Вакуумная печь азотирования предназначена для осуществления на наружной поверхности обрабатываемого агрегата процесса диффундирования азота. Это позволяет добиться упрочнения наружного слоя низколегированной и низкоуглеродистой стали, а также алюминиевых, молибденовых и титановых сплавов.
Содержание
- Технологический процесс азотирования
- Конструкция печи вакуумной для азотирования
- Особенности вакуумной печи азотирования
- Управление рабочим процессом
- Применение вакуумной печи азотирования
Технологический процесс азотирования
Технологический процесс азотирования в вакуумной печи состоит из четырех этапов:
- Очищение поверхности обрабатываемого изделия. На данном этапе происходит предварительный нагрев и вакуумирование рабочей зоны печи, после чего в нее под низким давлением подается аммиак;
- Насыщение поверхности. После наполнения рабочей зоны аммиаком под низким давлением происходит ее наполнение аммиаком под высоким давлением;
- Диффузия атомов. На третьем этапе в глубине обрабатываемого изделия происходит диффузия атомов. При этом, в зависимости от необходимой глубины насыщения атомов, постепенно снижается давление аммиака в рабочей зоне. Во время диффузии расход аммиака практически нулевой;
- Охлаждение изделия. Для этого в рабочую камеру под высоким давлением подается защитный газ. При таком технологическом процессе существенно быстрее происходит насыщение поверхности изделия атомами азота. Сам процесс охлаждения осуществляется в ускоренном режиме, что позволяет не только существенно сократить время азотирования, но и предотвратить образование хрупкого поверхностного слоя при дальнейшем отпуске.
Технологический процесс азотирования
Конструкция печи вакуумной для азотирования
Конструкция вакуумной печи азотирования представляет собой сочетание следующих конструктивных элементов:
- Корпус. Чаще всего выполняется из листов стали в виде шестигранника. Снаружи корпус может быть обшит декоративной панелью;
- Муфель. Выполнен из никелевой жаропрочной стали в виде цилиндра. Дно муфеля выполняется в виде эллипса. Во внутренней части муфеля располагается экран, образующий поток тепла, и подставка, которая предназначена для вывода дна муфеля в горизонтальную плоскость. По опорному фланцу муфель подвешивается к корпусу печи;
- Крышка муфеля. Располагается сверху муфеля и плотно его прикрывает. С помощью электромеханического привода происходит ее опускание и подъем. В центре крышки муфеля располагается ось вентилятора, который предназначен для принудительной циркуляции печной атмосферы. Для подачи азота и аммиака в крышке имеется несколько патрубков, а также свеча и взрывной клапан. При поджатии крышки муфеля к фланцу производится их уплотнение через силиконовый уплотнитель;
- Теплоизоляция. Днище вакуумной печи азотирования выкладывается легковесным огнеупорным кирпичом. Крышка муфеля и каркас футеруются изнутри с помощью слоя волокнистой изоляции;
- Нагреватель. Температура внутри рабочей зоны вакуумной печи создается путем конвекции и излучения, которые создаются от электронагревательного элемента. Электронагревательный элемент располагается вдоль стенки шахты. Изготавливается из жаропрочной проволоки;
- Регулятор технологического процесса. Представляет собой теристорную пару, управление которой происходит от микропроцессора. Во время работы вакуумной печи происходит съем ее рабочих показателей и регистрация их на электронном или бумажном носителе. С помощью регулятора имеется возможность проводить блокировки возможных аварий;
- Система принудительного охлаждения;
- Система подачи газа;
- Система контроля атмосферы в рабочей зоне печи.
Большинство современных вакуумных печей азотирования представляют собой легкособираемый модуль. В шкафах управления монтируется необходимое регулирующее и силовое оборудование. Для удобства ведения технологического процесса установка вакуумной печи производится в колодец (приямок).
Конструкция печи вакуумной для азотирования
Особенности вакуумной печи азотирования
Вакуумные печи азотирования имеют следующие отличительные особенности:
- Горизонтальный способ загрузки обрабатываемого материала;
- Высокий уровень контроля температурного режима;
- Быстрый процесс охлаждения;
- Простота эксплуатации при высокой степени автоматизации;
- Простота в эксплуатации и техническом ремонте;
- Высокий уровень проникновения тепла. Тепло в поверхностном слое заготовки держится до 10 часов;
- Высокая твердость поверхности печи;
- Низкие затраты энергии на термическую обработку заготовки;
- Снижение затрат на обслуживание за счет высоких теплоизоляционных свойств и герметичности;
- Благодаря технологии низкого вакуума теплоноситель равномерно распределяется по всему объему рабочей камеры;
- Стабильный процесс азотирования благодаря однородной атмосфере внутри рабочей камеры;
- Низкая ломкость.
Особенности вакуумной печи азотирования
Управление рабочим процессом
Управление рабочим процессом в вакуумной печи азотирования происходит благодаря современному контроллеру, который обеспечивает безопасность всех технологических процессов, проведение диагностирования возникающих ошибок и возможных аварий. Для азотирования различных сплавов используются различные программы, которые поддерживают в рабочей камере заданные показатели температуры и давления. За счет этого обеспечиваются заданные требования к прочности защитного слоя.
Имеется возможность сохранить необходимые программы в памяти контроллера, которые в дальнейшем используются для аналогичных заготовок. Контроллер позволяет сохранить настройки для конкретных материалов и отобразить их при необходимости на экране либо бумажном носителе. Дополнительно некоторые модели вакуумных печей азотирования оснащаются функцией удаленного мониторинга и диагностики технологических процессов, которые проводятся в печи, со стороны изготовителя оборудования.
Управление рабочим процессом
Применение вакуумной печи азотирования
Чаще всего вакуумные печи азотирования применяются в промышленности при производстве зубчатых колес и шестерней, распределительных и коленчатых валов, кулачковых механизмов, клапанов, шнековых механизмов, инструментов, которые используются в литейных цехах, кованых и штампованных деталей, деталей, используемых в огнестрельном оружии, автомобильных инжекторов, а также деталей, изготавливаемых с применением пресс-форм.
Универсальные вакуумные печи азотирования могут использоваться для проведения других технологических операций.
Применение вакуумной печи азотирования