Вакуумная печь для спекания – описание, технические характеристики, применение

Вакуумная печь для спекания представляет собой агрегат для высокотемпературной обработки материалов высокочастотным электрическим током в условиях разряжения. Используется для разогрева материала в условиях высокой температуры и дальнейшего спекания в условиях вакуума. С помощью вакуумной печи для спекания обрабатываются углеродистые материалы, магнитные сплавы, заготовки из молибдена, карбида и вольфрама.

Содержание

1. Технологический процесс спекания
2. Преимущества вакуумных печей для спекания
3. Недостатки вакуумных печей для спекания
4. Применение печей вакуумных
5. Технические характеристики

Технологический процесс спекания

Технологический процесс спекания состоит из трех этапов:

1. Начальный этап. Перед термообработкой обрабатываемый материал имеет пористую структуру, контакт между атомами очень мал. В процессе термической обработки расстояние между атомами уменьшается и происходит усадка обрабатываемой заготовки. Однако ее прочность увеличивается незаметно из наличия пор. Пористость материала позволяет увеличить скорость движения частиц и положительно влияет на скорость усадки. Начальный этап продолжается до достижения необходимой плотности частиц;
2. Промежуточный этап. В процессе уменьшения пор происходит их запекание и образование отдельных изолированных участков, которые располагаются как внутри зерен, так и по их границам. Плотность материала начинает расти, что приводит к увеличению прочности. Усадка материала обоснована пластическим течением зерен материала и объемной диффузией;
3. Конечный этап. В результате уменьшения свободной поверхности материала происходит окончательное уменьшение числа и размеров пор, и их дальнейшая ликвидация. За счет слияния происходит уменьшение поверхности пор при их неизменном объеме. С помощью собирательной рекристаллизации происходит уменьшение общей площади границы зерна. Именно такой процесс «залечивания» пор и называется спеканием.

Технологический процесс спекания

Преимущества вакуумных печей для спекания

Среди основных преимуществ вакуумных печей для спекания выделяют:

1. При термической обработке отсутствует окисление обрабатываемого материала, поэтому он не теряет атомы углерода;
2. При процедуре спекания практически отсутствует коробление;
3. Вакуумная печь для спекания легко встраивается практически в любую технологическую схему промышленного оборудования;
4. Имеется возможность быстро сменить режим термической обработки;
5. Снижаются временные затраты на термическую и химическую обработку;
6. Корпус печи не подвергается нагреву;
7. Низкие показатели энергетических затрат на обработку материалов;
8. Отдельные модели вакуумных печей для спекания могут выполнять функции агрегатов для отжига и нормализации;
9. Простота в обслуживании и техническом ремонте;
10. Высокая степень автоматизации технологического процесса при достаточной простоте протекания технологического процесса.

Преимущества вакуумных печей для спекания

Недостатки вакуумных печей для спекания

1. Высокая стоимость агрегата. Это объясняется тем, что для изготовления печи используются дорогостоящие материалы. Так, для изготовления рабочей камеры, различных вставок и нагревательного элемента чаще всего используется молибден и вольфрам. В некоторых моделях вакуумных печей для спекания молибден и вольфрам заменяется на более доступный кремний или алюминий;
2. Технологические линии с использованием вакуумных печей требуют установки дополнительного оборудования – вакуумного насоса, сосудов для хранения газов, промежуточных контейнеров. Это приводит к дополнительным затратам на покупку вспомогательного оборудования и его техническое обслуживание;
3. Для работы вакуумной печи для спекания применяется сжиженный азот. Это приводит к затратам на его приобретение и очистку, ведь для работы технологической линии используется азот чистой 99,99%;
4. В вакуумных печах для спекания отсутствует бак для водяной закалки. Это делает невозможным процесс термической обработки низколегированных и низкоуглеродистых сталей. Остальные материалы перед термообработкой в печи необходимо высушить. В отдельных случаях материал необходимо подвергнуть предварительной закалке.

Указанные недостатки вакуумных печей для спекания на больших промышленных объектах при постоянно загрузке оборудования окупаются за счет низких затрат электрической энергии и высоких показателей термической обработки заготовок. Целесообразность использования вакуумных печей для сжигания на малых производствах устанавливается точными экономическими расчетами.

Применение печей вакуумных

В промышленности очень распространена процедура спекания различных материалов. В строительстве с помощью вакуумных печей для спекания обрабатываются керамические изделия, порошки тугоплавкого металла, твердотельные сплавы с целью придания им необходимых эксплуатационных свойств. Наибольшую потребность в вакуумных печах для спекания испытывает металлургическая промышленность. Печи используют для старения, закалки и отпуска сплавов различных металлов – бронзы, стали, магния и других. Лабораторные вакуумные печи используются в научных целях для проведения различных испытаний заготовок и деталей.

Применение печей вакуумных

Технические характеристики

При выборе конкретной модели вакуумной печи для спекания в расчет берутся ее технические характеристики. Основной рабочий показатель, который характеризует вакуумную печь для спекания – производительность. Современные модели обладают показателем мощности от 3 кВт до 20 кВт. Несмотря на важность этого значения, показатель при термическом воздействии оказывает минимальное влияние на качество конечного результата и эффективность работы. Мощность печи увеличивается с увеличением габаритных размеров.

Технические характеристики