Вакуумные печи для термообработки – принцип работы, виды – индукционные, дуговые, лабораторные, компрессионные, сопротивления, для отжига, спекания

Оборудование предназначено для выполнения различных процессов под воздействием высокого температурного режима. Вакуумные печи наиболее востребованы в металлургии и лабораторной деятельности. Они имеют различные технические и эксплуатационные характеристики в зависимости от своей модификации.

Содержание:

1. Вакуумные печи для термообработки – виды
2. Вакуумные печи российского производства
3. Техническое обслуживание вакуумных печей
4. Вакуумные индукционные печи
5. Вакуумные дуговые печи
6. Лабораторная вакуумная печь

Вакуумные печи для термообработки – виды

Оборудование, которое используют в процессах термической обработки материалов. В вакуумных печах выполняют отжиг, закалку, цементацию, отпуск, спекание и другие процессы. С их помощью получают сплавы, сушат изделия, проводят дегазацию. Есть универсальные установки, которые предназначены для выполнения различных производственных задач. Температурный режим в их рабочем пространстве регулируется посредством специальных устройств. Также есть установки, предназначенные для выполнения конкретных производственных задач. Например, плавки или спекания.

Вакуумные печи для термообработки – виды

Применение вакуумной печи для термообработки позволяет обеспечить высокое качество производимой продукции. В ней сведены к минимуму изменения параметров (структуры и габаритов). Также она имеет однородность свойств по сечению.

Общая конструкция вакуумной печи:

• Корпус. Он выполнен из жаропрочных плотных материалов. Как правило, из металла.
• Рабочая камера. В ней создают температурный режим и вакуумную среду.
• Нагревательные элементы, которые могут находиться в рабочем пространстве или на стенках рабочей камеры.
• Охладительные устройства, которые помогают оборудованию и обрабатываемому сырью правильно охлаждаться.
• Вентиляторы для равномерного распределения прогретых воздушных масс.
• Специализированная арматура.

Для создания вакуумной среды используют насосы. Как правило, печи оснащают водокольцевыми и пластинчато-роторными агрегатами. Они характеризуются высокой производительностью и способностью работать непрерывно.

Водокольцевые насосы оснащены рабочим колесом с лопатками. Их рабочим веществом является очищенная вода. Она обеспечивает качественную смазку двигающихся деталей конструкции. Такие насосы работают без масла. Они обеспечивают создание чистого вакуума, который востребован в легкой промышленности.

Пластинчато-роторные насосы оснащены ротором с определенным количеством лопастей. Они могут быть одно- и двухступенчатыми. Вторые характеризуются высокой производительностью. В их конструкции присутствуют масляные уплотнители. За счет них обеспечивается герметичность рабочего пространства, а также возможность создания более высокого уровня технического вакуума. Он нужен для выполнения различных технологических процессов в металлургии и другой тяжелой промышленности.

По типу выполняемых процессов оборудование классифицируют на такие виды:

• Вакуумные печи для отжига;
• Установки для закалки (обрабатываемые материалы: металл, керамика, стекло и прочее);
• Вакуумные печи спекания (компрессионные установки, в рабочем пространстве которых создается давление);
• Оборудование для отжига, отпуска;
• Установки для дегазации;
• Вакуумные печи для плавки и дегазации.

Также есть классификация по уровню создаваемого в рабочем пространстве температурного режима. Печи разделяют на низко-, средне- и высокотемпературные системы. Последние могут работать при температуре более +3000 градусов.

Вакуумные печи работают от подачи электрической энергии. Их классифицируют на индукционные и дуговые. Также оборудование может работать от подачи газа, сгорания твердого или жидкого топлива.

Классификация печей по типу конструкции:

• Тигельные.
• Камерные;
• Шахтные;
• Колпаковые;
• Туннельные и прочие.

Наиболее востребованы в промышленности тигельные установки. Их рабочим пространством является тигель, который размещен в рабочей камере. Его изготавливают из графита. Этот материал способен выдерживать значительные температурные нагрузки и при этом не деформироваться. Также тигель может быть чугунным или графитошамотным. Последний вид не пользуется популярностью из высокой стоимости и непрактичности в эксплуатации.

Камерные вакуумные печи также применяют на металлургических производствах. Они представляют собой несложные конструкции, которые состоят из корпуса. В нем находится рабочее пространство. На его стенках монтированы нагревательные элементы, которые отвечают за прогревание рабочего пространства до нужной температуры.

Рабочая камера футерованы огнеупорными материалами. В качестве них используют шамотный кирпич. В лабораторных печах – специальные изоляционные материалы. В рабочее пространство помещают емкость, в которой находится обрабатываемый материал. Помещают ее туда механическим путем, так как большинство камерных печей оснащают выдвижным подом.

Колпаковые печи предназначены для обработки небольшого количества изделий. Они оснащены столом, на котором размещают обрабатываемые детали. Над ним монтирован колпак. В нем находятся нагревательные элементы. От них тепло передается на поверхность обрабатываемых изделий. Такие установки наиболее востребованы в изготовлении керамических изделий или обработке лакокрасочных покрытий.

Шахтные печи по форме напоминают камерные. Они могут быть только с вертикальной загрузкой. Их рабочее пространство футеровано специальными изоляционными материалами. Такие установки относят к оборудованию периодического действия: чтобы выгрузить обработанное сырье нужно открыть рабочую камеру, нарушив в ней созданную вакуумную среду.

Принцип работы вакуумных печей основан на создании в их рабочем пространстве определенной температуры, которая потребуется для проведения качественной термической обработки материалов. Нагревательные элементы обеспечивают процесс прогревания рабочего пространства. За создание вакуума отвечают насосные агрегаты.

Каждый тип оборудования работает по-разному. Есть печи индукционными, в которых за выработку энергии и тепла отвечает индуктор. Есть и дуговые, в которым нагревание происходит за счет образования дуги.

Вакуумные печи российского производства

Если ранее такое оборудование выпускали только иностранные компании, сегодня этим занимаются и отечественные фирмы. Качество их вакуумных печей не уступает зарубежным аналогам.

Вакуумные печи российского производства

Выбор оборудования нужно основывать на таких параметрах:

• Выполняемом технологическом процессе. Не все установки универсальные. В их рабочем пространстве можно создать определенный уровень температурного режима. Например, для плавки он должен быть максимально высоким.
• Мощности оборудования. Она зависит от конструкционных особенностей печи: типов нагревательный элементов, вида системы охлаждения и распределения прогретых воздушных масс.
• Габаритов установки. Есть печи, которые используют в промышленности. Они больших размеров с большой рабочей камерой. В ней можно разместить значительное количество обрабатываемых материалов или сырья. Также есть печи для лабораторий. Они небольших размеров, и предназначены для проведения опытов, исследований.

Отечественные производители изготавливают агрегаты, которые полностью отвечают требованиям международных стандартов. Установки отличаются типом нагрева, конструкцией и другими параметрами технических характеристик.

Техническое обслуживание вакуумных печей

Его проводят регулярно, чтобы обеспечить стабильную работу оборудования. Техобслуживание – процесс проверки состояния рабочих элементов конструкции. Для его проведения заводят специальный журнал. В нем указывают тип проведенных работ по техническому обслуживанию и дату.

Итак, изначально проводят внешний осмотр оборудования, проверяют температуру внешних поверхностей. Если она превышает показатели, указанные в инструкции по эксплуатации, нужно проверить системы охлаждения. Возможно, их элементы вышли из строя.

Техническое обслуживание вакуумных печей

Проверке подлежат футеровочный слой. Не повредились ли в процессе изоляционные материалы. Их дефекты негативно скажутся на качестве создаваемой вакуумной среды и температуре. Нарушенная футеровка не обеспечивает их поддержание. Соответственно, технологический процесс нарушается.

Обязательной процедурой технического обслуживания вакуумных печей – очищение их пространства от пыли, грязи, флюсов и прочего. Эти вещества способны навредить качеству материалов, которые будут обрабатываться.

Не стоит забывать об очищении контактных поверхностей, а также проверке заземляющих устройство. Кроме этого, регулярно нужно проверять работу нагревательных элементов. Ведь именно от них зависит уровень температуры, создаваемой в рабочем пространстве.

Проверке подлежат элементы, обеспечивающие герметичность камеры, в котором обрабатывают сырье или материал. Как правило, они выполнены из резины высоких стандартов. Они эластичные. Если на них присутствуют даже незначительные дефекты, герметичность рабочего пространства будет нарушена. В результате этого не удастся создать нужный уровень вакуума и температуры.

Обслуживание вакуумных печей бывает плановым и внеплановым. Первое проводят регулярно, в зависимости от срока эксплуатации установок. Второе – внеплановое, которое требуется в том случае, если установки работают «на износ», что запрещено производителем.

Вакуумные индукционные печи

Установки используют для плавки и термической обработки легко- и тугоплавких черных и цветных металлов. Вакуумная индукционная печь относится к высокочастотному оборудованию. Ее конструкция представлена корпусом, который изготовлен из прочного материала.

Вакуумные индукционные печи

Внутри него находятся:

• Рабочая камера, в которой создают вакуум и температурный режим;
• Специальная емкость для плавки или под для термической обработки материалов;
• Индуктор;
• Специализированная арматура.

Вакуумный насос устанавливают снаружи. Он подключен к рабочей камере посредством трубопроводов.

Индуктор обеспечивает создание магнитного поля в рабочем пространстве. Именно с его помощью прогреваются воздушные массы. Индуктор – высокочастотное устройство, отвечающее за правильную работу оборудования.

Вакуумные дуговые печи

Установки нашли применение в металлургии и лабораторной деятельности. Их используют для плавления тугоплавких металлов. Вакуумные дуговые печи оснащены мощным трансформатором. Он отвечает за стабильную подачу электрической энергии.

Вакуумные дуговые печи

В конструкции установок предусмотрено рабочее пространство. В качестве него выступает плавильная ванна. Нагревательные элементы оборудования – электроды. При их сгорании образуется дуга, которая передает тепло обрабатываемому сырью.

Есть печи с расходуемых и нерасходуемым электродом. Самыми востребованным считается первый вид оборудования. В его рабочем пространстве дуга горит между поверхностью обрабатываемого материала и электродом. В результате этого передача тепла происходит напрямую. Увеличивается скорость нагревания материала.

Дуговые установки бывают периодического и непрерывного действия. Первые характеризуются высоким показателем потери мощности во время работы. Это обусловлено тем, что во время выгрузки обрабатываемого сырья рабочее пространство разгерметизируется. В результате понижается температура в рабочей камере, нарушается вакуумная среда. Чтобы выполнить обработку новой партии деталей или материала, нужно заново создавать необходимые условия: вакуум и температуру.

Дуговые печи непрерывного действия позволяют обрабатывать несколько партий материалов, при этом, не нарушая герметичности рабочего пространства. Даже при выгрузке готовых изделий вакуум и уровень температурного режима не нарушается.

Лабораторная вакуумная печь

Установка бывает:

• Индукционной или дуговой;
• Периодического или непрерывного действия;
• Косвенного или прямого воздействия.

Лабораторная вакуумная печь

По типу конструкций лабораторные вакуумные печи классифицируют на муфельные, барабанные, тигельные, камерные, шахтные и колпаковые. Их принцип действия основан на работе нагревательных элементов. Мощность оборудования зависит от его модификации.

Вакуумные печи сопротивления для лабораторных исследований востребованы ввиду своей высокой производительности. Их рабочее пространство можно прогревать до максимальных температурных режимов. Установки используют для проведения опытов, которые нужны для улучшения качества материалов.