ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Вакуумные электропечи из "Вакуумная техника и технология" Вакуумные электропечи получили широкое распространение в связи с возникновением таких отраслей промышленности, как атомная, ракетная и пр. Вакуумная плавка металлов и сплавов в печах позволяет значительно снизить содержание газов и количество неметаллических включений, обеспечить высокую однородность и плотность слитка за счет направленной кристаллизации жидкого металла, значительно улучшить физико-механические свойства металла. [c.17] По принципу устройства и назначения вакуумные электропечи делятся на следующие типы дуговые, индукционные, электроннолучевые и сопротивления. [c.17] Вакуумные дуговые печи используются для выплавки качественных сталей - нержавеющих, конструкционных, электротехнических, шарикоподшипниковых жаропрочных сплавов, тугоплавких и высокореакционных металлов. Основные особенности конструкции печи приводятся ниже. Расходуемый электрод крепится на штоке, к которому присоединен отрицательный полюс источника постоянного тока. Шток электрода вводится в вакуумное пространство печи. Между концом электрода и прокладкой поддона кристаллизатора возникает электрическая дуга. Материал электрода под влиянием тепла дуги расплавляется и стекает в кристаллизатор, где затвердевает и из него постепенно формируется слиток. Электрод, служащий одним полюсом дуги, может быть расходуемым и нерасходуемым. Нерасходуемый электрод участвует в процессе только как проводник тока. Другой принципиально отличный тип вакуумной дуговой печи - печь для плавки в гарнисаже, особенностью которой является наличие водоохлаждаемого тигля, заполненного металлом. Стенки тигля покрыты коркой застывшего металла, отделяющего жидкий металл от стенок тигля. Благодаря этой корке (гарнисажу) выплавляемый металл не контактирует с материалом тигля и поэтому не загрязняется им. В плавильном пространстве при помощи системы вакуумных насосов (форвакуумных ротационных и либо бустерных, либо высоковакуумных паромасляных, соединенных последовательно с бустерным) поддерживается давление порядка 10-10- Па [7]. [c.17] Электронно-лучевые печи применяются для получения особо чистых металлов. В печах этого типа нагрев осуществляется благодаря бомбардировке поверхности нагреваемого предмета быстро движущимися электронами. Так как создать направленный поток электронов и сообщить ему достаточную энергию можно только в условиях высокого вакуума, в электронно-лучевых печах поддерживается давление порядка 10 -10 Па. Основным элементом печи является нагревательный элемент или пушка, снабженная электромагнитным фокусирующим устройством и системой развертки луча, что позволяет получить пятно диаметром 5-10 мм на расстоянии 1,5-2 м от катода и перемещать его по поверхности слитка. Следует отметить, что электронно-лучевые печи используются не только для плавки, но и для различных процессов, связанных с нагревом материалов, например, при выращивании и зонной очистке монокристаллов, термической обработке ленточных и проволочных материалов, испарение металлов с целью нанесения покрытий, для сварки, литья и т.д. [c.18] Отжиг в вакууме (при давлении 10 -10 Па) - термовакуумный процесс обработки металлов и сплавов, состоящий в их нагреве, выдержке и охлаждении для снятия наклёпа, повышения пластичности, изменения структуры в нужном направлении, придания определенных электрических, магнитных и других свойств, а также для очистки от газовых и неметаллических включений. В вакууме подвергаются отжигу листы, проволока, заготовки для последующей обработки давлением, детали из различных металлов. Например, отжиг тантала и ниобия рекомендуется проводить в течение одного часа при 1300-1400°С и давлении не более 10 Па [10]. Ниобий обрабатывается методом вакуумной прокатки при 1100-1250°С, а после разрушения литой структуры легко обрабатывается давлением при комнатной температуре. После отжига при 1700-1730°С в вакууме твердость металла по Бриннелю возрастает до 800-900 Н/мм , предел прочности до 300-400 Н/мм , относительное удлинение 30%. Различают следующие виды отжига высокотемпературный, обезгаживающий, обезуглероживающий, рекристаллизационный и пр. [c.19] Например, при производстве ртутных выпрямителей осуществляется в печах обезгаживающий отжиг деталей, изготавливаемых из низкоуглеродистых сталей. Он обеспечивает обезгаживание и получение светлой поверхности, что при разогреве деталей во время эксплуатации исключает образование или отслаивание окисной пленки и уменьшает газовыделение, благодаря чему предотвращается замыкание и пробой. Высокотемпературный отжиг в печах улучшает магнитные свойства и повышает процент выхода высших марок трансформаторной стали [10]. [c.19] Закалка в вакууме - термовакуумный процесс обработки стали и некоторых сплавов (например, латуни, бронзы и др.) путем нагрева и затем быстрого охлаждения. Закалка вызывает резкое изменение свойств металла у стали - получение чистой светлой поверхности без науглероживания или обезуглероживания, повышение упругости, прочности, твердости при пониженной вязкости, уменьшение деформации и коробления и пр. у некоторых сталей и сплавов закалка приводит только к повышению вязкости. Например, широко применяется закалка рельсов из бессемеровской стали, обеспечивающая высокие пластические свойства и ударную вязкость даже при температурах вплоть до 50°С при малой чувствительности к старению. [c.20] Электропечи для вакуумной закалки подразделяют на печи для закалки в газе и для закалки в жидких средах. Закалка в газе после нагрева в вакууме проводится в шахтных и камерных печах. Эти печи широко применяются для закалки крупных изделий, медицинского и точного инструмента, деталей приборов и пр. В России впервые была создана шахтная вакуумная печь для закалки в циркулирующем инертном газе металлорежущего инструмента из легированных и быстрорежущих сталей, пресс-форм, фильер и деталей шариковых подшипников. [c.20] Предварительный нагрев изделий осуществляется при остаточном давлении в печи 0,1 Па [И]. Печи, предназначенные для проведения закалки в масле, снабжаются закалочным баком. Применяются различные схемы компоновки закалочных баков и нагревательных камер закалочный бак не отделён от нагревательной камеры затвором и находится под ней, нагревательная камера расположена под закалочным баком и отделена от него вакуумным затвором и пр. Применение закалки в вакууме позволяет устранить последующую механическую обработку и повысить качество изделий. [c.20] Вернуться к основной статье