Структура и применение вакуумной печи 

Что такое вакуумной печи?

Вакуумная печь – это тип печи, в которой материалы (обычно металлы) нагреваются до очень высоких температур и выполняются такие процессы, как пайка, спекание и термообработка, с высоким постоянством и низким уровнем загрязнения. В вакуумной печи продукт, находящийся в печи, окружен вакуумом. Отсутствие воздуха или других газов предотвращает передачу тепла к изделию путем конвекции и устраняет источники загрязнения.

К преимуществам вакуумных печей относятся.

1. возможность контроля температуры на небольшой площади
2. низкое содержание углерода, кислорода и других газов, загрязняющих продукт.
3. быстрое охлаждение (закалка) продукта.
4. возможность компьютерного управления процессом для обеспечения металлургической повторяемости.

Нагрев металлов до высоких температур обычно приводит к быстрому окислению, что нежелательно. Вакуумные печи удаляют кислород и предотвращают этот процесс. Инертные газы (например, ксенон) часто используются для быстрого охлаждения обрабатываемого металла до неметаллургических уровней после требуемой обработки в печи. Инертный газ может находиться под давлением, вдвое превышающим атмосферное, а затем циркулировать в горячей зоне, поглощая тепло, которое затем отводится теплообменником. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнута желаемая температура.

Структура вакуумной печи:

Вакуумная печь состоит из корпуса печи, вакуумного блока, гидравлической системы, системы управления, системы охлаждения и других частей. Для вакуумной печи с газовым охлаждением необходимо предусмотреть резервуар для хранения азота. Для предотвращения перебоев с водой или недостаточного давления воды необходимо установить верхний резервуар для воды, чтобы предотвратить сгорание или эрозию уплотнений и электродов из-за перебоев с водой. Корпус и дверь вакуумной печи изготовлены из высокопрочной листовой стали, сваренной и спрессованной. Это двойная структура водяной рубашки, а дверь вакуумной печи открывается и закрывается с помощью реечного привода. Она гибкая и удобная. Нагревательная камера имеет круглую структуру, графитовый трубчатый нагреватель и сопло охлаждающего газа равномерно распределены вокруг нагревательной камеры на 360 градусов. Высококачественный углеродный войлок и гибкая графитовая бумага используются в качестве изоляционных материалов. Структура легкая и прочная. По форме нагрева вакуумная печь может быть разделена на два типа: внешний тип нагрева и внутренний тип нагрева. Печь с внутренним нагревом является предпочтительным типом для производителей вакуумных печей. В соответствии с различной структурой можно разделить на однокамерную, двухкамерную, трехкамерную и непрерывную прямую вакуумную печь. Существуют печи двойного назначения с газовым охлаждением, масляным охлаждением и газомасляным охлаждением. Настоящая воздушная закалка может быть выполнена для нержавеющей стали, высоколегированной литейной стали, быстрорежущей инструментальной стали и сплавов на основе железа и никеля с использованием газообразного аммиака чистотой 99,999% или выше.

Нагревательные материалы, используемые в вакуумной печи.

Нагревательные элементы вакуумных печей делятся на металлические и неметаллические.
1. Металлические нагреватели обычно делятся на два вида: один – драгоценные металлы, такие как молибден, платина, вольфрам, тантал и т.д., а другой – общие металлы, такие как жаропрочные сплавы никель-хром, сплавы железо-хром-алюминий, сплавы молибден-вольфрам и так далее.
2. неметаллические нагреватели – графитовые и композитные. В состав композита входят карбид кремния, силицид молибдена, диоксид молибдена и т.д.. Карбид кремния легко разлагается при высоких температурах, а диоксид молибдена размягчается при 1300 градусах. Только графит обладает такими характеристиками, как хорошая обрабатываемость, высокая термостойкость, хорошая стойкость к закалке, хорошая пластичность, большая площадь излучения, хорошая стойкость к тепловому удару, поэтому он подходит для изготовления теплогенератора.

Принцип работы вакуумной печи.

Вакуумная печь использует фазовый переход воды в горячей среде для теплообмена. Тепло, выделяемое при сгорании топлива, поглощается водой-теплоносителем. Когда температура поднимается до температуры насыщения вакантного состояния, происходит испарение до насыщения и парообразного состояния, завершается первый процесс фазового перехода. Поток в испарительную камеру конденсата продолжает поглощать тепло, завершая цикл смены фаз. Нижняя структура прямого воздушного водогрейного котла состоит из камеры сгорания и пучка теплообменных труб; верхняя часть вакуумной камеры, вставленный U-трубный теплообменник; вакуумная камера связана с насосной установкой для поддержания стабильности вакуумной камеры, откачки неконденсирующихся газов внутри вакуумной камеры для повышения эффективности теплопередачи U-трубного теплообменника.

Применение вакуумной печи

1. вакуумная закалка (отпуск, отжиг) – это метод нагрева и охлаждения материалов или деталей в вакууме в соответствии с технологическими протоколами для достижения желаемых свойств.
2. вакуумная пайка – это процесс сварки, при котором группа сварных швов нагревается под вакуумом до температуры плавления присадочного металла, но ниже температуры плавления основного материала. (Температура пайки зависит от материала).
3. вакуумное спекание – это метод спекания смежных частиц металлического порошка в детали путем адгезии и диффузии при нагревании изделия из металлического порошка в вакууме.
4. вакуумное намагничивание применяется в основном для обработки металлических материалов и намагничивания.