Нагрев металла в вакууме

___Главный металлург нашей компании “ТехноИнжениринг.РФ” пишет для повышения квалификации специалистов по термической обработке металлов: 
___До недавнего времени вакуумный нагрев применяли только для обработки специальных сплавов и редких элементов, склонных к сильному окислению. Но скоро вакуумный нагрев должен найти широкое применение при термической обработке деталей машин, ленты, проволоки и пр. Уже в настоящее время вакуумный нагрев кое-где заменяет нагрев в контролируемой атмосфере, так как он более экономичен. За последние годы вакуумный нагрев применяется при термической обработке в авиационной и ракетной промышленности. Без вакуума нельзя производить спекания бериллия, циркония, урана.
___Преимущества нагрева в вакууме заключаются в следующем: металл во время нагрева находится в весьма чистой атмосфере и при этом из него в какой-то мере удаляются газовые включения. Вакуум -способствует распаду окислов, нитридов железа, кобальта, никеля, хрома при относительно низкой температуре. После нагрева в вакууме детали имеют чистую поверхность.
___Конструкция вакуумных печей зависит от -следующих факторов: размера и веса деталей, режима обработки, степени разрежения атмосферы или применяемых инертных газов. Печи могут быть вертикальными и горизонтальными.
___Различают два типа печей: с «горячей» ретортой и с «холодной». Если реторта «горячая», то она нагревается извне так, как нагревается обычная ретортная печь; печи с «холодной» ретортой нагреваются изнутри реторты. Печи с «горячей» ретортой применяют для нагрева до температуры 1000°С при разрежении. В печах с «холодной» ретортой можно производить нагрев до весьма высоких температур — около 3000°С. Во время «работы реторта испытывает давление около одной атмосферы. Целесообразно откачать воздух из ‘Пространства между кладкой и ретортой. Для интенсивного охлаждения нагретых в вакууме деталей в реторту вводится при давлении, равном 1 мм рт. ст аргон или гелий. Обычно печи имеют три реторты: одна нагревается в печи, вторая готовится для нагрева и третья — охлаждается. Это не удобно в эксплуатации. По другому устроены установки полунепрерывного действия. Они состоят из форкамеры, реторты, камеры для охлаждения и разгрузочного устройства. Условия вакуумирования и нагрева в них те же, что и в вертикальных печах, но размеры другие. Все процессы в установке контролируются автоматически. По сравнению с нагревом в контролируемых атмосферах при нагреве в вакууме качество обработки деталей выше, а стоимость обработки ниже.
___Надежность работы вакуумных печей зависит от металла реторты. Их изготовляют из жаростойкой хромо-никелевой стали или из молибдена, вольфрама, тантала. Хромо-никелевые реторты используют при температурах не выше 1000°С.
___В печах с «холодной» ретортой нагревательные элементы располагают внутри камеры; они проходят через радиационные пластинки, которые, нагреваясь, становятся рефлекторами и ускоряют нагрев деталей. В таких печах можно повысить температуру нагрева до 2000°С, а .при графитовых элементах — до 2500°С при разрежении 4 мм рт. ст. Нагревательные элементы и радиационные пластинки изготовляют из графита, молибдена, тантала, вольфрама. Температура измеряется и регулируется непосредственно на нагревательных элементах, поэтому деталь никогда не перегревается. Во время охлаждения деталей также производят откачку атмосферы.
___Вакуумные печи применяют для непрерывного нагрева проволоки и ленты при волочении и прокатке и для термической обработки, например, для изготовления фольги из редких элементов: титана, циркония и др. В вакуумных печах можно также производить сварку и пайку медью.
___В зарубежной промышленности применяются разные конструкции установок для нагрева в вакууме, обычно они используют схемы конструкций вакуумных печей для работы при температуре до 900°С. Элементами нагрева являются молибденовые пластинки. Рабочая камера печи изготовлена из листовой 75%-ной никелевой -стали и охлаждается водой. Вакуум достигает 4 мм рт. ст. Рабочая температура в печи устанавливается за 30 мин после того, как достигнут нужный вакуум. В такой печи могут нагреваться гафний, титан, молибден, цирконий и др. Цель нагрева — дегазация, отжиг, пайка медью и др. При заполнении реторты аргоном температуру можно повысить до 3000°С, используя радиационные пластинки из молибдена или вольфрама. При заполнении реторты чистым водородом и при графитовых нагревателях .может быть получена температура выше 3000° С. Для невысоких температур элементы обычно изготовляют из хромо-никелевой ленты или проволоки или делают литыми.
___До 1600°С температура замеряется платино-родиевой термопарой. Для замера более высоких температур термопары применяют из вольфрама и рения или вольфрама и молибдена. При работе печи необходимо следить за уплотнением реторт и трубопроводов. Проверка уплотнения производится с помощью гелия, утечка которого оценивается масс-спектрометром.
___Нагрев и охлаждение печи происходят медленно, так как передача тепла происходит лишь лучеиспусканием. Печи, предназначенные для закалки деталей, делаются комбинированными из двух камер — одна над другой. В нижней камере производят нагрев, в верхней — охлаждение. В печах, оснащенных радиационными пластинками, нагрев деталей диаметром 20 мм до температуры 850°С происходит за 30 мин после достижения требуемого вакуума. В этой же печи можно осуществлять и операции, идущие с диффузионными процессами при температуре ~ 1120°С, а также отжиг при температуре до 1230°С. Рабочая камера лечи делается из листового никеля, электронагревательные элементы — из прессованных карбидов, которые размещаются по окружности камеры печи. Тепловую изоляцию составляют экраны из нержавеющей стали. Скорость нагрева нагревательных элементов регулируется с помощью трехфазного трансформатора и регулятора напряжения. Вакуумная система состоит из газового балластного насоса, помпы, масляного насоса и блока клапанов, регулирующих разрежение.
___Печи не имеют кирпичной кладки, гак как кирпич адсорбирует газы и влагу, которые трудно удалить. Стенки печи всегда остаются холодными, так как сотовая молибденовая насадка защищает их от нагрева. Кроме того, кожух печи охлаждается водой. Печи обычно имеют два вакуумных насоса: один для откачки воздуха перед началом работы, второй — для поддержания вакуума во время работы печи.
___Вакуумные печи характеризуются временем вакуумирования, степенью вакуумирования и способностью поддерживать во время работы необходимое разрежение. От времени откачки атмосферы зависит время эксплуатации печи. Это особенно важно, если нагрев длится короткое время, как, например, при пайке медью.
___ 
___________________________________________
Запись опубликована в рубрике 7. Термическая обработка металлов с метками . Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *