Термическая обработка в вакууме является распространенным технологическим процессом по улучшению свойств и химического состава различных материалов начиная от металла и заканчивая изделиями из композитных составляющих. В специально сконструированных печах выполняется закалка, отжиг или цементация в безвоздушном пространстве герметического отсека, что позволяет на 100% избежать воздействия молекул кислорода на структуру получаемого вещества. При этом исключается коробление поверхности, поэтому изделиям не требуется дополнительная механическая обработка.
Содержание:
- Вакуумные печи — устройство
- Вакуумные печи для отжига
- Вакуумные печи для цементации
- Вакуумные печи для закалки
- Вакуумные печи промышленные
- Эксплуатация вакуумных печей
Вакуумные печи — устройство
В переводе с латыни вакуум дословно означает пустой, а слово печь образовалось от православного синонима пеку, таким образом, сформировалось название изделия для термической обработки материалов. Аналогичные установки могут эффективно проводить закалку или отпуск, спекание порошкообразных исходных компонентов в твердое состояние, пайку при наличии высокой температуры разных металлов и неоднородных материалов, а также азотирование или цементирование.
Вакуумные печи — устройство
Преимущество в том, что все перечисленные процессы проходят в вакууме, поэтому нет окисления и другого негативного воздействия на поверхности изделий. После окончания термообработки заготовки и вновь созданные детали не имеют следов какого-либо воздействия, а их прочностные характеристики, сопротивляемость воздействию коррозии или износу многократно возрастают.
Печи изготавливаются с разным объемом рабочего отсека, в некоторых моделях присутствуют 2 или 3 камеры, тактико-технические данные так же отличаются, как и пространственное расположение: горизонтальное или вертикальное. Такое оборудование может быть выполнено со стандартными габаритами по типовой схеме или в улучшенной компоновке, учитывая пожелания заказчика, но цена будет отличаться в сторону увеличения.
Вакуумные печи для отжига
Устройство нагревает заготовки до максимально возможной температуры, а остывание происходит довольно медленно, при этом кристаллическая решетка изменяется, устраняются внутренние дефекты. В зависимости от вида различается полный отжиг, когда осуществляется выдержка металла при максимальной температуре в течение времени, достаточном для полного восстановления нарушенной структуры и неполный вариант, при котором устраняются лишь небольшие дефекты.
Вакуумные печи для отжига
Термическая обработка производится в разной среде, поэтому различают:
- изотермический вариант отжига;
- диффузионный отжиг, когда в деталь проникают молекулы газа и легирующих элементов;
- вакуумный тип, когда полностью отсутствует газовая среда;
- низкий отжиг — происходит рекристаллизация в воздушной среде.
Устройство непрерывного отжига — это конвейер, постоянно подающий материал для обработки в камеру нагревания, с последующим прохождением отсека охлаждения. Такие печи применяют для отжига прокатного и листового металла.
Для особо крупных деталей устройства не подходят, потому что время нагрева и охлаждения не позволит полностью восстановить структуру. Отличительными признаками вакуумных печей для отжига являются непрерывность технологии и высокая степень автоматизации.
Вакуумные печи для цементации
Вакуумные печи для цементации
Преимущества проводимого процесса в вакууме с присутствием технологического газа:
- Уменьшение времени по сравнению с аналогичными атмосферными методами обработки, например, при большой глубине цементации до 4,5 мм, весь процесс занял всего менее 30 часов. Такой эффект способствует колоссальной экономии энергоресурсов и производственных затрат.
- Нет копоти и сажи.
- Точный контроль глубин цементированных поверхностей.
- Однородность слоя на всей, довольно сложной, поверхности некоторых деталей при наличии глухи и сквозных отверстий.
- Высокая надежность и долговечность работы всех деталей дорогостоящего оборудования из-за отсутствия нагара.
Для проведения таких процессов компания IPSEN разработала модельный ряд печей с горизонтальным и вертикальным расположением.
Н2424:
- вес садки — 181 кг;
- стандартные габариты рабочего отсека — 457х355х610 мм;
- альтернативные варианты размеров — 178х457х610 или 533х203х610 мм;
- Н77100 и ST77100:
- размеры рабочей камеры — 1524х1219х2539 мм;
- возможные вариации при производстве под заказ — 686х1524х2540 и 1854х610х2540 мм
- масса одной загрузки — 4545 кг.
- Вертикальные конструкции с подъемным подом.
GV 3636:
- диаметр и высота рабочего отсека — 914х914 мм;
- вес одной загрузки — 907 кг.
- GV 12096:
- диаметр — 3048 мм;
- высота — 2438 мм;
- масса садки — 9,1 т.
В таких установках применяется запатентованный процесс вакуумной обработки поверхностей с ацетиленом и низким давлением, что является альтернативой классическим технологиям промышленной цементации.
Вакуумные печи для закалки
Такие изделия применяются для закалки деталей из металла в вакууме при воздействии высоких температур.
Вакуумные печи для закалки
Преимущества такого процесса:
- изделия получают повышенную прочность;
- при обработке проверяется целостность структуры детали;
- в разы повышаются качество и технические параметры.
Печи для закалки подразделяются на: камерную, шахтную, колпаковую, тигельную, муфельную или элеваторного типа. Все эти виды используются в металлургической промышленности, а габариты и производительность зависят от комплектации.
Для закалки используется масло, вода, кислота или песок, что напрямую зависит от вида обрабатываемого изделия, но на практике чаще всего используют именно нефтепродукты. Наиболее востребованным считаются тигельные и муфельные устройства.
Камерные и другие варианты печей используются в лабораторных исследованиях, где с их помощью закаляют различные материалы, а затем проверяют устойчивость к воздействию агрессивных химических сред.
Такие устройства могут работать на разном топливе: газ, кокс, уголь, а также от электрических сетей. Печи оборудованы герметической камерой, в которой происходят все технологические процессы — создание вакуума, повышение температуры до заданных параметров, обработка изделий.
Вакуумные печи промышленные
Специальные устройства постоянного размещения оборудованы отсеком с полной герметизацией от окружающей среды. Печи предназначаются для получения материалов или изделий после термической обработки в разряженном пространстве, могут функционировать на жидком или твердом топливе или за счет нагревательных элементов или излучателей, подключенных к электрической сети.
Вакуумные печи промышленные
Конструкция рабочего пространства предполагает передачу тепловой энергии от газов к материалу наиболее рациональным способом, а количество зависит от производительности устройства.
Технология протекающего внутри процесса довольно сложная, поэтому все печи снабжены приборами теплового контроля и автоматического регулирования отдельных операций, например, горение жидкого топлива или всего цикла в целом. Некоторые промышленные изделия специально помещены в отдельные помещения, а за технологическим процессом обработки следят, установленные камеры, которые передают изображение на мониторы, находящиеся на пульте управления.
Перед установкой оборудования на предприятии проводится изучение особенностей производства, подбирается помещение или печь проектируется под имеющиеся производственные мощности. При установке надо помнить, что изделия имеют большие габариты, поэтому их диагностику или ремонт можно производить только на месте постоянной дислокации.
Бесспорным плюсом промышленных печей является тот факт, что они разработаны для работы с большими объемами, поэтому целесообразно их устанавливать на больших промышленных комплексах.
Эксплуатация вакуумных печей
Эксплуатация вакуумных печей
Аналогичные установки используются в промышленном производстве для следующих процессов:
- тепловая активизация металлов и их сплавов;
- термической обработки деталей и заготовок;
- переплавка разных материалов в новую структуру;
- испарение посторонних примесей в среде высоких температур;
- полное обезвоживание любых материалов.
Прежде чем установить любую аналогичную конструкцию на предприятии, особенно стандартные промышленные вакуумные печи, нужно проводить испытание. Процесс этот довольно длительный, но позволяет выяснить все положительные и негативные стороны эксплуатации дорогостоящего оборудования, с помощью которого будет гарантироваться эффективность производственных процессов и получение продукции высокого качества.
