Вакуумные печи азотирования: какие бывают, как работают, основные производители

Вакуумные печи азотирования – оборудование, применяющееся для азотирования и нитроцементации целых изделий или только их деталей.

Содержание:

1. Какие печи используют для азотирования
2. Принцип азотирования в вакуумных печах
3. Как проходит азотирование в вакуумных печах
4. Производители вакуумных печей

Вакуумное азотирование – это один из видов термообработки материала, при котором поверхностный слой насыщается азотом, что влечет за собой повышение характеристик прочности.

Какие печи используют для азотирования

Основные элементы вакуумной печи для азотирования – герметичная рабочая камера и вакуумные насосы для создания вакуума.

Какие печи используют для азотирования

Но конструкция печи может отличаться в зависимости от ее типа. Для азотирования предназначаются такие разновидности вакуумных печей:

• Шахтные. Их рабочее пространство вытянуто, может иметь прямоугольное или круглое сечение. Основные конструктивные элементы оборудования – кокошник для загрузки садки, шахта, горн, фурма. Шихта загружается сверху печи, а после проведения термообработки выгружается снизу.
• Муфельные. Основной конструктивной особенностью является наличие муфеля. Он является главным рабочим пространством печи и защищает садку при нагреве, изолируя ее от топлива. Существуют печи со съемными муфелями. Садка загружается в муфель, который помещается в печь, а после нагревания вынимается и остужается.
• Камерные печи. В эту группу входят печи, в которых изделие остается неподвижным в течение всего периода термообработки. Основные элементы такого оборудования: рабочая камера, окно для загрузки садки, горелка и рекуператор. В зависимости от конструктивных особенностей такие изделия могут быть колпаковыми, вертикальными, ямными и так далее.

Также печи могут быть дополнительно оборудованы встроенными катализаторами и кислородными зондами, необходимыми для создания оптимальной азотной атмосферы.

Все детали вакуумных печей для азотирования должны быть выполнены из жаропрочных материалов во избежание повреждений под действием высоких температур.

Принцип азотирования в вакуумных печах

Все вакуумные печи вне зависимости от вида работают по одинаковому принципу, который подразумевает насыщение поверхностного слоя азотом, что повышает прочность, износоустойчивость и стойкость к коррозии. В качестве источника азота служит аммиак, который поставляется в баллонах.

Принцип азотирования в вакуумных печах

Как проходит азотирование в вакуумных печах

Перед азотированием деталь необходимо подготовить. Для этого удаляется ржавчина, окалины, пригары. Если есть острые кромки, их необходимо закруглить или срезать. Затем детали обрабатываются бензином или раствором любой щелочи для обезжиривания.

Как проходит азотирование в вакуумных печах

Перед запуском вакуумной печи необходимо проверить герметичность рабочей камеры, плотность прилегания крышки. Баллоны с аммиаком необходимо расположить на деревянной подставке. Для его подачи используются гибкие шланги, которые герметично подсоединяются к печи во избежание пропусков аммиака.

Процедура азотирования выполняется в следующем порядке:

1. Открывается сбросный патрубок печи.
2. Внутрь рабочей камеры помещаются детали для азотирования. Также вместе с ними усаживаются 2 образца-свидетеля, которые необходимы для определения твердости и глубины слоя, поддающегося азотированию.
3. Крышка печи герметично закрывается. Также необходимо закрыть сбросный патрубок.
4. Рабочая камера продувается аммиаком в течение 40-60 минут (также может использоваться аргон). Продувка выполняется до тех пор, пока содержание воздуха внутри печи не достигнет максимум 5%. Проверить это можно при помощи диссоциометра. Важно соблюдать герметичность печи. Смесь аммиака с воздухом (более 10%) является взрывоопасной при температурах выше 250 градусов Цельсия. Запускать аммиак нужно осторожно, без рывков, чтобы предотвратить выброс жидкости, из-за чего может замерзнуть газопровод, и произойдет взрыв.
5. Установить температуру азотирования внутри рабочей камеры. Она составляет 510-560 градусов Цельсия. Включить нагрев печи и поднять температуру до нужных значений.
6. В процессе нагрева аммиак диссоциирует на азот и водород. Степень диссоциации зависит от температуры, давления, скорости протекания аммиака. Ее оптимальные значения составляют 25%-40% в зависимости от температуры. Для повышения степени диссоциации расход аммиака нужно снизить, а для снижения – увеличить. Азот диффундирует в поверхностный слой обрабатываемого изделия, может проникнуть и в более глубокие слои.
7. После окончания времени азотирования отключить нагрев. Поток аммиака не прекращать – он необходим для дальнейшего охлаждения. Продуть рабочую камеру аммиаком при температуре 150-200 градусов.
8. Продуть камеру сжатым воздухом в течение 40-60 минут. Открыть сбросный патрубок и крышку печи. Достать садку.

Если температура внутри камеры вакуумной печи превышает 400 градусов, запрещается оставлять ее открытой.

Производители вакуумных печей

Производители вакуумных печей

Ниже представлены ведущие производители вакуумного оборудования для термообработки изделий:

• Ipsen Ipsen. Производит вакуумное оборудование для промышленности или частных мастерских. Выпускает универсальное оборудование, подходящее для всех процессов термообработки, в том числе и для азотирования.
• НПО «ВНИИЭТО». Российская компания, занимающая ведущие позиции на территории стран СНГ. Выпускает оборудование для вакуумной термообработки металлов, их сплавов и керамических изделий.
• ALD. Немецкая компания, выпускающая вакуумное оборудование, соответствующее мировым и европейским стандартам качества. Имеет высокий уровень производительности и КПД. Техника может применяться для термообработки тугоплавких материалов.
• Xerion. Еще одна немецкая компания, которая является мировым лидером по производству вакуумной техники. Производит высокотемпературные печи с углеродной системой нагрева и теплоизоляции. Максимальная температура внутри таких печей может достигать до 3000 градусов Цельсия.

Процесс азотирования в вакуумных печах чаще всего используется для упрочения низкоуглеродистых сталей. Но также может выполняться азотирование средне- и высокоуглеродистых сталей, алюминия, титана, молибдена, а также их сплавов. Полученные изделия используются в автомобилестроении, машиностроении, авиакосмической и прочих сферах промышленности.