Насосы для термообработки

 

Чтобы успешно обрабатывать составные части в вакуумной печи, необходимо создать атмосферу, окружающую работу, и контролировать ее. В целом, приложения, выполняемые в вакуумных печах, можно разделить на пять основных категорий:

  1. Процессы, которые могут быть выполнены только в вакууме;

  2. Процессы, которые могут быть лучше выполнены в вакууме с металлургической точки зрения;

  3. Процессы, которые могут быть лучше реализованы в вакууме с экономической точки зрения;

  4. Процессы, которые могут быть лучше выполнены в вакууме с точки зрения отделки поверхности;

  5. Процессы, которые могут быть лучше выполнены в вакууме с экологической точки зрения.

Насосы для термообработки

Принципиальным отличием вакуумной термообработки от всех других форм термической обработки является отсутствие или, возможно, лучше сказать, точный контроль поверхностных реакций. Кроме того, вакуумная обработка может удалять загрязняющие вещества и при определенных обстоятельствах дегазировать или преобразовывать оксиды, обнаруженные на поверхности материала.

Области применения насосов для термообработки

Типичные области применения вакуума включают промышленность, пищевую промышленность и упаковку, нанесение покрытий, аналитические и медицинские технологии, солнечную энергию, полупроводниковые технологии, а также исследования и разработки. В промышленности по термообработке типичные процессы включают:

  • пайка;

  • закалка;

  • отжиг;

  • цементация (например, науглероживание, азотирование);

  • спекание;

  • отпуск;

  • специальные процессы (например, дегазация, диффузионное соединение).

Скачать подборку оборудования для термообработки

Как правильно выбрать уровень вакуума для термообработки

Чтобы создать вакуум внутри вакуумной печи, необходимо удалить молекулы воздуха и других газов, которые присутствуют внутри, с помощью вакуумного насоса. Требуемый уровень вакуума (таблица 1) соответствует требованиям, предъявляемым к выполняемому применению. Чем больше молекул удаляется из сосуда, тем лучше вакуум. Качество вакуума описывается степенью снижения плотности газа, то есть давления газа. В области термообработки обычно проходят процессы в условиях низкого, среднего, высокого (и в некоторых редких случаях сверхвысокого) вакуума (таблица 1). Большинство применений обрабатывается в диапазоне высокого вакуума. 

 

Таблица 1 - Классификация вакуума 

Классификация вакуума

Примечания:

[1] Единицей измерения давления в системе СИ является Паскаль (1 Па = 1 Н м-2).

[2] Стандартное атмосферное давление в 1 атмосферу составляет 101 325 Па или 1013 мбар (1 бар =105 Па).

[3] Стандартное атмосферное давление в 1 атмосферу составляет 760 Торр (1 Торр = 133,3 Па).

Вакуумный резервуар и насосы (например, механические, бустерные, диффузионные или турбомолекулярные, удерживающие) вместе с соответствующими трубопроводными коллекторами, клапанами (механический насос, высоковакуумная изоляция, вакуумный выпуск), оборудованием для измерения вакуума (т.е. калибровки) (счетчики молекул) и ловушками составляют стандартную вакуумную систему.

Как выбрать вакуумный насос для термообработки

Выбор подходящей вакуумной насосной системы в значительной степени зависит от области применения и осложняется широким спектром эксплуатационных, технологических и аппаратных проблем. Во многих случаях печь и насосная система уже существуют, и у нас нет иного выбора, кроме как работать при заданном уровне вакуума. Независимо от этого, каждая система должна соответствовать определенному набору требований, которые налагаются технологическими и производственными требованиями. Эти требования в конечном счете определяют размер и тип насосов, необходимых для успешной работы системы.

Вакуумный насос

К числу технологических переменных, которые следует знать, прежде чем пытаться определить размер или выбрать насосную систему, относятся внутренний объем вакуумного сосуда и компонентов, требуемое время и давление, а также объем газа, который необходимо откачать.

Насосные системы вакуумных печей обычно состоят из различных подсистем, а именно: форвакуумного насоса, бустерного вакуумного насоса и диффузионного насоса. Эти насосы относятся к категориям механических насосов и диффузионных (паровых) насосов. В частности:

  • Форвакуумные насосы (т.е. механические насосы и воздуходувки) используются на начальной стадии откачки вакуумной печи от атмосферного давления до промежуточного уровня вакуумного давления. Во многих процессах термообработки один или оба насоса этого типа подходят для конкретного применения.

  • Диффузионные насосы используются, когда необходимо создать давление в системе, меньшее, чем давление, обычно создаваемое только механическим насосом и бустерным комплексом.

Вакуумные насосы следует запускать (и останавливать) в определенной последовательности. Настоятельно рекомендуется иметь определенную последовательность запуска насоса и процедуру откачки воздуха из камеры.

Преимущества использования вакуумного насоса в вакуумной печи

Эффекты обработки компонентов в вакууме заключаются в следующем: 

  • в области среднего и высокого вакуума парциальное давление остаточного воздуха (т.е. кислорода и водяного пара) в печи значительно снижается и обеспечивает среду для обработки компонентов с незначительным поверхностным окислением или вообще без него и 

  • разложение существующие оксиды на поверхности компонентов могут образовываться в зависимости от температуры и типа материала.

Способы повышения эффективности откачки вакуумного насоса

Способы повышения эффективности откачки вакуумного насоса

Важно иметь абсолютно герметичную вакуумную камеру, дверцы, проходы и проходные отверстия. Для критически важных применений, таких как обработка суперсплавов или химически активных металлов, скорость утечки менее 5 микрон/час обязательна. При обычном вакуумировании скорость утечки не должна превышать 10-20 мкм/час. Даже незначительная утечка воздуха или воды приведет к перегрузке вакуумных насосов и повышению уровня вакуума. Поэтому необходимо уделять должное внимание всей вакуумной системе, и решающее значение имеет обнаружение утечек во всех соединениях, сварных швах, уплотнениях, клапанах и насосах, а также в самом сосуде.

Важным соображением при эксплуатации является ограничение времени, в течение которого камера печи подвергается воздействию комнатного воздуха, либо во время загрузки/разгрузки, либо когда установка не работает. Воздействие влажности (водяного пара) часто разрушительно действует на насосную систему, снижая ее эффективность и создавая в насосе смесь масла и воды, которая требует газобалласт для насоса. Когда вакуумные печи не используются, их следует откачивать до нескольких сотен микрон, а затем изолировать от насосной установки.

Наконец, влагу, попавшую в горячую зону или пучки труб теплообменника (если она внутренняя), чрезвычайно трудно устранить одной откачкой. Часто обратная заливка азотом или, если таковой имеется, аргоном помогает свести к минимуму этот эффект.

Скорость перекачки относится к объемному расходу насоса на входе, часто измеряемому в объеме в единицу времени. Пропускная способность относится к скорости перекачки, умноженной на давление газа на входе, и измеряется в единицах давление-объем/единица времени. При постоянной температуре пропускная способность пропорциональна количеству молекул, перекачиваемых в единицу времени, и, следовательно, массовому расходу насоса.

P.S. Понимание ваших требований к применению является важным первым шагом в выборе правильной вакуумной насосной системы. Помните, что больше не обязательно означает лучше, и выбор правильного сочетания скорости откачки, эффективности и производительности - все это важно. 

 

Наш блог

Мы всегда рады поделиться с вами всем, что происходит в мире вакуума.

Популярные разделы

Помогу подобрать оборудование под ваши нужды прямо сейчас!
  8 (800) 222-58-50   vacuum-trade@mail.ru
Навигация