Вакуумная печь для термообработки: предназначение, функциональность, классификация, принцип работы
Вакуумная печь может использоваться для различных видов термообработки, показывая высокую производительность. Многофункциональное оборудование широко приобретается для современного производства.
Содержание:
- Зачем нужны вакуумные печи термообработки
- Какие бывают печи для термообработки
- Принцип работы вакуумной печи для обработки
- Купить вакуумную печь для термообработки
- Эффективность вакуумной печи
Зачем нужны вакуумные печи термообработки
Универсальность печей подтверждается количеством операций, доступных для выполнения:
- Спекание порошковых металлов, керамики;
- Плазменное центрирование;
- Карбонитрование;
- Дегазация;
- Газовая закалка;
- Отжиг;
- Отпуск.
Перечисленные виды термообработок можно выполнить в одной вакуумной печи. Достоинства техники:
- Эффективное контролирование обработки;
- Малые габариты при высокой производительности;
- Получение однородной структуры;
- Значительное увеличение твердости;
- Высокие эстетические качества после обработки.
Зачем нужны вакуумные печи термообработки
Основным рабочим узлом печи является камера для нагревания, в которой происходит термообработка. Изготовление этого блока осуществляется по современным технологиям с большим вниманием к безопасности и оптимальному соотношению находящихся в ней деталей.
Какие бывают печи для термообработки
Конструктивно печи можно разделить на 2 основных категории:
- Реторные;
- Классические.
Во втором случае основные рабочие органы агрегата располагаются вне камеры, что повышает безопасность эксплуатации данной печи. Реторные установки предполагают размещение ключевых элементов во внутренней полости нагревательного отсека. Это способствует высокой производительности, но меньшей безопасности работы устройства. Классические печи способны создавать глубокий вакуум и нагревать среду до 2500 градусов. Наиболее популярны для промышленного применения следующие агрегаты:
- Колпаковые;
- Камерные;
- Шахтные.
Какие бывают печи для термообработки
Шахтные печи предполагают вертикальное исполнение с загрузкой через верхнее отверстие. Это не слишком удобно, но работа в подобных агрегатах более эффективна. Шахтные установки изготавливаются различных габаритов для следующих видов термообработки: отжига, цементации, отпуска, закалки. Возможно обработать сплавы, не требующие абсолютного результата технологических показателей и быстроты перемещения садки из основной полости в закалочную атмосферу. Шахтные агрегаты нагреваются газом или электричеством. Воздействие на детали может осуществляться в любой газовой среде.
Все шахтные агрегаты оснащаются ретортой, изготовленной из материалов, устойчивых к коррозии. Некоторые агрегаты предназначены для работы с агрессивными соcтавами, в них реторта изготавливается из сплавов с содержанием ниобия. Футеровка производится из кирпича или минеральной ваты. Последняя более удобна в эксплуатации, поскольку является современным материалом и обладает множеством достоинств:
- Лёгкий вес;
- Позволяет удобно разбирать и собирать конструкцию;
- Обладает низкой теплопроводностью;
- Высокая устойчивость к негативным воздействиям.
Кроме того, минеральная вата обходится дешевле, чем кирпич и предназначена для повсеместного использования на любых типах вакуумных печей.
Колпаковые установки также являются вертикальными, но загрузка в них осуществляется через нижний проход. Камерные печи представляют собой простые и производительные агрегаты. Они хорошо и эффективно обрабатывают изделия среднего и мелкого размера на любых производствах с использованием различных технологий. Возможно их одиночное функционирование или в составе автоматизированных систем. Системы включают 1 или несколько печей нагревания, закалочный бак, камеры отпуска и мойки, связанные с ёмкостью охлаждения, использование которой позволяет не допустить отпускную хрупкость. Также системы могут дополняться камерами холода.
Принцип работы вакуумной печи для обработки
Термообработка в вакуумной печи является воздействием теплового потока в условиях вакуума. Этот процесс происходит эффективно при температуре выше 600 градусов. Если невозможно установить такие условия, нагрев ускоряется с помощью газа, наполняющего внутреннее пространство. Часто в качестве рабочего газа применяют азот, при этом процесс ускоряется на треть.
Метод воздействия газовой средой при низких температурах называется конвективным. Он равномерно прогревает материалы, уменьшая силу термических напряжений, приводящую к короблению. Процесс происходит быстро и производительно. Применяя газ-заполнитель как закалочную атмосферу или состав для отпуска, возможно проведение данных технологических операций в одной вакуумной установке.
Принцип работы вакуумной печи для обработки
Закалочным составом могут выступать разные жидкости. К ним предъявляются некоторые требования: при остывании должна повышаться прочность, поэтому сила воздействия подбирается в зависимости от легирования стали, величины и веса деталей. Эффективным считается процесс, в результате которого изделие имеет минимальные коробления.
Купить вакуумную печь для термообработки
Охлаждающая сила выражается значением теплоотдачи, которое устанавливается на основе типа используемой среды:
- Движущийся состав - 150 Вт/м2К;
- Сжатый состав - 1000 Вт/м2К;
- Спокойное масло - до 1500 Вт/м2К;
- Движущееся масло до 2200 Вт/м2К.
Повысить показатель газовой среды можно путем повышения давления охлаждающего потока. Следует помнить, что не все металлы допускают закалку газовой средой. В некоторых случаях необходимо использование масляного состава.
При вакуумной обработке выгоднее всего применять азот в качестве охлаждающего состава. Чтобы нагревание и закалка происходили качественно, азот должен быть абсолютно чистым. Соблюдая это условие, показатель теплоотдачи достигнет 450 Вт/м2K. Наибольшие значения коэффициента тепловой отдачи можно получить при применении гелия в качестве рабочей среды, но стоимость в этом случае будет выше. Чтобы применение гелия было целесообразным, возможно вводить его в печь многократно, применяя одни и те же порции.
Сжатые газы - гелий и азот, имеют охлаждающую способность, близкую к способности масла. В каждом конкретном случае следует оценить выгоду использования того или иного состава для охлаждения.
Эффективность вакуумной печи
Вакуумная термическая обработка в оборудовании позволяет создать условия с наибольшей схожестью технологических характеристик. Температура устанавливается в основной полости с минимальными отклонениями - до 5 градусов.
Полученное изделие обладает осветленной поверхностью, не имеет короблений. Сам процесс термообработки позволяет уменьшить время цементации наполовину, является экологичным, автоматизированным и легко производит одновременно несколько видов обработки: термическую, химико-термическую, а также нанесение покрытий.
Структура оборудования может включать подвижный под, применяемый для деталей больших размеров. Чтобы загружать и выгружать изделия, используется кран. Этот вид применяется для отжига или аустенизации. Если необходимо нагреть детали под ковку, погрузка выполняется посредством автоматики или манипуляторов. Равномерную температуру внутри основной полости создают вентиляторы, изготовленные из термостойких материалов.
После термической обработке структура изделия становится однородной, устраняются дефекты и остаточные напряжения, появившиеся при структурных и фазовых изменениях. Формы металла закрепляются в первоначальном виде, без деформации и коробления. Материалы становятся устойчивыми к коррозии, трещинообразованию, повышается их прочность и ударная вязкость. За счёт упрочнения микроструктуры изделия становятся менее подверженными механическим повреждениям. При этом корректируется форма и размер зерна, образуется субструктура, а избыточные фазы распределяются наиболее эффективно.
Тепловые потоки повышают качество, эксплуатационные характеристики металлов, изменяют их структуру и увеличивают износостойкость. Первичная термообработка позволяет выполнить холодную или горячую пластическую деформацию, размельчить зерна, чтобы облегчить разрезание изделия. В целом, свойства металла улучшаются на 10-30%.