Вакуумная печь — это тип печи , в которой продукт в печи окружен вакуумом во время обработки. Отсутствие воздуха или других газов предотвращает окисление , потерю тепла из продукта через конвекцию и устраняет источник загрязнения. Это позволяет печи нагревать материалы (обычно металлы и керамику) до температур до 3000 °C (5432 °F ) [1] с выбранными материалами. Максимальные температуры печи и уровни вакуума зависят от точек плавления и давления паров нагреваемых материалов. Вакуумные печи используются для выполнения таких процессов, как отжиг , пайка , спекание и термическая обработка с высокой консистенцией и низким уровнем загрязнения.
Характеристики вакуумной печи:
Нагрев металлов до высоких температур на открытом воздухе обычно вызывает быстрое окисление , что нежелательно. Вакуумная печь удаляет кислород и предотвращает это.
Инертный газ , такой как аргон , часто используется для быстрого охлаждения обработанных металлов до неметаллургических уровней (ниже 400 °F [200 °C]) после желаемого процесса в печи. [2] Этот инертный газ может быть сжат до двух атмосфер или более, затем циркулирует через зону горячей зоны для сбора тепла перед прохождением через теплообменник для отвода тепла. Этот процесс продолжается до тех пор, пока не будет достигнута желаемая температура.
Вакуумные печи используются в широком спектре приложений как в производственных отраслях, так и в исследовательских лабораториях. Например, низкотемпературная вакуумная печь может использоваться для сушки биомассы гораздо эффективнее, чем сушка в одиночку. [3] Аналогично, микроволновая вакуумная сушка показала потенциал для сушки таких продуктов, как клюква. [4] [5]
При температурах ниже 1200 °C для термообработки стальных сплавов обычно используется вакуумная печь. Многие общие применения термообработки включают закалку и отпуск стальной детали, чтобы сделать ее прочной и жесткой в процессе эксплуатации. Закалка включает нагрев стали до заданной температуры, а затем ее быстрое охлаждение в воде, масле или подходящей среде.
Еще одним применением вакуумных печей является вакуумная цементация, также известная как цементация при низком давлении или LPC. В этом процессе газ (например, ацетилен) вводится в качестве парциального давления в горячую зону при температурах, как правило, от 1600 до 1950 °F (от 870 до 1070 °C). Газ распадается на составляющие его элементы (в данном случае углерод и водород). Затем углерод диффундирует в поверхность детали. Эта функция обычно повторяется, варьируя продолжительность подачи газа и время диффузии. После того, как рабочая нагрузка должным образом «закалена», металл закаливается с использованием масла или газа высокого давления (HPGQ). Для HPGQ обычно используется азот или, для более быстрой закалки, гелий. Этот процесс также известен как закалка .
Другим низкотемпературным применением вакуумных печей является удаление связующих веществ, процесс удаления связующих веществ. Тепло подается под вакуумом в герметичной камере, расплавляя или испаряя связующее вещество из агрегата . Связующее вещество откачивается насосной системой и собирается или продувается ниже по потоку. Материал с более высокой температурой плавления остается в очищенном состоянии и может быть подвергнут дальнейшей обработке.
Вакуумные печи, способные достигать температур свыше 1200 °C, используются в различных отраслях промышленности, таких как электроника, медицина, выращивание кристаллов, энергетика и искусственные драгоценные камни. Обработка высокотемпературных материалов, как металлов, так и неметаллов, в вакуумной среде позволяет проводить отжиг , пайку , очистку , спекание и другие процессы контролируемым образом.