適切な炉を選択することは、ビジネスの成功や部品の品質にとって非常に重要であり、多くの選択肢があります。新しい熱処理装置を購入する際、調査中に考慮すべき3つの重要なヒントをご紹介します。
1.ニーズを把握する
炉を購入したり、古い炉をアップグレードする前に、まず、プロセスや生産上のニーズを評価する必要があります。炉の種類は数多く、ニーズに最適な炉に投資していることを確認したいものです。例えば、満たすべき厳しい業界規制（AMS 2750、Nadcap、CQI-9 など）がありますか？
よくある誤解として、AMS 2750 または Nadcap 認証を受けた炉を購入すればよいというものがあります。実際には、まず要求される業界の規制を満たすことができる炉を購入し、次に、プロセスおよび能力が認証プロセスの要件を満たしていることを証明できるように、装置を操作、保守、試験することは、エンドユーザーの責任です。
ニーズを評価する際、もう一つ考慮しなければならないのは、業界の要求を達成するためにどのクラスの炉が必要かということです。規制がほとんどない場合もありますが、AMS 2750 や Nadcap など、温度均一性、データ記録などに関する非常に厳しいガイドラインが存在する場合もあります。そのため、これらのガイドラインを満たすことができる適切なクラスの炉を購入することが望まれます。
炉の分類
真空炉のシステムは6種類に分類されます。クラス1からクラス6まであります。クラス1は最も厳しい要求事項で温度均一性の範囲が最も小さく、クラス6は最も制限の少ない炉の要求事項を適用し、温度均一性の範囲が最も広くなっています。温度均一性の範囲は±5 °F (±3 °C) から±50 °F (±28 °C)までである。
そのため、炉メーカーが自社の炉をある業界標準の認証を受けていると主張する場合、その炉がどのクラスなのか、また、本当に到達すべき基準を達成できるのか、明確にする必要があります。低い炉のクラスでも認証要件の一部を満たすことができるのは事実かもしれません。たとえば、概要の仕様の1つか2つを満たすことができるかもしれませんが、その機器が間違ったクラスであれば、炉の操作やメンテナンスの方法にかかわらず、決して達成できない要件もいくつかあるかもしれません。
最終的に、どのクラスの炉が最適かを決定するのは、お客様の特殊なプロセスや希望する結果です。したがって、熱処理を行う部品の材料と形状だけでなく、何を達成しようとしているのかを知ることが不可欠です。
2.炉のオプションの調査
適切な炉を選択するための次のステップは、炉に必要なオプションを決定することです。これは、お客様のプロセス、部品、達成する必要のある認証によっても大きく異なります。 どのような要求を満たす場合でも、プロセスを管理し、結果を測定することで、熱処理結果を継続的に改善することができ、生産する部品の品質を高い水準で完成させ維持することができます。
検討すべきファーネスのオプションはいくつかあります。
- オールメタルまたはグラファイトホットゾーン - プロセスや材料に適したホットゾーン構成を選択し、さらに省エネや長寿命などの要素も考慮する必要があります。
- 対流 - このオプションは、部品の形状や負荷構成に応じて、部品の加熱の均一性を高め、サイクルタイムを短縮するのに役立ちます。
- 水系 - 投資を保護するために、最も重要な要素の1つは、機器に適切な水システムを使用することです。
- ローダー - この機能により、部品を正確にセットすることができ、炉の高温部での高価な発熱体の破損や損傷を避けることができます。
- ガスアキュムレータタンク - 炉に適切なガス量と十分なガス圧が供給されていることを確認し、安心して焼成することができます。
- 拡散ポンプ - プロセスや業界の規制によっては、より深い真空度が必要な場合があります。このような場合には、拡散ポンプの追加を検討します。
- スペアパーツキット - 重要な部品やリードの長いスペアパーツ、メンテナンス用品を在庫として確保しておくことで、ダウンタイムを回避することができます。
3.高度な制御技術の検討
最後に、適切な熱処理炉を選択しようとする場合、利用可能な制御技術についても詳しく知る必要があります。これらの技術は付属している場合とオプションで追加される場合があります。この場合も、炉内で実行するプロセス、部品の材質、会社や顧客、業界の要求に基づいて選択する必要があります。
新しい炉の選択や古い炉のアップグレードの際には、メンテナンス性、安全性、使いやすさなども考慮する必要があります。例えば、多くの古い炉では、トリムポットによる加熱エレメントの手動調整が必要ですが、制御装置のアップグレードにより、産業用コンピュータのインターフェースを通じて加熱エレメントを監視・調整できるため、人的ミスがなく、安全性が向上します。
単純な最適化から、正確で再現性のある結果を得るためのプロセスの自動化まで、さまざまな制御の選択肢があります。
- 湿度計 - は、さまざまな条件下でプロセスをより正確に制御できるだけでなく、プロセスガス中の水分量をモニターすることができます。
- 真空計 - このゲージを使用して熱処理サイクル全体を通して真空と分圧レベルを監視することで、正確で再現性のある結果を得ることができます。これは、AMS2750などの一部の業界仕様の要件でもあります。
- デジタルデータレコーダー - は、高度なデータ収集、保存、レポート作成装置で、結果の監視と追跡、さらにデータの履歴記録とバックアップを作成することができます。データを測定することで、プロセスの調整と完成度を高め、一定期間の炉の性能を把握することができます。これにより、メンテナンスが必要な時期を予測し、予期せぬダウンタイムを回避することができます。
- SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）システム - ファーネスユーザーは、複数の炉のデータや運転設定を一つのディスプレイで同時に見ることができるため、データの収集や報告を一元的に行うことができ、より柔軟な対応が可能となります。
- ネットワーク接続性 - アラームの電子メール通知、プログラマブルロジックコントローラ（PLC）の入出力の監視、ファイアウォール機能など、熱処理工程を満たすために重要な必要データをリアルタイムに確認することができます。この直感的な制御のアップグレードにより、フィールドサービス技術者が遠隔で装置を確認し、調整を推奨することも可能になり、ダウンタイムの防止とメンテナンス費用の削減が実現します。
新しい炉を購入したり、古い炉をアップグレードする際に考慮すべきことは他にもありますが、これらのヒントは、あなたが始めるのに役立ちます。炉の選定は大きな投資です。炉の選択は大きな投資ですが、賢く選択すれば、プロセスを合理化し、重要な時間とリソースを節約することができます。