Вакуумные печи — разновидности, бренды и их принцип работы
Что такое вакуумная печь?
Вакуумная печь является разновидностью печей, ее особенность в том, что термическая обработка проходит в условиях вакуума или безокислительной атмосферы. Вакуумная печь позволяет осуществлять практически любой вид термообработки, например, вакуумная пайка, закалка, литье, дегазацию, спекание, нитроцементация и многие другие разновидности термической обработки.
Термическая обработка в вакуумных печах имеет множество преимуществ, ниже перечислены основные из них:
- стабильно высокое качество обработки;
- минимальные деформации;
- однородные свойства по сечению;
- результаты контролируются и предсказуемы;
- оптимальная твердость;
- поверхности полученных изделий не нуждаются в дальнейших доработках, так как они получаются чистые и блестящие.
В основе конструкции лежит камера нагрева, которая представлена в виде герметичного резервуара. К камере подключена система вакуумных насосов, которые устанавливают и поддерживают вакуум от 10 до 10-6 мм.рт.ст.
Принцип работы вакуумной печи
Печи делятся на несколько разновидностей, каждый отдельный вид печей функционирует по-своему. Если обобщить и исключить особенности каждой конструкции, то можно представить общий принцип работы устрйоств. В рабочую камеру помещаются заготовки, после чего резервуар герметично закрывается. Далее в работу вступает вакуумный насос (или насосы) который выкачивает из резервуара воздух и создает вакуум необходимого уровня. Благодаря высокочастотному индуктору, заготовки, находящиеся в огнеупорном тигле, нагреваются до заданной температуры или же расплавляются. После определенной выдержки завершается технологический процесс, после чего происходит разгерметизация, далее камера открывается и детали, прошедшие термическую обработку, выгружаются. После этого печь готова к началу следующего рабочего цикла.
Разновидности вакуумных печей
Печи представлены в различных вариантах, они отличаются строением и функционалом. Рассмотрим отдельно основные виды вакуумных печей.
Вакуумная печь
Процесс нагрева может протекать в двух вариантах: прямом и косвенном. Печи, которые работают по прямому методу более эффективные в работе, так как осуществляется прямое воздействие на изделия, а не не расстоянии, однако такому методу свойственны и некоторые негативные моменты из-за такого прямого воздействия.
Современные вакуумные печи имеют высокую производительность и могут обеспечить высокое качество металлов, которое требует современная промышленность. Печи имеют большие перспективы и претендуют на то, чтобы стать основными металлургии. Уже сегодня только вакуумные печи позволяют получить конструкции сложных конфигураций и специализированные сплавы, которые не могут обеспечить другие установки.
Дуговая вакуумная печь
Работа осуществляется на основе электродуговой плавки расходуемого электрода, именно этот способ способствует масштабному промышленному производству слитков из сплавов тугоплавких металлов. Например, подобное оборудование позволяет производить слитки из титана впечатляющих размеров (до 30 тонн и 5 метров в длину). При этом в них отсутствуют примеси, а качество изделия остается высоким.
Конструкция печей отличается высокой надежностью, а ее работа стабильно эффективная. После завершения обработки, специальные устройства автоматически извлекают полученную продукцию и перемещают ее к месту складирования.
Индукционная вакуумная печь
Работа печи строится на образовании индукционных токов, которые образуют мощные электрические индукторы. Это позволяет образовать высокую температуру вокруг заготовок, что позволяет плавить даже тугоплавкие металлы. Равномерность слоев обеспечивается за счет диффузионного перемешивания молекул. Все элементы, которые задействованы в процессе плавления подвергаются в процессе вихревому воздействию тока, что обеспечивает перемещение молекул различных металлов.
Печи отличаются высоким КПД, а также простотой обслуживания и ремонта. Индукционные печи на выходе готовы обеспечить до 100 килограмм черного металла и до 200 килограмм цветного. Индукционные печи могут легко перемещаться, что позволяет проводить обработку на различных объектах, что является их главным преимуществом.
Термическая вакуумная печь
Такие печи отличаются большими объемами камер, которые покрываются нержавеющей сталью. Такие печи позволяют выполнять пайку, отпуск, закалку, а также слияние неоднородных материалов в больших объемах. Элементы нагрева располагаются в трех зонах, что позволяет равномерно распределить тепло по заготовке. Дверь выполнена таким образом, чтобы обеспечить полную герметичность в камере, а также она оснащена системой автоматического открытия и закрытия.
Печи оборудованы насосами с высокой производительностью, которые позволяет максимально быстро создавать вакуум и выравнивать давление после обработки. Печи строятся из отдельных модулей, что положительно сказывается на техническом обслуживании. Такие печи собираются из модулей в единую конструкцию непосредственно на месте будущей эксплуатации.
Водородная вакуумная печь
Такие печи могут быть с одной или двумя ступенями обработки, горизонтальной, вертикальной или только нижней подачей, а также со средним или высоким температурным режимом. Работают по методу косвенного нагрева токами с высокой частотой и высоким напряжением, но малой величине тока, что положительно влияет на экономию электричества.
Водородные печи очень надежны. Они обладают теплоизоляционными и взрывозащищенными свойствами. Печи могут поставляться в различных вариантах исполнения, например, колпаковые, шахтные, камерные и так далее.
Трубчатая вакуумная печь
Для укладки заготовок используются кварцевые трубки. Вакуумные трубки представляют собой вакуумные отсеки с элементами нагрева. Максимальная температура устройств - 1100 градусов. Название эти печи получили из-за своего внешнего вида, который напоминает трубу, длина которой может достигать нескольких десятков метров.
Сферы и области применения
- Вакуумные печи для отжига. Такие печи служат для термообработки сверхпрочной, инструментальной и быстрорежущей стали. Также они служат для обработки цветных металлов после закалки, что актуально для машиностроения и прочих промышленностей.
- Вакуумные печи для пайки алюминия. В условиях вакуума и высокой температуры проводится диффузионная связь основной поверхности с припоем. Таким печам свойственно проведения спайки без последующего окисления и загрязнения.
- Вакуумные печи для цементации и нитроцементации. Подобная термическая обработка необходима для проведения цементации и нитроцементации заготовок, после чего выполняется их закалка. Изделия получают прочный наружный слой и пластинчатую мягкую поверхность. Часто используются при изготовлении элементов трансмиссий, шестеренок и запчастей, которые будут активно подвергаться трению в процессе использования.
- Вакуумные печи для проведения закалки в атмосфере нейтрального газа. Такой вид обработки позволяет существенно повысить качество поверхностей, а также значительно повысить прочность получаемой продукции.
- Вакуумные печи для отпуска (ретортные). Такие печи необходимы в случаях, где очень важна чистота процесса. Для этого камера полностью изолируется от окружающей среды. Такие устройства работают, как правило, при 600 градусах, а максимальная температура - 1100 градусов.
Основные производители печей
Среди множества производителей можно выделить несколько отдельных компаний, чья продукция пользуется большим спросом и обладает высоким качеством и надежностью.
- НПО «ВНИИЭТО». Данный российский производитель лидирует в области производства подобной техники, а также предлагает широкий инструмент разнообразных печей.
- ALD. Мощные и надежные печи от немецкого производителя, которые позволяют работать даже с тугоплавкими металлами.
- Ipsen ipsen. Компания производит универсальные устройства для промышленных производств и для небольших мастерских. Высокое качество обеспечивается за счет 50 летнего опыта производства подобных изделий.
- XERION. Немецкий производитель, являющимся одним из ведущих в мире.
- SCHMETZ. Компания специализируется на производстве устройств с высокими температурными режимами обработки для лабораторных и промышленных операций.
- Комментарии