Вакуумная печь для термообработки представляет собой оборудование, в котором в течение всего рабочего процесса поддерживается вакуум. Основные конструктивные элементы – герметичная камера и вакуумные насосы. За счет термообработки в вакууме изделие защищается от негативного воздействия воздуха.
Содержание:
- Вакуумная печь – устройство
- Вакуумные печи для термообработки – принцип работы
- Вакуумные печи – виды
- Преимущества и применение вакуумных печей для термообработки
Вакуум в печи поддерживается вакуумным насосом. В зависимости от типа и предназначения печи может использоваться одиночный насос или насосная группа, состоящая из диффузного и механического насосов.
Вакуумная печь – устройство
Вакуумная печь – устройство
Конструкция вакуумных печей может отличаться в зависимости от их разновидности. Однако любое оборудование должно включать такие элементы:
- Герметичная рабочая камера. Бывает горизонтальной/вертикальной, с круглым/прямоугольным сечением. Изготавливается из огнеупорных элементов, поэтому выдерживает очень высокие температуры.
- Вакуумные насосы. Необходимы для обеспечения вакуума внутри рабочей камеры. В среднем, вакуум внутри рабочей камеры достигается за 7-15 минут. Процентное содержание воздуха не должно превышать 5%. В противном случае могут образовываться летучие и взрывоопасные соединения.
- Нагревательные элементы. Могут находиться внутри или снаружи рабочей камеры. Нагревательные элементы, помещаемые внутрь, должны быть выполнены из тугоплавких металлов (молибден, ниобий, вольфрам) или их сплавов.
- Система охлаждения. Корпус рабочей камеры имеет двойные стенки, между которыми циркулирует вода и обеспечивает охлаждение.
- Система контроля. Температура и давление в печах поддерживаются автоматически. Оператор контролирует работу оборудования через ПК.
В зависимости от конструкции отличают колпаковые (нагрев происходит под переносным нагревательным колпаком), шахтные (включают кокошник для загрузки садки, шахту, горн, фурму), элеваторные (состоят из нагревательного и подъемного колпаков) печи.
Вакуумные печи для термообработки – принцип работы
В вакуумных печах могут проводиться отжиг, закалка, отпуск, азотирование, спекание и другие процессы. Все виды термообработки в вакуумных печах происходят по одному и тому же принципу – предполагается нагрев до высокой температуры, выдержка, а затем охлаждение (может быть быстрым или медленным).
Вакуумные печи для термообработки – принцип работы
Термообработка материала выполняется в следующей последовательности:
- Вещество устанавливается на погрузочный поддон печи, после чего загружается в рабочую камеру. Дверца закрывается максимально плотно для обеспечения герметичности, фиксируется крепежными элементами.
- Включается насос, который откачивает воздух.
- Задается необходимая температура, включаются нагревательные элементы. Нагрев изделия может проводиться в вакууме или в газовой среде в зависимости от вида термообработки. Температура внутри рабочей камеры также отличается для разных видов термообработки: полный отжиг выполняется при температуре на 30-50 градусов выше критической точки, неполный – в диапазоне температур между нижней и верхней критическими точками, отпуск – при 150-650 градусах Цельсия и так далее.
- Изделие выдерживается в печи при необходимой температуре нужное время. Затем его охлаждают. После окончания термообработки материал вынимают из печи.
Продолжительность процесса зависит от типа термообработки.
Вакуумные печи - виды
Вакуумные печи - виды
Вакуумные печи для термообработки металлов могут классифицироваться по нескольким критериям. По назначению выделяют печи:
- Азотирования. В них происходит диффундирование азота в поверхностный слой материала для повышения его прочности и твердости.
- Спекания. Используются для сильного разогрева металлических порошков и их спекания в условиях вакуума или инертных газов.
- Плавильные. Предназначены для расплава материалов.
- Цементации. В них поверхностный слой металла или сплава обогащается углеродом, что улучшает твердость и износоустойчивость материала.
- Пайки. Слой припоя диффундирует в поверхностный слой материала под влиянием высоких температур в безвоздушной среде.
- Отжига. В них изделие нагревается до высоких температур, выдерживается, а после – медленно охлаждается.
- Закалки. Обрабатываемый материал нагревается до нужных значений температуры, затем резко охлаждается.
Также существуют вакуумные печи для комплексной термообработки. Подходят для проведения отжига, закалки, отпуска, нормализации и других процессов.
По типу загрузки отличают такие печи:
- Шахтные. Имеют вытянутую рабочую камеру. Изделия для обработки загружаются сверху, нагреваются восходящим потоком продуктов горения, а после окончания процесса выгружаются снизу.
- Элеваторные. Изделия для обработки загружаются снизу. Затем при помощи специального механизма приподнимаются и прижимаются к торцу корпуса.
- Камерная. В таких печах изделия находятся неподвижно в течение всего процесса. Загружаются через боковой отсек.
Также вакуумные печи отличаются по действию – бывают с периодическим и полунепрерывным действием. В печах с периодическим действием вакуум нарушается при каждой загрузке-выгрузке материала. Поэтому нужно каждый раз включать вакуумный насос для создания вакуума.
В полунепрерывных печах герметичность рабочей камеры не нарушается. Смена изложниц и загрузка материалов происходит при помощи шлюзов, отделенных от рабочей камеры при помощи шиберов.
Также бывают промышленные и лабораторные вакуумные печи. Первые имеют крупные размеры и предназначены для промышленного использования. Вторые обладают емкостью 50-100 кг и применяются в лабораториях.
Преимущества и применение вакуумных печей для термообработки
Преимущества и применение вакуумных печей для термообработки
Вакуумные печи обладают такими преимуществами:
- Существуют многокамерные печи. В них можно параллельно выполнять сразу несколько процессов термообработки, так как они происходят в разных камерах. Одну или несколько камер можно отключать. При этом работа остальных не прекращается.
- Оборудование работает автоматически, оператор должен только следить за выполнением процессов.
- При обработке в вакууме окисление не происходит.
- В процессе закалки наблюдаются минимальные коробления материала.
Такие печи получили широкое применение в автомобильной, авиационной, авиакосмической и других сферах промышленности.