Вакуумная водородная печь – это агрегат, предназначенный для проведения термообработки под вакуумом при взаимодействии с водородом. За счет применения токов малого значения использование водородных печей позволяет снизить энергозатраты на термическую обработку. При этом сохраняются высокие значения напряжения.
Содержание
- Принцип работы водородной печи
- Устройство водородной печи
- Типы водородных печей
- Водородная печь для отжига
- Водородная печь для спекания
Принцип работы водородной печи
Работа вакуумной водородной печи происходит в разряженной среде, за счет чего в рабочей камере печи за короткий период времени создается максимальное значение температуры. Электрический разряд взаимодействует со смесью газов. Обрабатываемая заготовка помещается в устройство загрузки, с помощью которого перемещается в рабочую камеру печи. Внутри рабочей зоны располагается футерованный стенд. В отдельных моделях рабочая камера оснащается двумя и более футерованными стендами. В таком случае стенды с деталями перемещаются от приема к выгрузке. По бокам рабочей камеры равномерно располагается нагревательный элемент. Тепловая энергия от нагревательного элемента осуществляет нагрев заготовки. После выдержки под воздействием высоких температур заготовка выгружается и подвергается дальнейшему отпуску либо охлаждению.
Водородные печи работают по прямому либо косвенному принципу. В первом случае на заготовку прямым образом действует тепловая энергия от нагревателя. Во втором случае нагрев заготовки происходит на расстоянии. При прямом принципе действия заготовка подвергается негативному воздействию повышенной температуры. Для снятия негативных последствий заготовка подвергается дальнейшей обработке.
Принцип работы водородной печи
Устройство водородной печи
Главный элемент печи – водород. Именно он играет важную роль при термической обработке. Дополнительно в водородной печи используется аммиак, который способствует осуществлению непрерывности процесса. Такая особенность водородной печи позволяет использовать ее в технологических линиях с непрерывной работой. Для спекания и плавки металлов и сплавов именно водородная печь является лучшим вариантом для промышленности. Для термической обработки изделий из керамики и стекла водородные вакуумные печи применяются реже.
Вакуумная водородная печь представляет собой конструкцию, состоящую из следующих элементов:
- Рабочая камера. Представляет собой цилиндрический колпак, где происходит термообработка;
- Передвижной подиум или подставка;
- Противоразрывной элемент;
- Газовая система. Обеспечивает дожиг водорода. Оснащается увлажнителем;
- Источник питания;
- Система управления;
- Система охлаждения.
Устройство водородной печи
Для ускорения производственного процесса на современные водородные печи устанавливается система автоматической подачи и выгрузки материала. При необходимости вакуумная водородная печь может быть выполнена во взрывозащищенном исполнении. Для выполнения задач конкретного производственного процесса вакуумные водородные печи могут оснащаться дополнительным оборудованием.
Типы водородных печей
Водородные вакуумные печи разделяются на муфельные и колпаковые. Водородные вакуумные печи муфельного типа необходимы для проведения насыщения, азотирования, цементирования. Эти операции приводят к образованию высокоуглеродистой структуры и получению высоких характеристик качества заготовки. На отдельных производствах водородные печи муфельного типа используют для плавки драгоценного металла, обжига керамических изделий, стерилизации санитарного и медицинского инструмента, сушки электронных плат, а также для выполнения других операций в условиях вакуума.
Благодаря наличию муфеля можно достичь положительного эффекта от термообработки и исключить повреждение структуры заготовки продуктами горения. Такие меры защиты приводят к повышенным затратам энергии, поэтому такой тип оборудования чаще всего используется в штучных цехах.
Водородные печи колпакового типа используются для термической обработки в среде водорода цветных и черных металлов. После проведения термической обработки заготовка имеет высокие качественные показатели благодаря отсутствию примесей и оксидов. При термической обработке металла могут возникать различные негативные реакции. Снизить их влияние на заготовку позволяет наличие водорода и проведение процесса термообработки в разряженной среде.
Водородные печи колпакового типа
Водородная вакуумная печь благодаря особенностям конструкции позволяет достигнуть плавного охлаждения заготовки после термической обработки.
Водородная печь для отжига
Водородная вакуумная печь для отжига необходима для обработки заготовок высокой температурой и дальнейшего охлаждения в спокойном режиме. Под действием высоких температур структура металла изменяется. Медленное охлаждение позволяет минимизировать дефекты, возникающие при изменении структуры. Тип отжига определяет вид водородной печи. При полном отжиге деталь нагревается до высоких температур и подвергается выдержке во времени, достаточном для изменения внутренней структуры металла. При неполном отжиге деталь нагревается до высоких температур и подвергается выдержке во времени, которого достаточно лишь для устранения поверхностных дефектов.
Конструкция водородной печи для отжига предусматривает конвейер, на который помещается заготовка и перемещается в рабочую зону печи, где происходит ее нагрев. Процесс происходит в непрерывном темпе. После термического воздействия деталь перемещается в зону охлаждения. Такая конструкция печи позволяет применять ее для термической обработки проката и листовых материалов. Для термообработки заготовок больших размеров печь не подходит, так как ее конструкция не позволит структуре металла полностью восстановиться.
Водородная печь для отжига
Нагрев рабочей камеры осуществляется с помощью резисторного электрического нагревателя, индукционного нагревателя либо с помощью жидкого, твердого или газообразного топлива. Защита обрабатываемого изделия от внешних воздействий обеспечивается качеством элементов конструкции, которые выполняются из жаропрочных материалов. Водородные печи для отжига металлических изделий отличаются высокими показателями температуры рабочей зоны.
Водородная печь для спекания
Водородная печь для спекания позволяет достичь высоких температур в рабочей зоне и достичь необходимых результатов термической обработки. Плотность материала на выходе очень высокая благодаря наличию водорода, которые взаимодействует с заготовкой в условиях разряжения. Сохранить нужный состав материала сложно за счет испарения в вакууме кобальта, поэтому на конечной стадии термообработке заготовка подвергается действию избыточного давления. Наличие в рабочей камере водорода позволяет сохранять исходное количество углерода в обрабатываемом материале.
Цикл работы водородной печи для спекания состоит из откачки воздуха, нагревания заготовки до рабочей температуры, ввода в рабочую зону небольшого количества водорода, выдержки изделия при заданном режиме работы, охлаждения до исходной температуры в умеренном темпе.
Водородная печь для спекания