Вакуумные печи 

Вакуумные установки нужны для того, чтобы проводить термообработку в условиях безвоздушного пространства или в том случае, если нельзя допустить окисления металлов. 

Печи вакуумные: их назначение и преимущества 


Вакуумная печь – это универсальное устройство, благодаря которому можно совершать любые термические операции с металлом: цементацию, закаливание, отпуск, плазменное нитрирование, газовое цианирование, карбонитрацию, спекание металлических порошков и керамики, вакуумную пайку. 


Преимущества вакуумной обработки 


У обработки металла с помощью вакуумной печи очень много плюсов: 

• изменение параметров и коробление при таком способе будут наименьшими; 

• качество обработанных материалов получается стабильным; 

• все детали имеют гладкую блестящую поверхность после обработки; 

• строго контролируется и фиксируется качество полученных результатов; 

• достигается оптимальный уровень твердости металлов. 


Эти и ряд других преимуществ делают вакуумные печи одними из основных устройств в работе с металлом. 


Индукционные печи 


Такая разновидность печей необходима для работы с черным металлом. По принципам электродинамики в них происходят процессы, позволяющие постоянно перемешивать расплав одновременно с сильным теплообменом. Электродинамические свойства позволяют распределять и поддерживать постоянную температуру всего расплава, при этом, по сравнению с другими устройствами, в индукционных печах гарантируется уменьшение угара. Лучшими качествами обладают индукционные печи, работающие в условиях вакуума, по сравнению с дуговыми. 


Однако самый главный их плюс – возможность аккумулировать и сохранять тепло в центре вещества плавки – при выполнении работ по точному литью становится одним из их основных недостатков. Это происходит из-за того, что нагреваются компоненты с низкой теплопроводностью, а сами вещества получают невысокую температуру, из-за чего невозможно достичь полного рафинирования (очистки) металлов. Именно по этой причине чаще всего применяют такие печи в специальных цехах. 


Дуговые печи 


Для плавки стальных сплавов в безвоздушном пространстве с помощью энергии, вырабатываемой электрической дугой, применяют вакуумные дуговые устройства. Они нужны для того, чтобы плавить металлические слитки и для выполнения формового литья из разных видов стали с помощью гарнисажной плавки. 


Классификация 


Дуговые вакуумные печи по принципу действия подразделяются на несколько видов: со сменным и постоянным электродом. 


Печи со сменным электродом 


Такой электрод выполняется из вещества, сходного по структуре с самим металлом, поэтому в процессе термообработки происходит его переплавка. При подаче тока образуется электрическая дуга, которая соединяет затравку и электрод. Из-за подачи высвобождаемого тепла электрод плавится, а расплавленный металл концентрируется на кристаллизаторе, а при гарнисажной плавке – на тигле. 


Принцип работы печи с постоянным электродом 


В отличие от сменного электрода, постоянный электрод изготавливают из графита(их еще называют графитированные электроды) или вольфрама. При его применении в зону плавки поставляют твердую шихтовую смесь. Высокая мощность дуги гарантирует получение в итоге идеально ровной цельной структуры металла. 


Если в дуговых печах применяется охлаждающий катализатор, то металл, который получается на выходе, обладает высокими механическими характеристиками и минимальным уровнем добавок и примесей. 

Когда несколько разновидностей стали плавятся в дуговой вакуумной печи, в металле очень сильно уменьшается количество инородных примесей, при этом полностью удаляются значительные включения. В итоге после термообработки получается металл, обладающий высоким коэффициентом прочности, очень вязкий и пластичный при воздействии температур широкого диапазона. 


Благодаря мощности электродуги в такой печи во время плавки поддерживается постоянный уровень гарнисажа. В состав печи входит стол для центробежного агрегата, на нем располагают специальные формы и шаблоны (обычно их изготавливают из графита или магнезита). В них собирается расплавленный металл. Обработанные таким способом в дуговой печи титановые отливки имеют отличные механические параметры. 


Подобные методы плавки в вакуумных печах применяется для получения нужных деталей из железа, никеля, меди и других металлов. Они требуются для электровакуумной промышленности, эти процессы необходимы для защиты от коррозии и для термообработки тугоплавких металлов. 


Принцип работы такого устройства заключается в следующем. В печь загружается нужный объем исходного металла, внутри нее создается высокое сопротивление. Далее при повышении температуры и плавлении металла нужно размеренно удалять газы, которые выделяет металл. В этом состоянии металл должен находиться довольно долгое время, пока не выйдут все газы и не прекратятся химические реакции. Потом он поступает в вакуумную камеру изложницы. При использовании этого метода в металле образуется минимальное количество усадочных полостей. Важно при этом использование тигля из подходящих материалов, так как в процессе нагревания в нем могут проходить химические процессы, влияющие на качество конечного продукта. Сейчас рассматриваются проекты таких печей, которые смогут работать с помощью переменного тока.