Вакуумные печи — высокотехнологичные устройства для термической обработки материалов и получения качественного результата. В создание парка оборудования предприятия вкладывают крупные суммы. Со временем агрегаты морально и физически устаревают, требуется замена или обновление.
От специалистов, которые разрабатывают и производят промышленные вакуумные системы, узнайте подробности о технологических процессах, конструкциях и режимах работы вакуумных печей. Изучите отзывы об ООО “НПО “ГКМП” на специализированных площадках. Мы приглашаем всех заинтересованных лиц позвонить в офис и договориться о встрече!
Вакуумные печи — термическое оборудование промышленного и лабораторного назначения для получения деталей с заданными свойствами и высоким качеством поверхности. Нагрев происходит в вакууме или безокислительной среде: аргоне, водороде, азоте и других газах.
Агрегаты используют во всех отраслях промышленности, где термически обрабатывают металлы, сплавы, стекло, пластик, композиты, — и предъявляют высокие требования к чистоте поверхности и структуре материала.
Специалисты накопили огромный опыт управления процессом и получения прогнозируемого результата. Некоторые производства остановится, если перестанут работать вакуумные печи. Например, микроэлектроника, космическая отрасль, изготовление интегральных схем и полупроводников.
Сложно представить дальнейшую жизнь людей, которые нуждаются в имплантатах. Полный цикл изготовления хирургических инструментов, медицинских приборов и оборудования предусматривает нагрев в вакуумных печах.
Вакуумные агрегаты устанавливают на предприятиях автомобилестроения, где производят ответственные детали для трансмиссии, а также другие конструкции. В металлургии оборудование используют для спекания металлических порошков, аэрокосмической отрасли — для термообработки титановых и алюминиевых конструкций.
Нет другого способа, кроме закалки, чтобы повысить износостойкость изделий из инструментальной стали. На предприятиях машиностроения производят пайку металлов в глубоком вакууме. В перечне не хватает компаний, которые занимаются фармацевтикой, энергетикой, химическими продуктами. Отдельное направление — лабораторные установки для научной и прикладной исследовательской деятельности.
Преимущества вакуумных печей
Популярность термического устройства объясняется универсальностью, технологичностью, экологичностью, экономической выгодой, улучшением качества продукции предприятия. Слово «универсальность» относится к обрабатываемому материалу, назначению, направлениям деятельности.
Технологичность агрегата проявляется в способности выполнять разные операции: нагрев, спекание, пайку, нормализацию, газовую и масляную закалку, азотирование. Производители выпускают устройства универсального и специального назначения. Например, в металлургии применяют печи для непрерывной плавки металла.
Перечень обрабатываемых материалов впечатляет: металлы, сплавы, керамика, стекло и композиты. Вакуумный нагрев — экологически чистый процесс: не образуются твердые отходы и токсичные газы, которые вредят людям, окружающей среде и атмосфере планеты.
По сравнению с другими видами термической обработки, результат достигается быстрее, предприятие тратит меньше ресурсов. В рабочей камере создается безвоздушная атмосфера, где прямо или опосредованно на деталь воздействует электрическая дуга. Внутри не происходят другие процессы, связанные со сжиганием посторонних веществ. КПД процесса выше: пространство нагревается за меньший промежуток времени. Цель операции достигается быстрее: улучшаются свойства материала и очищается поверхность детали.
Качество отжига изделий в вакууме
Преимущество вакуумной обработки в печи — равномерный нагрев, поэтому все детали партии идентичны: по конструкции, физико-механическим свойствам, чистоте поверхности. При соблюдении технологических требований процент брака приближается к нулю: отсутствует коробление, размеры соответствуют чертежу. Цвет поверхности одинаковый, не видны вкрапления инородных материалов.
Покупатели вакуумных печей экономят время и деньги за счет автоматизации, ускорения технологического цикла (отсутствует дополнительная очистка поверхности), сокращения себестоимости продукции. Экологическая инспекция не оформляет штрафы из-за несоблюдения требований.
В печах прямого нагрева заготовка непосредственно контактирует с теплоносителем. Плюс этого метода заключается в ускорении процесса. У прямого нагрева имеются минусы. Иногда проявляются недостатки: цвета побежалости и другие внешние дефекты. Не всегда улучшается структура металла из-за температурных напряжений. Если готовый продукт не должен иметь поверхностных дефектов, заготовку после отжига отправляют на доработку.
Влияние отжига в вакуумной печи на качество продукции
Стандартные конструкции вакуумных печей обеспечивают качество продукции и последовательное выполнение технологических переходов: загрузки, нагрева, охлаждения и выгрузки.
От геометрии заготовок и свойств материала зависят размеры и форма вакуумной камеры, температура, уровень вакуума (НВ, СВ, ВВ, СВВ, ЧВВ), режим работы и тип нагревательного элемента, производительность и мощность печи.
Показатели низкого вакуума: 105-102 Па; среднего: 02-10-1 Па; высокого: 10-1-10-5 Па. Численные значения температуры рабочей камеры варьируются в пределах: 250-1800 0C, реже — 2500 0C. Отжиг большинства деталей происходит при T = 1350 0C.
Основные конструкции вакуумных печей универсального и специального назначения: камерные, муфельные, колпаковые, шахтные, ретортные, элеваторные. В зависимости от размеров, веса и свойств заготовок применяют разные способы загрузки и выгрузки:
- вручную;
- на конвейерной ленте;
- толкателями: поштучно, в лотках;
- подъемными механизмами;
- вилочными погрузчиками;
- специальными автоматизированными устройствами.
Качество готовой продукции определяется комбинацией перечисленных (и других) параметров. Максимальную эффективность процесса обеспечивает нестандартное оборудование, которое проектируют с учетом размеров, свойств и требований к ассортименту изделий предприятия.
Компания ООО “НПО “ГКМП” накопила огромный опыт в разработке и производстве специализированных вакуумных печей. О профессионализме коллектива свидетельствует факт неоднократного участия в государственных тендерах. На начальном этапе работы эксперты изучают специфику предприятия. После сбора и анализа информации предлагают варианты решения «под ключ», адаптированные к потребностям отечественного бизнеса.
Вакуумные печи газовой закалки
Цель закалки — повысить твердость поверхностного слоя и прочность детали. Термообработке подвергают изделия из быстрорежущих, нержавеющих и легированных сталей, а также титановых сплавов. После обжига получают детали с однородной структурой и чистой поверхностью (без следов окислов).
Заготовки укладывают в печь, закрывают заслонки и откачивают воздух. Далее следуют технологические переходы: нагрев (1000-1350°С), выдержка, быстрое понижение температуры до 150°С в газовой среде, охлаждение, наполнение камеры воздухом и выгрузка.
В технологической карте обработки детали указан режим закалки: скорость, время, уровень вакуума, температура. Кроме точных значений, приведены допустимые погрешности. Парциальное давление инертного газа в пределах от 10-2 до 5*10-6 Па, температура — 360 °С. Инертный газ в камеру накачивают равномерно.
Варианты охлаждающей среды: аргон, водород, гелий, азот. Скорость процесса легко регулировать изменением давления газа. Закалка подходит для работы с разными материалами и деталями сложной формы. Частицы газообразного вещества проникают в дальние углубления.
Конструктивные особенности
Основные элементы вакуумных печей для газовой закалки: корпус, камера, устройство нагрева и электронные блоки. Автоматические системы создают вакуум, управляют процессом, контролируют параметры безопасности, обеспечивают водяное охлаждение кожуха.
Чем больше площадь теплообменников, тем интенсивнее процесс охлаждение. Значительная часть конструкций предназначена для горизонтальной загрузки заготовок. Разработчики принимают заказы на агрегаты с вертикальной подачей деталей снизу.
Преимущество агрегатов для газовой закалки заключается в универсальности, высоком качестве деталей и экологической безопасности. Отсутствуют маслянистые вещества, поэтому при нагреве не выделяются вредные пары. Агрегаты работают практически бесшумно.
После внедрения вакуумных печей газовой закалки уменьшается себестоимость продукции. Нагрев, выдержка, закалка и охлаждение происходят в среде высокочистых нейтральных или инертных газов. У изделий чистая поверхность, дополнительные операции не требуется. Области применения агрегатов: военная промышленность, космонавтика, атомная энергетика.
Вакуумные печи масляной закалки
У газовой и масляной закалки единая цель — повышение прочности обрабатываемой заготовки и получение однородной структуры. Отличие двух технологий заключается в рабочей среде.
В первом варианте для быстрого понижения температуры нагретой заготовки используется газ. Во втором случае охлаждение происходит в емкости с маслом. По сравнению с газом, удельная плотность жидкой среды выше. При прочих равных условиях деталь охлаждается быстрее.
Главные преимущества применения печей для масляной закалки:
- Достижение максимально высокой прочности поверхностного слоя и более однородной структуры.
- Ускорение охлаждения и снижение себестоимости продукции.
- Заготовка не окисляется и не изменяет форму.
- Отсутствует обезуглероживание.
- Универсальность. Единичные экземпляры применяют в малом бизнесе. Термическое оборудование подходит для интегрирования в масштабные технологические линии.
- Надежность и безопасность.
- Длительный срок эксплуатации.
Внешние стенки печи масляной закалки почти не нагреваются и не ухудшают условия труда персонала цеха.
Термические устройства применяют для изделий, которым не подходит закалка в газовой среде, например, низколегированным сталям. Это детали с высокими требованиями к скорости охлаждения, твердости поверхности и равномерности структуры.
Вакуумные печи масляной закалки устанавливают на предприятиях металлургической, авиационной, машиностроительной отраслей.
Вакуумные печи для азотирования металла
Азотирование — химико-термический процесс насыщения поверхностного слоя материала молекулами азота. Цель операции заключается в повышении твердости и стойкости стали противостоять к коррозии и механическим нагрузкам (износу).
Работа вакуумных печей для азотирования металлов основана на диффузии. На греческом языке слово «κίνησις» обозначает «движение». При нагреве кинетическая энергия элементарных частиц возрастает, расстояние между молекулами увеличивается и образуются межмолекулярные промежутки.
Если взаимодействуют два химических элемента, например, сталь и аммиак, частицы газа внедряются в верхний слой твердого тела. В процессе нагрева образуются наслоения. Когда температура резко уменьшается, диффузия прекращается. Молекулы, которые проникли на поверхность стали, остаются в межмолекулярных промежутках металла.
Работа вакуумной печи для азотирования начинается с загрузки деталей, закрытия заслонок и включения насосов в режиме низкого давления. При достижении требуемого уровня вакуума подают питание на нагревательные элементы.
Процесс азотирования
В подготовленную к азотированию камеру под высоким давлением подают аммиак (или другие газообразные соединения, например, смесь аммиак с азотом). При попадании в рабочую зону парциальное давление уменьшается: газ занимает все замкнутое пространство и вступает в контакт со стальной заготовкой.
Улучшение заготовок из сталей обычного качества происходит при низкотемпературном азотировании (T = 500-540 0C), жаропрочных и жаростойких — при высокотемпературном газовом азотировании: T = 590-650 0C.
Химический процесс разложения аммиака сопровождается выделением активного (атомарного) азота. При диффузии на поверхности стали образуется твердый раствор нитридов. Толщина слоя зависит от времени поддержания условий для азотирования. Твердость раствора определяет прочность и стойкость готового изделия.
Следующий технологический переход — охлаждение. В рабочую камеру под высоким давлением нагнетают защитный газ, который вытесняет азот. Важно соблюдать скорость охлаждения. При замедленном процессе сталь становится хрупкой и быстро разрушается.
Главное преимущество вакуумных печей для газового азотирования металла — высокое качество. Детали имеют чистую поверхность, равномерную структуру и стабильные свойства. Нагревательное оборудование работает продолжительное время при минимальных эксплуатационных расходах.
Кроме перечисленных типов вакуумных печей, на предприятиях используют агрегаты для прессования, отжига, отпуска, спекания, другие конструкции. Обращайтесь по телефону +7(495) 150-14-50, чтобы узнать подробности о термообработке изделий и заказать оборудование. ООО “НПО “ГКМП” работает с государственными организациями и коммерческими структурами.
