Приобретение вакуумной печи представляет собой крупное капиталовложение в оборудование, которое создает долгосрочные отношения с вашим партнером-поставщиком. Таким образом, выбор того, что покупать и у кого это покупать, требует тщательного планирования и значительных предварительных исследований. Вам нужно знать, когда и как будет применяться вакуумная технология, какие вопросы нужно задавать и какую информацию предоставить.
Процесс начинается с понимания ваших конкретных потребностей и постановки всех правильных вопросов. Ответьте себе на несколько вопросов
Что разумнее - модернизировать старое оборудование, приобрести новое или восстановленное? Что лучше - одна большая печь или две поменьше? Является ли групповое решение лучшим или непрерывный подход лучше?
Спросите себя, что должно делать оборудование, какая производительность должна быть достигнута (сейчас и в будущем) и какие спецификации или требования соответствия должны быть выполнены. Тип используемого материала (материалов), квалификация вашей рабочей силы, доступная (внутренняя и внешняя) поддержка и тип необходимых средств контроля и/или записей о качестве являются дополнительными факторами. Все это поможет определить, какой объем обучения и поддержки потребуется от вашего партнера-поставщика.
Параметры, влияющие на выбор вакуумной печи
Следующие факторы обычно влияют на конструкцию оборудования и представляют собой информацию, которой следует поделиться с потенциальными партнерами-поставщиками:
- Материал(ы), подлежащий обработке.
- Состояние сырья (например, химический состав, размер зерна, способность к отверждению, чистота, предварительная микроструктура).
- Последовательность производства (например, тип операций и возможность индуцированного стресса).
- Геометрия, масса и конструкция детали (например, тонкие и толстые сечения в непосредственной близости друг от друга, расположение сквозных и глухих отверстий, острые углы и т.д.).
- Требования к размерам.
- Требования к отделке поверхности.
- Технические характеристики (механические, металлургические, физические).
- Требования к рабочей нагрузке для термопары.
- Требования к документации.
- Устройство загрузки (размер, вес, плотность загрузки, способ крепления детали).
- Очистка (способ и степень), требуемый уровень чистоты.
- Требования к температуре (предварительный нагрев, аустенитизация, однородность).
- Скорость нарастания.
- Требования к парциальному давлению.
- Время при температуре.
- Производительность.
- Конкретные критерии применения процесса (например, пайка, газовая или масляная закалка).
- Дополнительные этапы термообработки (например, глубокая заморозка, отпуск, нанесение покрытия).
- Операции после термической обработки (например, нанесение покрытия, удаление заготовки, дробеструйная обработка).
- Тестирование и контроль качества/требования к обеспечению качества.
Виды вакуумных печей
Вакуумные печи бывают различных типов и размеров, включая горизонтальную и вертикальную ориентацию.
Вакуумные печи варьируются от небольших настольных лабораторных установок до больших печей, способных обрабатывать тонны материала одновременно. Первоначальные капитальные затраты и эксплуатационные расходы пропорциональны размеру.
Камера печи должна быть физически достаточно большой, чтобы выдерживать наибольшую нагрузку или обрабатываемую деталь (включая фиксацию). В идеале нагрузки должны быть равномерно распределены и разнесены, чтобы обеспечить лучистый нагрев и циркуляцию охлаждающей среды по всем поверхностям. В результате зона нагрева печи, возможно, потребуется немного больше, чем планировалось изначально. Поскольку изменение внутреннего объема вакуумной печи непрактично (а часто и невозможно), в процессе калибровки необходимо тщательно учитывать будущие потребности.
Основные характеристики вакуумной печи
Важный шаг в процессе после выбора базовой конфигурации печи и функций, необходимых для выполнения предполагаемого применения, а затем выбора опций для поддержки выбора. Четырьмя особенностями, общими для любой вакуумной печи, являются:
- Горячая зона: эффективная рабочая зона, конструкция и мощность очага, максимальная и минимальная рабочая температура, равномерность температуры, изоляция, изоляторы нагревательных элементов, охлаждающие сопла, система охлаждения (внутренний или внешний теплообменник) и т.д..
- Нагревательные элементы: материал, тип, конструкция, опора, измерители тока и напряжения, индикаторы замыкания на землю.
- Насосы: максимальный и рабочий уровень вакуума, влажные или сухие насосы, воздуходувки, диффузионные насосы, время простоя откачки до перехода в высокий вакуум, скорость утечки в печи.
- Элементы управления: тип источника питания, контроль, приборы для измерения температуры и регистрации, типы термопар печи и рабочей нагрузки.
Кроме того, дополнительные элементы: конструкция вакуумного сосуда и материалы конструкции, схема парциального давления, система водяного охлаждения, погрузчики, расширительные баки, конвективное отопление, сервисное обслуживание, запасные части и техническая поддержка - являются дополнительными факторами, которые необходимо оценить.
Как сделать правильный выбор насоса для вакуумной печи?!
Вакуумные насосы - это сердце вакуумной системы. Чтобы создать вакуум внутри закрытого контейнера или сосуда, необходимо удалить молекулы воздуха и других газов, которые находятся внутри, с помощью насоса.
Вакуумная система в основном состоит из:
- вакуумного сосуда;
- насоса: механического, бустерного, диффузионного;
- трубопроводных коллекторов;
- клапанов для: механического насоса, высоковакуумной изоляции, вакуумного выпуска;
- вакуумного измерительного оборудования;
- ловушки.
В то время как механические насосы способны работать против атмосферного противодавления, а бустерные насосы повышают скорость и уровень откачки, эти насосы теряют эффективность при падении давления в системе.
Для достижения чрезвычайно низких уровней давления (например, от 10-5 до 10-6 мбар или ниже) требуется использование диффузионных насосов. Для печей, использующих механические насосы (влажные или сухие), типичным является предельный вакуум в диапазоне от 5x10-2 мбар до 1x10-1 мбар. При добавлении нагнетательного (бустерного) насоса предельное давление упадет до диапазона 2x10-2 мбар, а скорость откачки значительно увеличится.
Для достижения этих различных уровней вакуума требуются различные вакуумные насосные системы. Основой любой из этих систем является объемный механический или форвакуумный насос. Форвакуумный насос, называется так потому, что он используется для создания низкого вакуума, и применяется для первоначальной откачки от атмосферного давления.
Механические насосы работают по принципу, согласно которому в начале цикла они забирают большой объем воздуха, сжимают его до небольшого объема, а затем выпускают во внешнюю атмосферу.
В “мокром” насосе тонкий слой или пленка масла создает фактическое уплотнение между движущимися частями. Газ выпускается под давлением на диск клапана на выходе.
Бустерный насос Рутс, или воздуходувка, представляет собой механический насос другого типа, который устанавливается последовательно с насосом для форвакуумной откачки и предназначен для “включения” или запуска при любом давлении от 20 до 50 мбар.
Он обеспечивает более высокие скорости в этом диапазоне давлений до 1x10-3 мбар. Для этого промежуточного диапазона давлений необходим бустерный насос, поскольку форвакуумный насос теряет эффективность, в то время как диффузионный (паровой) насос еще не начал достигать полной эффективности. Для систем, оснащенных диффузионными насосами, часто важно время простоя откачки до перехода в высокий вакуум, обычно оно составляет 10-15 минут.
Диффузионные насосы относятся к типу паровых насосов (без движущихся частей) и используются для достижения более низких давлений в системе, которые могут быть достигнуты только с помощью комбинации механического насоса и воздуходувки.
Диффузионный насос способен перекачивать газ с полной эффективностью при давлении на входе не более 8 x 10-2 мбар и давлении на выходе не более 3 x 10-1 мбар. Диффузионный насос не может работать независимо, для его работы требуется отдельный насос, чтобы снизить давление в камере до или ниже максимального давления на входе насоса, прежде чем он заработает. Кроме того, во время работы требуется отдельный или форвакуумный насос для поддержания давления нагнетания ниже максимально допустимого давления.
