Благодаря применению вакуумных печей в машиностроении и металлургии удается избежать массы недостатков, которыми раньше были наделены готовые изделия. Например, при использовании таких агрегатов не происходит окислительных процессов, а это означает, что структура поверхности заготовки не изменит своих характеристик. Также удается снизить показатели коробления и многие другие негативные показатели.
Содержание:
- Принцип действия вакуумной печи
- Маркировка термических печей
- Шахтные печи
- Камерные печи
- Вакуумные печи
- Плюсы и минусы вакуумных печей
- Дуговые печи
- Печи индукционного типа
Принцип действия вакуумной печи
Если рассматривать типовую печь вакуумного типа, то основные процессы протекают в герметично закрытой термической камере. Она подсоединена к вакуумному насосу, которые создает необходимые условия давления, которые должны составлять 5 – 10-5 мм рт. ст. Исходя из своей конструкции вакуумные печи для обработки металлов делятся на роторные и камерные. Первый тип отличается тем, что нагревающие элементы монтируются на внешней части установки. В камерных они расположены внутри системы.
Принцип работы установки довольно прост:
- В печь закладывают заготовку, и камера с ней герметично закрывается. Показатели герметичности зависят от используемого вакуумного насоса. Он откачивает из системы воздух и создает необходимые для последующего плавления или спекания условия;
- Заготовка, которая находится в устойчивом к огню тигле, подвергается сильному нагреву. Это происходит благодаря работе индуктора высокочастотного типа. Он задает нужный температурный режим;
- После термической обработки заготовку некоторое время выдерживают;
- Проводится разгерметизация и камера открывается. После этого заготовку можно вытащить из установки и запустить следующий цикл плавления уже другого изделия.
Принцип действия вакуумной печи
Маркировка термических печей
- Например, символ «Г» свидетельствует о том, что печь газового типа, а «С» является показателем того, что агрегата работает по принципу сопротивления (то есть печь электрического типа). Также может быть указана буква «Н» - нагревательная или «П» - пламенная;
- По второй букве маркировки можно определить конструктивные особенности печи. Это более широкий перечень возможных вариантов. Например, печи бывают камерными, оснащенными дном стационарного типа («Н»), шахтными («Ш»), карусельными, оснащенными подом вращающегося вида («А»). Также бывают установки конвейерного («К»), туннельного («Л»), выдвижного («Д») и других типов; Третий символ маркировки указывает на тип используемой внутри системы атмосферы. Чаще всего используются печи, в который рабочей жидкостью является масло («М»), азот («А»), вакуум («В»), водород («В») или водяной пар
- («П»). Чуть реже применяются солевые расплавы («С») или специальная атмосфера для цементации («Ц»);
- Четвертая буква может отсутствовать. Если она есть, то это говорит о вспомогательных характеристиках установки. Например, буква «А» свидетельствует о том, что это агрегат, а «Л» обозначает линию или установку лабораторного типа. Также устройство вакуумной печи может быть механического типа («М»).
Маркировка печей обычно состоит из четырех букв, каждая из которых говорит о тех или иных характеристиках установки.
Шахтные печи
Это плавильные печи, которые применяются при термообработке заготовок разных габаритов. В ходе обработки металлы проходят процесс нагрева, закалки, отжига, цементации и прочего. Установки этого типа широко применяются при работе с цветными сплавами, когда не предполагается выполнения строгих технологических параметров.
Чаще всего печи этого типа устанавливают в подготовленные ранее кессоны или специальные приямки. Если габариты установки небольшие, то печь можно использовать в условиях цеха. Нередко высота печи слишком большая и не позволяет в дальнейшем выполнять процедуры по обслуживанию агрегата. В этом случае на уровне рабочей зоны должно быть установлено специальное перекрытие.
Шахтные печи
В печах этого типа в качестве рабочей среды может использоваться практически любая среда, включая вакуум, водород и воздух.
Камерные печи
Такие установки чаще применяются при необходимости обработки деталей маленького или среднего размера. Печи камерного типа применимы для любого типа производства и технологических процессов. Также они часто устанавливаются в качестве самостоятельного оборудования или в виде едины, входящей в состав комплексов, работающих по автоматизированному принципу. Как правило, такие комплексные системы состоят из нагревательных печей, которые совмещаются с закалочным баком и прочими типами оборудования. Иногда в системы такого типа дополнительно устанавливаются камеры, в которых происходит обработка холодом, что необходима для уменьшения аустенита, который остается после процесса закалки. Если используются комплексы автоматизированной направленности, то в этом случае они чаще объединяются с одной транспортной системой, которая отвечает за погрузку и выгрузку.
Камерные печи
Вакуумные печи
Термообработка вакуумного типа применима для различных инструментов, стали быстрорежущего или конструкционного типа, сплавов титана. Вакуумные печи обеспечивают наивысшую точность соответствия техническим параметрам. Отклонение температурного режима в самой печи составляет меньше 5ºС. Такие конструкции часто включают в линии термообработки. В виде закалочной среды может применяться не только воздух, но также масло, воздух или азот. Но, при применении печей вакуумного типа невозможно использовать закалочные баки водяного типа. Из-за этого значительно усложняется процесс закалки стали низкоуглеродистого, а также низколегированной стали. Внутренняя часть корпуса печи вакуумного типа обычно изготавливается из молибдена. Нагревательные части бывают графитовыми, керамическими или порошковыми. При использовании таких материалов удается добиться максимальных показателей вакуума до 0,00005 мбар, при максимально возможном давлении в 20 бар. Температура печи может доходить до показателя 1300 ºС. В высокотемпературных вакуумных печах для процесса охлаждения применяется вода.
Помимо основной камеры в установках такого типа есть вакуумный насос, газовый ресивер, а также установка, отвечающая за обратное водоохлаждение. Процессы, протекающие в камерах вакуумных печей, соответствуют степени автоматизации рабочего процесса 0,7-0,85.
Вакуумные печи
Плюсы и минусы вакуумных печей
Главным недостатком такого вида термообработки является так называемое обезлегирование поверхности обрабатываемых сплавов при условии высоких температур внутри камеры. Также подготовка оборудования для последующего цикла использования оборудования довольно долгая. Требуется произвести мойку, обслуживание. В некоторых случаях дополнительно выполняется предварительный обжиг. Еще один недостаток – высокая стоимость вакуумных печей.
Но, есть и весомые плюсы. Например, при подобной обработке уровень коробления минимален. После применения печей такого типа обрабатываемые поверхности остаются светлыми. Также вакуумные печи больше всего подходят для цементации, так как в них этот процесс протекает в два раза быстрее, чем в печах другого типа.
Плюсы и минусы вакуумных печей
Также установки с использованием вакуума являются одними из тех, которые способны производить обработку и при этом сохранять экологичность процессов. При необходимости можно одновременно проводить обработку термического, а также химико-термического типа.
Дуговые печи
Это подтип печей, которые чаще всего применяются в энергетике, а также для выполнения некоторых задач ракетостроения. Дуговые вакуумные печи широко используются в процессе обработки так называемых сверхчистых металлов.
Агрегаты этого тип способны создавать еще больший нагрев, показатели которого могут доходить до 2000 0С. Это означает, что дуговые вакуумные мечи можно использовать и при необходимости кристаллизации металла. Вакуумно-дуговая печь бывает прямого или косвенного нагрева, с закрытой дугой.
Дуговые печи
Печи индукционного типа
Индукционные печи отличаются наличием индуктора высокочастотного типа. Он размещается в самой рабочей камере. Как правило, индукционные печи используют в процессе плавки и разливки материалов, устойчивых к высоким температурным режимам и коррозийным процессам.
Индукционные печи способны выполнять термообработку кускового материала. То есть такие модели подходят для лома, бракованных деталей и прочего.
Печи индукционного типа