Введение

Вакуумная печь – это тип печи, в которой обрабатываемый продукт находится в вакууме в процессе обработки. Отсутствие воздуха или других газов предотвращает окисление, потерю тепла продуктом посредством конвекции и устраняет источник загрязнения. Это позволяет нагревать материалы (обычно металлы и керамику) до температур до 3000 °C (5432 °F) для определенных материалов. Максимальные температуры печи и уровни вакуума зависят от температур плавления и давлений паров нагреваемых материалов. Вакуумные печи используются для проведения процессов, таких как отжиг, пайка, спекание и термообработка с высокой стабильностью и минимальным загрязнением. Характеристики вакуумной печи:

Равномерная температура в заданном диапазоне. Коммерчески доступные вакуумные системы могут достигать уровней вакуума, настолько низких, насколько это возможно. Температура может контролироваться в нагреваемой зоне, обычно окруженной тепловой защитой или изоляцией. Низкое загрязнение продукта углеродом, кислородом и другими газами. Вакуумные насосные системы удаляют низкотемпературные продукты, выделяющиеся из материалов в процессе нагрева, что обеспечивает более высокую чистоту конечного продукта. Быстрое охлаждение (закалка) продукта может использоваться для сокращения времени производственного цикла. Процесс может управляться компьютером для обеспечения воспроизводимости. Нагрев металлов до высоких температур на открытом воздухе обычно вызывает быстрое окисление, что нежелательно. Вакуумная печь удаляет кислород и предотвращает это. Инертный газ, такой как аргон, часто используется для быстрого охлаждения обработанных металлов до неметаллургических температур (ниже) после завершения необходимого процесса в печи. Этот инертный газ может быть сжат до давления в два раза превышающего атмосферное или более, затем циркулировать через горячую зону для поглощения тепла, прежде чем пройти через теплообменник для его отвода. Этот процесс продолжается до достижения желаемой температуры.

Общее применение

Вакуумные печи используются в широком спектре применений как в производственной промышленности, так и в исследовательских лабораториях. Например, вакуумная печь с низкой температурой может использоваться для сушки биомассы гораздо эффективнее, чем сушка без вакуума. Аналогично, микроволновая вакуумная сушка показала потенциал для сушки продуктов, таких как клюква. При температурах ниже 1200 °C вакуумная печь обычно используется для термической обработки стальных сплавов. Многие стандартные процессы термической обработки включают закалку и отпуск стальной детали для придания ей прочности и вязкости в процессе эксплуатации. Закалка включает нагрев стали до заданной температуры, а затем быстрое охлаждение в воде, масле или подходящей среде. Другим применением вакуумных печей является вакуумная карбуризация, также известная как карбуризация при низком давлении или LPC. В этом процессе газ (например, ацетилен) подается в горячую зону в виде частичного давления при температурах, обычно в диапазоне. Газ диссоциирует на составляющие элементы (в данном случае углерод и водород). Затем углерод диффундирует в поверхностный слой детали. Эта операция обычно повторяется с изменением продолжительности подачи газа и времени диффузии. После того, как заготовка правильно "науглерожена", металл охлаждается с использованием масла или газа высокого давления (HPGQ). Для HPGQ обычно используется азот или, для более быстрого охлаждения, гелий. Этот процесс также известен как поверхностное упрочнение. Другим применением вакуумных печей при низких температурах является удаление связующего, процесс удаления связующих веществ. Тепло подается в вакууме в герметичной камере, что приводит к плавлению или испарению связующего вещества из материала. Связующее вещество удаляется откачивающим насосом и собирается или очищается в последующем контуре. Материал с более высокой температурой плавления остается в очищенном состоянии и может быть подвергнут дальнейшей обработке. Вакуумные печи, способные работать при температурах выше 1200 °C, используются в различных отраслях промышленности, таких как электроника, медицина, выращивание кристаллов, энергетика и производство искусственных драгоценных камней. Обработка высокотемпературных материалов, как металлических, так и неметаллических, в вакуумной среде позволяет проводить отжиг, пайку, очистку, спекание и другие процессы контролируемым образом.