Вакуумна піч: призначення, технічні характеристики

Технологічні процеси виробництва і обробки різних матеріалів нерідко включають і етап проходження термічного впливу. Таким чином виконується загартування, сушка при високих температурах, пайка та інші процедури. Реалізувати подібні заходи звичайних печах навіть промислового призначення не завжди представляється можливим. Обмеження можуть бути пов'язані з неприпустимістю контакту з повітряним середовищем. Тому для вирішення таких завдань використовується вакуумна піч, обробка в якій також виключає процеси зайвого деформування і жолоблення заготовок.

Призначення і сфери застосування вакуумних печей

Операції термічного випалювання у вакуумі застосовуються в машино - та приладобудуванні, у будівельній галузі, на різних виробництвах і т. д. Наприклад, у приладобудуванні з допомогою такого агрегату виконується операція обезгаживания елементів, які в подальшому стають компонентами різної апаратури. В рамках цього ж напрямку вакуумна піч дозволяє якісно здійснювати пайку і фінішну герметизацію окремих ділянок на електротехнічних платах. Поширена і операція спікання. З її допомогою в будівництві і виробництві надаються необхідні експлуатаційні якості керамічним виробам, твердотілим сплавів, порошків тугоплавкого металу і т. д. Окремо варто відзначити металургійну промисловість, яка також зацікавлена в операціях термообробки. Приміром, вакуумна піч дозволяє реалізовувати процедури загартування, старіння і відпустки сплавів. Таким обробкам можуть піддаватися різні сталі, бронза і магній.

Основні технічні характеристики

Продуктивність пічної конструкції нерідко стає основним критерієм вибору моделі. В даному випадку установки розташовують потенціалом від 3 до 20 кВт. Причому на якість і ефективність при наданні термічного впливу цей показник впливає в мінімальній мірі. Як правило, потужність підвищується по мірі збільшення об'єму завантаження, що залежить від габаритів конструкції. Так, у стандартні промислові моделі такого типу можна завантажувати від 15 до 40 кг матеріалу в середньому. Але зустрічаються і агрегати, що дозволяють обслуговувати за раз до 100 кг. Наділена середніми характеристиками індукційна плавильна піч здатна за одну зміну обслуговувати до 9000 кг, Що стосується якості та ефективності впливу всередині камери, то слід враховувати безпосередньо температурний діапазон. Він становить від 1800 до 2000 °С.

Процес виплавки

Технологія в традиційних агрегатах грунтується на дії дугового розряду. Відбувається контакт електричного струму і газової суміші. Далі отримана дуга завдяки високій концентрації в вакуумі забезпечує підвищений тепловий вплив. Навіть при невеликій потужності вакуумно-дугова піч здатна розплавляти сталеві заготовки. При цьому існує два принципи теплопередачі по відношенню до матеріалу. Це пряме і непрямий вплив. У першому випадку дуга формує енергію між електродом і заготівлею, яка при такій конфігурації отримує максимум тепла. Непрямий нагрів передбачає роботу з двома електродами, які на деякій відстані впливають на об'єкт. Очевидно, що вакуумна піч з прямою теплопередачею ефективніше, але вона допускає більший відсоток негативних факторів термічної обробки.

Різновиди печей

Базовою моделлю вакуумного пічного споруди є описана вище дугова конструкція. За допомогою такої оснастки можна обслуговувати більшість різновидів складного металевого сплаву, в тому числі тугоплавкі вироби. Іншим різновидом є індукційна плавильна піч, пристрої якої передбачається похилий тигель. Як раз в тиглі і реалізується процес переплаву матеріалу, що завантажується в робочу камеру. Індукційний принцип роботи вважається найбільш дорогим в обслуговуванні, тому його використовують рідше і тільки при необхідності роботи зі складними металами. До особливих видів вакуумних печей відноситься електроннопроменева агрегат. Такий пристрій дає на виході очищені сплави і металеві злитки. Конструкційно обладнання являє собою термічну гармату, яка за допомогою спрямованого впливу реалізує променевої випалення вироби.

Переваги і недоліки вакуумних печей

Порівняно із звичайними печами для термообробки вакуум дає змогу здійснювати високоефективний тепловий вплив на заготовки. При цьому в оператора є можливість гнучкого регулювання параметрів нагріву, яку, наприклад, передбачає вакуумна індукційна піч з тиглем. До достоїнств таких конструкцій відносять і можливість отримання відносно чистого металевого матеріалу. Тобто сама технологія виключає надмірне забруднення масиву сторонніми частинками – продуктами термообробки. Що стосується недоліків, то вони пов'язані з низьким ресурсом частин, що формують конструкцію. Справа навіть не у вадах матеріалу складових елементів, а в жорстких умовах, які потрібні для забезпечення продуктивної термообробки і які впливають на структуру робочих поверхонь. Крім того, вакуумна піч, ціна якої в середньому становить 500-700 тис. руб., доступна небагатьом. Все ж високу якість спікання і розплаву – це дорогий спосіб, що обмежує його застосування.

Виробники

Постачанням вакуумних печей займаються лише великі підприємства, які співпрацюють з інститутами проектування і розробки промислового обладнання. Сьогодні високоякісні агрегати такого типу на вітчизняний ринок поставляють зарубіжні виробники SCHMETZ і XERION. Дана продукція орієнтується і на виконання типових термічних операцій, і на спеціалізовані завдання на зразок дифузійного відпалу. Московський завод промислового обладнання, що спеціалізується на випуску вакуумних електропечей, також пропонує гідні за характеристиками агрегати. З допомогою такого оснащення власник може здійснювати відпустку металу, спікання і стандартні термічні процеси. Автоматичні моделі пропонує «Завод Спецжелезобетон», розробляє високовакуумні агрегати з об'ємними камерами завантаження.

Висновок

Приклад технології вакуумного відпалу показує, що не завжди нові рішення виправдують себе в процесі експлуатації. Хоча той же Московський завод промислового обладнання прагне оптимізувати агрегати під потреби широкого кола підприємств-споживачів, висока витратність процесів вакуумної термообробки для багатьох потенційних клієнтів робить цей спосіб недоступним. Відмова від таких печей зумовлений не тільки їх вартістю, але відсутністю необхідності отримання високоякісного виробу. Тим не менш, передові компанії, що працюють у високотехнологічних напрямках промисловості, вже не можуть обходитися без застосування подібних засобів теплової обробки.