PLASMATEC 450

O PLAMASTEC 450, similar ao PLASMATEC 180, é uma planta  integrada de nitretação por plasma pulsado em forno à vácuo desenvolvida pelo Plasma LIITS Ocom capacidade para tratr ate 700 kg. O sistema opera como unidade autônoma controlada por PLC (Controlador Lógico Programável) e supervisionada desde um PC usando uma interfase gráfica. O sistema de controle permite definir os parâmetros do processo, supervisionar a operação, armazenar programas completos de processo (receitas) e emitir relatórios (tabelas e gráficos) das diversas variáveis do ciclo térmico e de implantação. (Figura 1). O programa permite modificar parâmetros durante o processo. Os degraus de modificações estão determinados pelo nível do usuário cadastrado, indo de supervisores a operadores. O programa de controle apresenta um esquema sinóptico auto-explicativo, permitindo visualizar os pontos de controle e supervisão na tela principal. A barra de ferramentas da tela principal permite acessar em todo momento, relatórios de eventos, receitas, gráficos de controle, parâmetros envolvidos tais como pressão, fluxos, corrente, tensão, tempo de processos, etc. Por suas características, o PLASMATEC 450 é uma unidade ideal para produções de volumes relativamente grandes e peça de grande porte (moldes para injeção de Al, ferramentas, etc.). As principais caracteristica seguem.

 

Figura 1

    1- Campânula de vácuo.

  • Campânula construída em aço refratário de 6 mm de espessura para trabalho em pressões de 0,5 até 10 Torr em presença            de H2.
  • Dimensão total da campânula: diâmetro: 800mm e altura: 1400 mm.
  • Dimensões úteis da região quente: 700x 1100 mm.
  • Carga máxima 800 kg.
  • Janela na parte superior para observação durante o processo.
  • Ventilador interno superior com passante de vácuo para acelerar aquecimento e/ou resfriamento.
  • Passantes inferiores para termopares, corrente, entrada de gases e sistema de vácuo.
  • Refrigeração mediante sistema de canais para circulação de água
  • Soldas das partes de aço inox envolvendo vácuo serão realizadas com TIG e testadas com detector de vazamento de He.
  • No interior da campânula esta o catodo isolado com peças cerâmicas e interligado ao passante de corrente. Utiliza-se um dispositivo especialmente desenhado para evitar a formação de descarga entre o passante e a parede do tubo do forno.

Campanula  de vacuo  do PLASMATEC 450 recentemente montado no Plasma-LIITS.

   2- Fonte de plasma pulsado

Fonte de corrente pulsada com ajuste de freqüência e ciclo de trabalho. Para o controle de tensão da fonte e o chaveamento da corrente pulsada são utilizados IGBT de 120A @ 1600V de potência. Para detecção e controle de arcos é usado um sistema que permite desabilitar o driver do IGBT em um tempo menor que 1ms. Finalmente, o ajuste de corrente de plasma assim como a duração e largura dos pulsos são controladas por microprocessador.

Outros parâmetros importantes de desenho da fonte são:

  • Potência de plasma pulsado (pico): 120 kW.
  • Máxima corrente 130 A
  • Tensão de pulso ajustável em forma contínua de 0 – 900 V.
  • Corrente de pulso em cada catodo: ajustável independentemente em forma contínua de 0-50 A
  • Duração do pulso: ajustável independentemente para cada catodo entre 30-1500 ms, em degraus de 1 ms
  • Duração do tempo entre pulsos: ajustável independentemente para cada catodo entre 30-1500 ms em degraus de 1 ms.
  • Estabilidade da corrente, melhor que 0.5 %.
  • Refrigeração por ar forçado.
  • Regime de trabalho permanente, com sobre-elevação de temperatura dos diversos componentes, menor que 60oC.

 3- Sistema de distribuição de gases

 O forno é alimentado com 5 linhas  de gás em aço inoxidável, desde um compartimento externo à planta até um gabinete interno de controle. No gabinete estão instalados os sistemas de controle de vazão com controladores eletrônicos de fluxo de massa, medição e regulação de pressão do forno e comando das diversas válvulas. O sistema standard opera com gases de Ar, H2, N2, CH4 e CO2.

    4- Sistema de controle da planta

Para gerenciar o processo, utiliza-se um sistema micro-processado de controle da planta, operado via computador, que permite:

  • Ligar e desligar a bomba de vácuo e válvulas.
  • Ligar o sistema de aquecimento do forno e controlar a temperatura do forno em cada uma das zonas.
  • Ligar e ajustar os parâmetros da fonte de plasma.
  • Fixar os fluxos dos gases e a pressão do forno.

Finalmente, o sistema supervisor geral da planta permite:

  • Criar um programa para cada processo completo de nitretação.
  • Mostrar todos os parâmetros do processo.
  • Registrar os principais parâmetros durante o processo
  • Em caso de falhas de operação do sistema, registrar o evento.
  • Apresentar relatórios e gráficos das variáveis de processo.

    5- Sistema de aquecimento do forno.

Sistema de aquecimento externo, resistivo, permite controlar a temperatura das peças até 600oC integrado por:

  • Carcaça confeccionada com chapa e perfis de aço carbono e revestida internamente com mantas de fibra cerâmica em seu perímetro e teto.
  • Mecanismo de suspensão mecânica para permitir elevar e guiar a carcaça por meio de um fuso e girar 90graus para liberar a área de carga do forno.
  • Aquecedor resistivo composto por 3 conjuntos de resistências metálicas com 20 kW de potência deaquecimento por zona. A temperatura de cada resistência de aquecimento é monitorada por um termopar para evitar sobre-aquecimento. Para evitar interferências da tensão de catodo na medida de temperatura são usados transdutores de temperatura isolados até 2 kV desenvolvidos pela Plasma-LIITS
  • Painel de comando do forno, contendo os sistema tiristorizado de controle de potência de aquecimento do forno, pirômetros, controladores e indicadores de temperatura, sistema de sinalização, chaves e indicadores de status do sistema de aquecimento.
  • Associado a cada zona será instalado um termopar para medida e controle da temperatura interior de cada zona.

    6- Sistema de resfriamento.

Para atender aos requerimentos de resfriamento dos passantes e sistema de vedação da campânula utiliza-se um sistema com circuito fechado de resfriamento, com água, integrado por:

  • Bomba de água trifásica de 1CV.
  • Trocador de calor.
  • Reservatório de água.
  • Tubulação de cobre.
  • Chaves de fluxo.
  • Sistema de emergência para garantir o funcionamento da refrigeração com forno aquecido em caso de queda de energia da rede.

7- Sistema de vácuo.

O sistema de vácuo esta composto por:

  • Bomba mecânica 
  • Bomba roots.
  • Filtro de bomba mecânica.
  • Válvulas pneumáticas
  • Tubulação de aço inoxidável com conectores tipo VCR.

    8- Montagem.

O forno esta montado sobre uma fundação de concreto adequado, junto com o sistema eletromecânico de movimentação, calhas para conexões elétricas de alimentação, aceso para carga e descarga etc.

05-05-2006

O PLASMATEC 450 construído pela Plasma–LIITS (abaixo). A campânula de aço inox do equipamento tem   um  diâmetro de  800mm e altura 1400 mm o que permite o tratamento de peças de maior porte (Região útil de 700x 1100 mm).

    

A foto abaixo (esquerda) mostra un conjunto de peças sendo nitretadas no  PLASMATEC 450 recentemente instalado no PLASMA-LIITS. Direita:  visão do PLASMATEC 450 aberto. Em segundo plano,  se observam o sistema de control de temperatura (painel superior), PLC (painel inferior) e a direita o microcomputador para  control geral dos processos.