Вакуумные печи применяются для термообработки металла в процессе производства. Агрегаты этого типа бывают разных видов, но их устройство и принцип работы очень похожи. Такие установки используются для пайки, отжига, закалки, цементации и других типов обработки металлических изделий. В результате металл приобретает улучшенные характеристики и приобретает лучший внешний вид.
Содержание:
Вакуумные индукционные печи
Вакуумная индукционная плавильная печь применяется для плавки металлов, очистки драгметаллов, а также при необходимости выполнения термообработки металлических заготовок. Принцип действия такой установки заключается в том, что происходит нагрева металл путем так называемых вихревых токов. Для их создания предусмотрен индуктор, состоящий из специальной катушки индуктивности, оснащенной несколькими проводами в виде витков. Они отличаются большим поперечным сечением.
Вакуумные индукционные печи
К индуктору подключают сеть питания с током переменного типа, который начинает создавать магнитное поле. Частота его сет постоянно меняется и пронизывает пространство внутри самого индуктора. Если в такое пространство (рабочую камеру) поместить тот или иной материал, то на него также начнут оказывать воздействие вихревые токи, будет выполняться интенсивный нагрев.
Есть вакуумные плавильные печи, в индукторе которых есть вода. В процессе работы агрегата она нагревается и закипает, это приводит к тому, что металл плавится. Печи этого типа бывают оснащены магнитопроводом или могут работать без него.
Материал изготовления и особенности конструкции
Термические вакуумные печи индукционного принципа действия выполняются из прочных материалов. Например, каркас должен быть изготовлен из листовой стали, в которой содержится совсем небольшое количество углерода. Толщина материала должна составлять от 3 до 7 мм. Под каркасом размещены специальные окна, для соединения с индуктором. Сам индуктор также расположен внутри стального корпуса разъемного типа. То есть в корпусе размещены магнитопровод (если он предполагается), футеровка или катушка.
Если в системе предусмотрен магнитопровод, то он должен быть изготовлен из специальных пластин толщиной 0,5 мм. Они выполняются из электротехнической стали. Каждая пластина изолирована от соседней, что позволяет значительно понизить вероятность потери вихревого тока.
Вакуумные водородные печи
Обработка металлов производится в так называемой восстановленной водородной атмосфере. Агрегаты этого типа обязательно должны быть дополнительно покрыты теплоизоляционными материалами и обладать устойчивостью к водороду. Как правило, корпус печи изготавливается из взрывозащищенного материала. При необходимости такие системы дополнительно оборудуются насосами для вакуумных печей и другими элементами, расширяющими функционал агрегатов.
Вакуумные водородные печи
В водородных печах предусмотрены 4 зоны, каждая из которых оснащена своим блоком управления. Он позволяет задавать более точные настройки и условия обработки материалов. В первой и второй зоне обычно поддерживается температура в пределах 300-900 °С. В третьем и четвертом отсеке выполняется нагрев до 1350 °С. Также в печи предусмотрена зона охлаждения, в которой установлена водяная рубашка.
В качестве нагревательных элементов используются спирали, изготовленные из особой молибденовой проволоки. Она наматывается на керамические трубки и размещается над и под муфелем. Также в водородных печах предусмотрены азотные завесы, которые монтируются на входе и на выходе. Они необходимы для того, чтобы удерживать газовые среды в пределах рабочей камеры печи.
Чтобы обеспечить безопасность в ходе высокотемпературной обработки (так как водород является взрывоопасным веществом), дополнительно используются свечи дожига.
Вакуумные дуговые печи
Вакуумные дуговые печи или сокращенно ВДП чаще всего используются при рафинирующем переплаве жаропрочных материалов, стали и многого другого. В таких агрегатах установлены расходуемые электроды. Между самим электродом и поверхностью металла создается и горит электрическая дуга. По мере плавки длина электрода сокращается, пока он почти полностью не расходуется. В ходе подобной обработки металл не загрязняется различными газами, примесями или частицами металла.
Вакуумные дуговые печи
Так как постоянно поддерживать параметры дуги в условиях вакуума сложно, то печи такого типа обычно питаются от постоянного тока. Температура дуги может меняться в зависимости от электрода, так как ток, идущий от дугового разряда, протекает через металл в расплавленном виде. Рациональнее всего поддерживать дугу в пределах 20-50 мм. Если увеличить этот параметр, то подобное может спровоцировать переброс дуги на поверхность кристаллизатора, охлаждаемого водой. То есть существует риск взрыва. Поэтому применять такие установки необходимо строго в соответствии с эксплуатационными инструкциями.