Вакуумные печи для термообработки металлов

• закалка;
• отпуск;
• отжиг;
• старение;
• цементация;
• азотирование.

В зависимости от целей и задач, данные процессы позволяют повысить прочностные и эксплуатационные характеристики, повысить живучесть материалов. 

При традиционных подходах к термообработке в атмосфере с использованием расплавленных солей или защитных газов, на поверхностях деталей происходит окисление наружного слоя, что влечет за собой ухудшение внешнего вида деталей, а также может приводить к деформации из-за неравномерности нагрева и охлаждения. В результате возникает необходимость в дополнительной финишной обработке, что сказывается на скорости и стоимости производственного процесса. 

Применение вакуума как отдельно, так и совместно с высокочистыми газами, обеспечивает низкое содержание кислорода в рабочем пространстве печи и предотвращает окалинообразование, а равномерность нагрева и охлаждения позволяет минимизировать деформации детали в ходе термической обработки. 

Таким образом, вакуумная термообработка позволяет обрабатывать детали с высокими требованиями к точности геометрических размеров без последующей механической обработки. 

1. Повышение уровня производства 


• Отсутствие выделения CO2 и токсичных или воспламеняющихся газов вследствие применения инертных защитных газов. 
• Повышение эффективности производства – рациональное использование пространства цеха, нет необходимости в предварительной подготовке оборудования и поддержания на холостом ходу в периоды ожидания, быстрый выход на рабочие режимы. 
• Улучшение условий труда обслуживающего персонала – отсутствие угрозы взрыва и открытого пламени, вредных выделений, охлаждаемые стенки оборудования снижают вероятность получения ожогов, доступность узлов оборудования для проведения регламентных работ. 
• Отсутствие дополнительного оборудования – специализированных систем контроля уровня CO в помещении, мер по отводу и очистке выхлопных газов, специализированного противопожарного оборудования и систем углекислотного пожаротушения для маслобаков, герметичности пола или дополнительных приемных баков на случай аварии. 
• Снижение затрат на содержание и облуживание – снимается необходимость в сложных моечных системах и очистке воды, моющих средствах*, минимальные теплопотери, высокая энергоэффективность. 
2. Повышение качества продукции 


• Контроль интенсивности закалки. 
• Пониженное коробление деталей, хорошая однородность закалки. 
• Отсутствует поверхностное окисление и обезуглероживание поверхности. 
• Детали чистые, сухие, товарный вид продукции не снижается*. 
• Снижение человеческого фактора за счет полной автоматизации процесса. 

* Кроме технологии закалки в масло. 

Описание технологического процесса

В зависимости от размеров деталей и объемов производства, варьируется конструкция печей. Для загрузки деталей могут применяться как механизмы производственного участка Заказчика, так и поставляемые с термическим оборудованием специализированные вилочные погрузчики: ручные или полностью механизированные с электроприводом перемещения и подъема. После загрузки садки в печь, на первом этапе происходит процесс вакуумирования согласно выставленным параметрам в системе управления. После этого происходит напуск защитного или рабочего газа и поступает команда подачи питания на нагреватели. Если использовать функцию конвекционного нагрева, разогрев деталей происходит быстро и равномерно. После достижения рабочих параметров и отработки необходимого режима термообработки производится охлаждение садки и разгерметизация. В зависимости от задачи и конструктивного исполнения оборудования, охлаждение может происходит с большой скоростью в среде защитных газов (закалка в газе) или с небольшими скоростями (отжиг или отпуск). После завершения цикла производится выгрузка деталей для последующих технологических процессов. В случае выполнения процесса вакуумной закалки в масло, детали необходимо очищать в специализированных машинах, обеспечивающих высокое качество мойки, а также экологичность производства за счет применения рециркуляции моющих составов. 

Камера нагрева;

Цилиндрический внешний корпус печи с двойными стенками рубашки водяного охлаждения, как правило, изготовлен из углеродистой стали с защитой от коррозии. В случае производственной необходимости стенки могут быть выполнены частично или полностью из нержавеющей стали или молибдена. Передняя и задняя дверь могут быть оснащены окнами наблюдения. Графитовые изоляционные слои установлены в цилиндрической камере, которая закреплена на раме. Многослойная изоляция состоит из графитовых и CFC волокон. Нагревательные элементы в камере равномерно распределены для обеспечения быстрого и равномерного нагрева. Изоляционные части изготовлены из высокочистого Al2O3. Фронтальная дверь обеспечивает герметизацию системы. 

Система откачки 

Вакуумная система в стандартном варианте состоит из двухступенчатого модуля откачки на базе пластинчато-роторного насоса с циркуляционной смазкой и насоса типа Рутс, а также пневматических клапанов, системы контроля вакуума и пр. В качестве опции возможна установка высоковакуумного диффузионного насоса. Данная опция особенно необходима при обработке высокоактивных металлов, таких как титан. 

Автоматическая система управления 

Поставляемое оборудование оснащается современными системами управления и контроля, построенными на базе программируемого логического контроллера (ПЛК или PLC) и состоящих из двух частей: управление нагревом и вспомогательными процессами, управление механической частью. В зависимости от пожелания и требований заказчика система управления может быть построена на базе оборудования Siemens, Omron или бюджетных аналогов. 

Система обеспечивает: 

1. Выбор режима управления – автоматический или ручной режим;
2. Программное регулирование температуры;
3. Аварийные блокировки (избыточное давление, перегрев и пр.).

Система имеет электронный самописец, который регистрирует параметры технологического процесса в основной камере, температуру масла, уровень вакуума и пр. Эти данные выводятся в процессе обработки, а также доступны для последующего анализа. 

В системе используется программируемый контроллер, который обеспечивает автоматическое управление механическими элементами (перемещение, насос, клапана, погрузка, выгрузка), технологическим процессом термообработки и вспомогательными системами печи. 

Система может быть оснащена жидкокристаллическим сенсорным дисплеем, с которого осуществляется управление печью, промышленным компьютером или аналоговыми средствами. 

Система блокировок настроена на контроль следующих параметров: давление воды, превышение избыточного давления, низкий уровень вакуума, перегрев, перегрузка двигателей вакуумных насосов, перегрузка двигателя конвекционного вентилятора. 

Система водяного охлаждения

Печь имеет водяное охлаждение камер печи, двери, вакуумной системы. По умолчанию оборудование поставляется в полностью готовом для подключения с цеховой системой оборотного водоснабжения виде. Если предприятие-заказчик обладает современной системой оборотного водоснабжения с «чистой и мягкой» водой, удовлетворяющей условиям эксплуатации печи, то в таком случае есть возможность сэкономить определенный объем средств при закупке. 

В случае, если существующие линии технического водоснабжения находятся в плачевном состоянии или планируется создание нового производственного участка, ЭРСТВАК предлагает в качестве опции автономные двухконтурные системы охлаждения с подходящей по производительности тепловой мощностью. Также данная опция рекомендуется для продления срока службы печи и оборудования и снижения расходов на последующее обслуживание. 

Пневматическая система

Система обеспечивает работу всех пневматических компонентов печи: управляющая и регулирующая арматура, система аварийного водяного охлаждения. 

В процессе работы печи (в особенности печей закалки в газ) требуется большой объем рабочих газов. Для обеспечения стабильной работы печи и ее компонентов ООО «ЭРСТВАК» предлагает в качестве опции баки-ресиверы надлежащей емкости для хранения рабочих газов.