Печи для термообработки металла, обзор основных типов

 

 

Содержание

• Выбор типа промышленной печи для термообработки в зависимости от решаемой задачи
• Как выбрать печь для термообработки
• FAQ

Термическая обработка (ТО) изменяет структуру, свойства различных материалов путем направленного теплового воздействия. Операция широко применяется в металлургии, металлообработке, других отраслях для достижения заданных эксплуатационных характеристик изделия из различных сплавов. Металл нагревают, выдерживают определенное количество времени, затем охлаждают различными способами. Некоторые производства требуют разных видов ТО, которые отличаются режимами работы и назначением:

• закалка: повышает твердость и прочность;
• отпуск: снижает хрупкость, увеличивает вязкость;
• отжиг: снимает внутренние напряжения;
• нормализация: улучшает структуру;
• цементация, азотирование: упрочняют поверхность;
• старение: повышает износостойкость металла, процесс связан с диффузией атомов для уменьшения плотности дефектов кристаллической решетки.

Каждая технология требует использования определенного термического воздействия и соответствующего ему печного оборудования. Разобраться с этим помогут рекомендации, изложенные в этой статье.

Выбор типа промышленной печи для термообработки в зависимости от решаемой задачи

Все печные электроустановки, используемые в промышленности для ТО, подразделяют на несколько типовых разновидностей в зависимости от конструктивных и технологических особенностей:

• камерные состоят из металлического корпуса из жаропрочной стали с теплоизолированной камерой, проволочные нагреватели выполнены из фехрали, дверцы открываются вручную или автоматизированным способом вверх/вбок; применяют для различной ТО деталей, инструментов, а также для нагрева заготовок, заклепок перед ковкой, прокаткой, пластической деформацией; бывают с выкатным подом, с вакуумом, защитной атмосферой, с муфелем;
• шахтные представляют собой вертикальную термическую установку для равномерного прогрева (для отпуска, отжига, закалки и т.д.) длинномерных или массивных деталей в корзинах; шахта футеруется, облицовывается тепловой волокнистой изоляцией, закрывается герметичной механизированной крышкой с конфузором сверху; спиралевидные ТЭНы располагаются по бокам; допускается однозонная и многозонная регулировка, принудительная вентиляция воздуха или другой газообразной среды; тяжелые металлозаготовки загружаются кранами, специализированными погрузочными приспособлениями;
• трубчатые - это высокотемпературное оборудование, где нагрев образца, например, под штамповку, происходит в проходной керамической, стальной трубе, расположенной горизонтально или вертикально в нагревательной огнеупорной камере; одно трубное отверстие закрывается навесной крышкой, второе - теплоизоляционной пробкой; подъем температуры происходит благодаря проволочным суперфехралевым/карбидкремниевым/хромитлантановым термоэлементам.

Современные модели управляются микропроцессорными системами, автоматический контроль параметров при помощи цифровой индикации, выносного блока управления. Температурные режимы программируются с высокой точностью, работа блокируется при возникновении нештатной ситуации.

Камерные, шахтные, трубчатые печи для термообработки металла могут изготавливаться с герметично закрытым рабочим пространством для работы в инертных/активных газах, а также в вакуумном исполнении.

Для термообработки также применяют лабораторные печи, часто муфельные, которые отличаются от промышленных меньшими габаритами и объемами, более высокой точностью поддержания температуры для прецизионных испытаний в лабораториях и для научных исследований, не подходят для серийного крупномасштабного производства.

Как выбрать печь для термообработки

Тип электропечи	Серии	Особенности рабочего пространства	Температура максимальная, C (зависит от серии)	Назначение
камерная	СНО, ПНЗ, СДО, ПВО	изолированная прямоугольная высокотемпературная камера	700, 1280, 1000, 1050, 1200	закалка, отжиг, цементация, нормализация в мелко-серийном производстве, спекание порошков; нагревание перед химико-термической обработкой
шахтная	ПШО, СШОМ, ПШЗ	вертикальная цилиндрическая или многоугольная шахта	700, 500-900, 1000, 1200	ТО (закалка, отжиг, отпуск) валов, шестерен, пружин, метизов в машиностроении, металлургии, при изготовлении инструментов на больших предприятиях
трубчатая	ПТН, ПТНЗ	труба, установленная внутри нагревательного модуля	600, 1100	пригодна для разноплановой термообработки, спекания, нагрева под штамповку; для синтеза, работы с защитной атмосферой, востребована в нефтехимии, химической, электротехнической промышленности

Модели печи для термообработки стали, сплавов отличаются также между собой:

• размерами рабочего пространства;
• габаритными показателями;
• мощностью;
• напряжением;
• температурным режимом;
• массой высокотемпературной электроустановки;
• наличием дополнительных опций;
• ценой.

Технологические запросы также влияют на рабочую среду внутри зоны загрузки. Это может быть воздух, инертные газы, другие составы, иногда проводят вакуумирование.

Электропечи поставляются в сборке, футерованными с необходимым силовым и регулирующим оборудованием. Все вопросы по конкретному применению, техническим характеристикам печной нагревательной системы нагрева можно задать сотрудникам нашего предприятия, изготавливающего оборудование для ТО.

FAQ

Какая печь нужна для закалки, отпуска, отжига?

Для закалки длинномерных и массивных деталей (валы, шестерни) - шахтные печи серий ПШЗ, СШОМ. Для мелкосерийного производства и деталей произвольной формы - камерные СНО, ПВО. Отпуск и отжиг решаются на тех же типах оборудования - шахтные ПШО и камерные СНО/СДО, выбор зависит от габаритов и объема партии.

Чем отличается камерная печь от шахтной?

Камерная печь - горизонтальная рабочая камера, детали загружаются сбоку или сверху, подходит для деталей произвольной формы и мелкосерийного производства. Шахтная печь - вертикальная камера (шахта), детали загружаются сверху краном или подъемным механизмом в корзинах, подходит для длинномерных и массивных деталей, требующих равномерного прогрева по всей длине.

Нужна ли защитная атмосфера?

Защитная атмосфера нужна, если важно избежать окисления, обезуглероживания поверхности металла при нагреве (например, для точных деталей, инструментальных сталей). Печи с защитной атмосферой обозначаются буквой З в серии (СНЗ, ПТНЗ, ПШЗ и т.д.) - без такой печи поверхность детали может потребовать дополнительной обработки после термообработки.