yōu)點(diǎn)。

加壓系統(tǒng)由伺服液壓站、加壓油缸、載荷傳感器、加壓位移傳感器等組成，并由電磁閥通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，位移傳感器采用光柵尺?？赏ㄟ^(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)加壓壓力，也可自動(dòng)調(diào)節(jié)加壓壓力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、保壓。

7. 水冷系統(tǒng)

系統(tǒng)由集成式進(jìn)水組件（不銹鋼管）、集成式回水組件（不銹鋼管）、球閥、優(yōu)質(zhì)橡膠管及接頭等組成?；厮绞讲捎梅忾]式，在關(guān)鍵回路如電極上設(shè)置了水溫水流量傳感器，水溫過(guò)高或水流量不足時(shí)及時(shí)報(bào)警并停止加熱。

進(jìn)水主管路上設(shè)有電接點(diǎn)壓力表，當(dāng)水壓不足時(shí)提供信號(hào)給控制系統(tǒng)，然后由控制系統(tǒng)判斷報(bào)警，啟動(dòng)備用水源系統(tǒng)或切斷電源。

水路特點(diǎn)：

1) 所有水路管道均采用耐高溫、高壓軟管材質(zhì)，確保不生銹；其他輔助水路管道采用高壓防爆管道。確保水路安全；

2) 關(guān)鍵管路設(shè)置有水流量傳感器和水溫傳感器和報(bào)警裝置，水流量過(guò)低報(bào)警，水超溫報(bào)警，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患。進(jìn)水路欠水壓與加熱PLC互鎖，水壓低時(shí)，報(bào)警并停止加熱。

3) 使用方須做好備用水源及UPS電源。主電路停電可立即切換至UPS電源，給水泵供電，冷卻水源循環(huán)，確保爐體安全。

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8. 脈沖直流電源

脈沖直流電源：采用IGBT為數(shù)字功率模塊，超微晶軟磁合金材料為變壓器鐵芯，配有電壓、電流自動(dòng)反饋，系統(tǒng)故障診斷保護(hù)功能。

1) 采用高頻率大功率的IGBT模塊，使電流瞬間增加到幾千或者上萬(wàn)安培，保證粉末快速燒結(jié)致密。

2) 技術(shù)保證大電流在連續(xù)輸出的過(guò)程中穩(wěn)定，紋波電流≤1%。

3) 毫秒級(jí)別的通斷時(shí)間可顯著抑制晶粒粗化，使被加工件能同時(shí)保證達(dá)到納米尺寸的晶粒和致密的要求。

4) 重要器件選用進(jìn)口品牌，在使用壽命及輸出穩(wěn)定性達(dá)到工業(yè)級(jí)水準(zhǔn)。

9. 氣動(dòng)裝置（需選配空壓機(jī)）

由氣動(dòng)三聯(lián)件（除水器、壓力表、油霧器）、電磁換向閥，管道和產(chǎn)氣量為0.6m3/min的空壓機(jī)（可選配）等組成?？蓪?duì)氣動(dòng)執(zhí)行元件（如氣缸、充氣閥、真空閥門(mén)等）提供潔凈的壓縮空氣，確保氣動(dòng)原件運(yùn)行穩(wěn)定可靠，管路走向整潔美觀。

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10. 電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)：全自動(dòng) PLC+觸摸屏系統(tǒng)，可以手動(dòng)、自動(dòng)切換。

電源控制系統(tǒng)軟件介紹：有以下特點(diǎn)：

1) 源控制具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種控制方式，手動(dòng)和自動(dòng)都可以在觸摸屏上控制，操作方便、系統(tǒng)穩(wěn)定，具有誤操作提示報(bào)警功能。

2) 溫控系統(tǒng)：全自動(dòng) PLC+觸摸屏系統(tǒng)，可以手動(dòng)、自動(dòng)切換，采用熱電偶和控溫儀表控制電源的輸出從而控制模具的溫度，觸摸電腦自動(dòng)記錄燒結(jié)過(guò)程及歷史曲線。配備 PLC 控制器（西門(mén)子/歐姆龍），具有 PID 及超溫報(bào)警功能，能儲(chǔ)存和輸出記錄，清晰反應(yīng)爐子工作狀況。

3) 控制系統(tǒng)軟件由我公司自行開(kāi)發(fā)，人機(jī)界面操作系統(tǒng)，畫(huà)面友好，操作簡(jiǎn)單，響應(yīng)速度快，可對(duì)爐內(nèi)工況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

4) 本設(shè)備可自動(dòng)采集溫度曲線、真空度曲線和燒結(jié)時(shí)間等曲線，對(duì)各個(gè)工藝參數(shù)（溫度、真空度）實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示，方便用戶根據(jù)歷史曲線分析燒結(jié)工藝。

5) 通訊接口豐富，如 RS485、LAN、USB 等，易于和其它設(shè)備組網(wǎng)應(yīng)用。軟件控制界面形象化，能夠動(dòng)態(tài)顯示工作流程，方便直觀。

6) 控制系統(tǒng)上設(shè)有過(guò)流、超溫及斷水等分類(lèi)報(bào)警功能，電器元件采用施耐德、 LG等品牌，產(chǎn)品品質(zhì)有保證。電控柜按照西門(mén)子標(biāo)準(zhǔn)制作，所有的儀表及控制元件集中到一個(gè)電控柜內(nèi)。

7) 軟件免費(fèi)升級(jí)。

溫度的控制也可通過(guò)數(shù)顯溫度程序控制儀根據(jù)用戶設(shè)定的工藝曲線，實(shí)行自動(dòng)控制溫度，并具有PID自整定功能，也可根據(jù)用戶需要手動(dòng)控制溫度。

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八、安全保護(hù)系統(tǒng)

1. 電氣聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)；

2. 保險(xiǎn)絲；

3. 電熱過(guò)電流保護(hù)裝置。

九、整機(jī)要求

1. 電力需求： 380V，120KVA，50Hz

2. 起重設(shè)備：＞3噸

3. 水源：

1) 循環(huán)水量： 12m3/h

2) 水壓： 0.15~0.3Mpa

3) 進(jìn)水水溫： ≤25℃

4. 壓縮空氣氣源：

1) 耗量： ~3L/s

2) 壓力： ≥0.6Mpa

十、安裝、調(diào)試及驗(yàn)收

1. 甲方負(fù)責(zé)地基、氣源、乙方電控柜的進(jìn)線電纜。進(jìn)回水接到乙方冷卻水箱的總進(jìn)回水口處。在所有準(zhǔn)備工作完成后，通知乙方進(jìn)行安裝、調(diào)試。設(shè)備以賣(mài)方組織，買(mǎi)方配合的方式在買(mǎi)方現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試并達(dá)到買(mǎi)方正常使用的要求；

2. 驗(yàn)收工作完成后，由雙方共同簽署設(shè)備最終驗(yàn)收?qǐng)?bào)告。

十一、培訓(xùn)

1. 設(shè)備安裝調(diào)試過(guò)程中，賣(mài)方同時(shí)對(duì)買(mǎi)方設(shè)備使用人員進(jìn)行必要的操作和維護(hù)保養(yǎng)的培訓(xùn)。經(jīng)培訓(xùn)，用戶技術(shù)人員能夠達(dá)到獨(dú)立正確操作設(shè)備并能判斷故障及簡(jiǎn)單維修。

2. 培訓(xùn)計(jì)劃和內(nèi)容：

序號(hào)	培訓(xùn)計(jì)劃	培訓(xùn)時(shí)間（天）	培訓(xùn)人員	地點(diǎn)
1	操作培訓(xùn)	2	工程師1人	驗(yàn)收現(xiàn)場(chǎng)
2	維護(hù)保養(yǎng)培訓(xùn)			驗(yàn)收現(xiàn)場(chǎng)
3	故障判斷及簡(jiǎn)單維修培訓(xùn)			驗(yàn)收現(xiàn)場(chǎng)

十二、保固期

機(jī)器全系統(tǒng)保固壹年。

十三、售后

保固期內(nèi)，若設(shè)備發(fā)生故障（易損件加熱元件、熱電偶除外），我公司在2小時(shí)內(nèi)給予回復(fù)，并在72小時(shí)內(nèi)派員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，組織維修。

長(zhǎng)期優(yōu)惠提供備品備件。

十四、隨機(jī)資料

1. 操作說(shuō)明書(shū)。

2. 出廠檢驗(yàn)報(bào)告。

3. 安裝調(diào)試必需的圖紙。

十五、選配配件

1. 冷水機(jī)HCA-10 1臺(tái)

2. 水路管道及法蘭： 1套

3. 空壓機(jī)HA-1 1臺(tái)

4. 脫模機(jī)HD-1 1臺(tái)

5. 分子泵組/DM或/OD：1臺(tái)

SPS/DCS放電等離子燒結(jié)系統(tǒng)

編號(hào)	產(chǎn)品型號(hào)	加熱元件	樣品直徑（mm）	壓力（噸）	電壓（V）	電流（A）	加熱功率（KW）	真空度（Pa）	外形尺寸(mm)	最高溫度（℃）	適用工藝
Smini	VHPsp-6/18-2400	脈沖直流電源	Φ15~20	5	10	3000	30	6.7X10^-4	1290×1360×1800	2400	SPS燒結(jié)
S1	VHPsp-10/35-2400	脈沖直流電源	Φ30~40	10	10	6000	60	6.7X10^-³	1560×1690×1850 不含電源尺寸	2400	SPS燒結(jié)
S2	VHPsp-10/35-2400	脈沖直流電源	Φ50~60	20	10	10000	100	6.7X10^-³	1560×1690×1850 不含電源尺寸	2400	SPS燒結(jié)
S3	VHPsp-10/35-2200	脈沖直流電源	Φ80~100	30	10	16000	160	6.7X10^-³	1560×1690×1850 不含電源尺寸	2200	SPS燒結(jié)

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