Вакуумные печи для отжига — высокотехнологичное оборудование для повышения качества продукции: устранения внутренних напряжений, улучшения структуры и физико-механических свойств материалов. Ценность технологии заключается в высокой эффективности, экологичности процесса и прогнозируемом результате.
Установки обеспечивают равномерный нагрев и медленное охлаждение деталей из металлов, стекла, керамики и композитов. Поверхность дополнительно не очищают: детали обрабатывают в бескислородной среде: вакууме или инертном газе.
Рассмотрим основные типы, составные части и принципы работы установок. Выясним, почему агрегаты применяют в промышленности и лабораториях. Узнаем, где заказать надежное термическое оборудование.
Печь отжига металла: устройство и работа
Печь отжига металла, стекла и керамики — сборная конструкция, которая состоит из горячей зоны, нагревателей и систем: вакуумирования, охлаждения и управления. Съемный металлический кожух и слой теплоизоляции защищает внутреннее пространство от влияния внешней среды.
Работу оборудования обеспечивают контрольно-измерительные приборы, сенсорные устройства и запорно-регулирующая арматура. В зависимости от производительности термического устройства, применяют ручные или автоматические клапаны.
Все части агрегата взаимосвязаны и функционируют в соответствии с программой обработки материала. Технологический процесс контролирует система управления.
Вакуумные печи для отжига: классификация камер
Обработка начинается с подготовки и проходит несколько стадий. В ходе операции подключают насосы, нагревательные элементы и систему охлаждения. Компоненты вакуумной печи для отжига обеспечивают и поддерживают параметры на заданном настройками уровне. По окончанию процесса изделия достают из рабочей зоны.
Камера — основной элемент термического оборудования, который определяет конструкцию и особенности технологического цикла: высокотемпературного отжига, закалки, спекание. Составляющие части устройства (стенки, днище, крышка, дверца) подвергаются тепловым, механическим и химическим (газовым) воздействиям. Внутреннюю емкость изготавливают из жаропрочных и коррозионностойких материалов: нержавеющей стали, графита или керамики.
Камеры классифицируют по назначению, диапазону температур, методу нагрева, конструкции. Наиболее востребованные типы устройств: муфельные, колпаковые, трубчатые, шахтные. Если нагревательный элемент и термоизоляция расположены внутри герметичной емкости, например, в камерных печах, применяют термин «прямой нагрев». Ретортные агрегаты работают по принципу «косвенного нагрева»: указанные компоненты установлены снаружи камеры.
Внутри рабочего пространства размещают датчики, которые фиксируют показания. Нагретые до высокой температуры материалы (керамика, стекло, порошки) выделяют газы, которые улавливают специальные приборы.
Печь для отжига: особенности работы насосов
Назначение вакуумной системы — достигать и поддерживать в течение операции необходимый уровень разряжения. Количество установок, подведенных к печи, зависит от мощности термического оборудования, типа и схемы подключения насосов, требований технологического процесса. Системы обеспечивают уровень вакуума в пределах 10⁻⁵–10⁻⁶ мбар.
Основные типы насосов: диффузионные, турбомолекулярные и форвакуумные. В лабораториях и на малых производствах устанавливают вакуумные печи с одним агрегатом. Для крупных металлургических комбинатов приобретают оборудование с несколькими насосами.
Нагревательные элементы
Устройство нагревает камеру, равномерно распределяет тепло внутри пространства, во время отжига поддерживает параметр на заданном уровне. Режим определяется характеристиками обрабатываемого материала и операцией: закалкой, снятием внутренних напряжений, плавлением.
Максимально достижимая температура нагревателя зависит от характеристик тугоплавкого металла (тантала, вольфрама, молибдена) или углеродного материала (графита, композита). Рабочий диапазон находится в пределах: 800-20000C, реже — 2400 0C.
Популярны конструкции и типы нагревательных элементов: трубчатые, резистивные проволочные (самые простые и доступные), электронно-лучевые пушки, высокочастотные индукторы, инфракрасные керамические излучатели с вольфрамовыми спиралями. Устройства отличаются принципом действия.
Печь для отжига стекла, керамики и металлов: как устроено охлаждение
После отжига заготовки охлаждают: теплообмен происходит естественным образом или принудительно: с помощью газа, проточной воды или специальных жидкостей.
Водяное охлаждение представляет собой систему смонтированных на поверхности кожуха трубопроводов. Когда отжиг и выдержка завершены, в контур запускают проточную воду под давлением.
В системах с газовым охлаждением рабочая среда — инертный газ, который запускают в камеру. В результате теплообмена температура заготовок в зоне нагрева уменьшается. Газ через патрубок выходит из рабочего пространства.
Третий тип — автономная система охлаждения, где рабочей средой является жидкий теплоноситель: водный раствор гликоля, деионизированная вода.
Печь отжига металла — термоизоляция
Теплоизоляция влияет на безопасность работы установки, предотвращает окисление деталей, обеспечивает температурный режим и уменьшает потери тепла во время отжига. В зависимости от термического оборудования, используют цельнометаллические, композитные, экранные и футерованные конструкции.
Для устройства теплоизоляции применяют тугоплавкие металлы, углеродные волокна и керамику. Чтобы предотвратить механическое повреждение и последующую разгерметизацию камеры, углеродные и керамические поверхности защищают кожухом из жаропрочной стали.
Система управления и автоматики
Уровень автоматизации всех процессов зависит от назначения, года выпуска, производительности и условий работы вакуумной печи для отжига. Система управления автоматически контролирует значения температуры, давления, вакуума и времени технологического перехода: отжига, выдержки, охлаждения.
Основные компоненты — датчики, регулирующие устройства (тока источника питания), исполнительные механизмы (например, перемещения электродов, клапаны) — расположены в зоне действия и сообщаются с центральным блоком управления.
Типы вакуумных печей для стеклоизделий, металла и керамики
Производители выпускают огромный ассортимент оборудования, который предназначен для разных операций термообработки материалов: металлов, стекла, керамики. К наиболее востребованным видам печей относят муфельные, ретортные и трубчатые установки. Все вакуумные агрегаты непрямого нагрева обеспечивают высокую степень чистоты поверхности.
Название «трубчатая печь для отжига стекла» указывает на форму камеры — продолговатый цилиндр. Оборудование выполняет непрямой нагрев. Кварцевые элементы смонтированы вокруг трубки таким образом, чтобы обеспечить постепенное повышение температуры материала во всех слоях. Термообработку выполняют в разреженном пространстве (или нагнетают инертный газ). Печь отжига стеклоизделий имеет форму, вытянутую горизонтально или вертикально.
Муфель — герметично изолированная емкость, изготовленная из жаропрочного материала: керамики или волокнистых огнеупоров. Преимущества агрегатов заключаются в точном контроле атмосферы и условий нагрева, минимальном риске поверхностного окисления и обезуглероживания, низком уровне загрязнения и оперативном удалении побочных продуктов.
Чтобы купить стандартные вакуумные печи для отжига, отвечающее потребностям конкретного производства, анализируют техническую информацию в паспорте (или на товарной странице сайта). Главные критерии выбора: назначение, диапазон температур, вместимость рабочего пространства, тип и расположение нагревательного устройства, мощность электродвигателя.
Ретортой называют герметично закрытые металлическую или керамическую емкость цилиндрической формы. В отличие от классических камерных установок, теплоизоляция и нагреватели расположены снаружи. Оборудование применяют для материалов с высокими требованиями к герметичности процесса и чистоте термообработки. В числе прочих, редкоземельные, благородные (палладий, золото, иридий, платина) и цветные металлы.
Принцип работы вакуумных печей отжига
Сочетание двух факторов — вакуума и контролируемого нагрева — определяет основные преимущества термообработки деталей в вакуумной печи. Речь идет о чистоте поверхности, отсутствии коробления, уменьшении внутренних напряжений и улучшении структуры.
Компоненты оборудования (нагреватели, герметичная камера, насосы, клапаны, датчики) создают, контролируют и поддерживают параметры технологического процесса. Конструкция исключает контакт изделий с кислородом и другими газами, которые влияют на результат.
Технологический цикл состоит несколько этапов. Термообработка начинается с программирования (установления настроек). После загрузки деталей камеру закрывают.
Второй этап — запуск вакуумных насосов, которые интенсивно удаляют воздух и другие газы, пока не достигнут указанного в настройках значения (10⁻²–10⁻⁵ Па). В высоковакуумных системах применяют двухуровневые схемы. Назначение пластинчато-роторных и водокольцевых устройств — обеспечить начальный вакуум. Диффузионные и турбомолекулярные конструкции относят к оборудованию высокого уровня.
Третий этап — включение нагревателей. В разных частях камеры находятся термопары, которые посылают сигналы программируемому контроллеру. Температура в герметичном пространстве повышается постепенно, в соответствии с настройками. Современные модели термического оборудования обеспечивают минимальное отклонение: не более одного или нескольких градусов.
Четвертый этап — выдержка при температуре отжига заданное время. Операция снимает внутренние напряжения, улучшает структуру и пластичность материала. Термообработка предупреждает появление трещин и другие деформации, которые могут возникнуть при дальнейшей обработке. В процессе выдержки удаляются летучие примеси, например, в керамике, металлических порошках, стеклянных изделиях.
Пятый этап — контролируемое охлаждение заготовок: медленное — в вакууме, ускоренное, — в защитном газе. На этой стадии запускают циркуляцию воды в контуре охлаждения.
Применение вакуумных печей для отжига
Термическое оборудование незаменимо на производствах, где необходимо улучшить механические свойства, обеспечить чистоту процесса, подготовить металл к последующим операциям: глубокой вытяжке, резке, сварке.
Устройства используют в машиностроении, оптике и лазерной технике, электронике и микроэлектронике, ядерной энергетике, медицинской промышленности, ювелирном деле, порошковой металлургии, на производстве твердых сплавов.
В зависимости от специфики производства, агрегаты применяют в одном или нескольких направлениях. Например, печь для отжига стекла используют в операциях:
- обработки линз, призм, светофильтров;
- выдержки (уменьшения внутренних напряжений перед полировкой);
- отжига оптического стекла.
Печь для отжига используют для обработки цветных и черных металлов (стали, чугуна, меди, титана, алюминия). В списке указаны тугоплавкие материалы: молибден, вольфрам и никелевые суперсплавы (Rene N5, CMSX-4, Inconel 718, CompoNiAl-M5-3, где никель связан с кобальтом, хромом и другими элементами). В камерах отжигают керамику, композиты, порошковые металлы.
Где купить печь отжига высокой производительности, надежную и долговечную?
Производство агрегатов — сложный процесс, которому предшествует инженерная подготовка. При изготовлении на заказ сначала разрабатывают конструкцию с учетом особенностей конкретного предприятия. Специалисты демонстрируют клиенту трехмерную модель и предоставляют теплотехнические расчеты.
Когда документация согласована, приступают к реализации проекта. План работ:
- производство основных компонентов: рабочей камеры и корпуса;
- монтаж нагревательных элементов, теплоизоляции и контура охлаждения;
- подключение насосов и установка арматуры, фильтров, уплотнений;
- интеграция системы управления, контрольно-измерительных приборов, сенсорных устройств;
- настройка, запуск в тестовом режиме и отладка устройства.
“НПО “ГКМП” — известный в России производитель промышленного вакуумного оборудования с собственным научно-техническим центром и мощной производственной базой.
Чтобы купить печь отжига на сайте gkmp32.com, ознакомьтесь с каталогом изделий. В разделе «Продукция» выберите модель и изучите основные технические характеристики. Вы можете отправить письмо, оформить заявку через сайт (чат-бот), позвонить. На указанные контактные данные компания отправит коммерческое предложение и договор. С вами свяжется специалист и согласует детали сотрудничества.
Производитель принимает заказы на проектирование и изготовление печей отжига металла и другого оборудования по техзаданию. Обращайтесь!