Инжиниринговые решения в области вакуумных насосов для высокопроизводительной термообработки
Вакуумные печи для термообработки — это специально созданные системы термической обработки, предназначенные для закалки металлов и материалов, отжига, пайки, спекания и других важных промышленных процессов в контролируемой атмосфере. В основе этих печей лежит система вакуумной откачки, которая удаляет воздух и технологические газы для создания и поддержания необходимого давления и атмосферы на протяжении всего теплового цикла.
В этой статье объясняется, как вакуумные насосы применяются в печах вакуумной термообработки, какие типы насосов подходят для каждого этапа работы печи и как настроить высоконадежные системы вакуумной откачки для применения в промышленных печах.
1. Стадии вакуумного процесса в печах термообработки.
Вакуумная термообработка включает в себя несколько стадий откачки с определенными требованиями:
Черновая обработка и вакуумирование камеры
Понижает давление от атмосферного до грубого вакуума (обычно ~ 10⁻¹ – 10⁻³ мбар)
Удаляет объемный воздух и влагу, которые мешают высокотемпературной обработке.
Удаление высокого вакуума и технологических газов
Поддерживает стабильный вакуум в периоды выдержки при высоких температурах.
Удаляет газ, выделяющийся из металлов (например, десорбция, дегазация)
Контроль утечек и обратная засыпка
Для обеспечения надежной работы эти ступени должны быть согласованы с разными типами насосов.
2. Обдирочные насосы: создание первичного вакуума
Вакуумные насосы роторного лопата с масляной смазкой
Пластинчато-роторные насосы с масляной смазкой широко используются в качестве черновых насосов в вакуумных печах термообработки для вакуумирования камеры. Они обеспечивают надежную работу при понижении давления от атмосферного до уровня грубого вакуума.
Ключевые функциональные атрибуты
Стабильная генерация грубого вакуума
Хороший крутящий момент и рабочий объем для первоначальной откачки.
Прочная механическая конструкция, подходящая для печных условий.
Типичные роли
Эти насосы обычно используются в качестве первой ступени в системе из нескольких насосов благодаря их проверенной надежности и широкому рабочему диапазону.
3. Ступени высокого вакуума: поддержка глубокой откачки
Вакуумные насосы Рутса (бустерные насосы)
Когда печь перемещается ниже диапазона грубого вакуума в высокий вакуум (≈10⁻³ – 10⁻⁵ мбар), вакуумные насосы Рутса часто применяются в сочетании с черновым насосом.
Системная роль
Бустерная ступень между черновым насосом и высоким вакуумом
Значительно увеличивает эффективную скорость откачки
Снижает конечное давление быстрее, чем одни черновые насосы.
Насосы Рутса часто сочетаются с пластинчато-роторными насосами с масляной смазкой или сухим форвакуумным насосом для обеспечения эффективной подачи газа на конце процесса с высоким вакуумом.
Турбомолекулярные и высоковакуумные насосы (опция)
Для применений, требующих сверхвысокого вакуума или очень чистой среды, таких как электронно-лучевая закалка или процессы, чувствительные к загрязнениям, после стадий черновой обработки и повышения давления используются высоковакуумные насосы, такие как турбомолекулярные насосы.
Высоковакуумные насосы могут достигать давления значительно ниже 10⁻⁴ мбар при правильной установке и изоляции.
4. Сухие вакуумные насосы для поддержки печи.
Вакуумные насосы сухого винта
Сухие винтовые вакуумные насосы все чаще используются в промышленных вакуумных печах, особенно там, где приоритетными являются безмасляная работа, устойчивость к растворителям и длительный срок службы.
Сильные стороны приложения
Полностью безмасляное сжатие — снижает риск загрязнения
Эффективное обращение с газовыми нагрузками во время десорбции и дегазации
Более длительные интервалы технического обслуживания, чем у насосов с масляным уплотнением.
Сухие винтовые насосы особенно подходят для печных установок с частыми циклами или там, где чистота является проблемой.
5. Комбинированные насосные системы: инженерия для повышения производительности
Поскольку вакуумные печи сталкиваются с различными условиями давления и газовой нагрузки во время термического цикла, большинство вакуумных систем печей представляют собой гибридные конфигурации, сочетающие несколько типов насосов:
Типичная архитектура насосной системы
Этап 1: Роторно-лопастной насос с масляной смазкой (черновая обработка)
Этап 2: Бустерный насос Рутса (высокая производительность)
Этап 3: Сухой шнек или высоковакуумный насос (стабилизация процесса)
Такой многоуровневый подход обеспечивает:
Быстрая первоначальная эвакуация
Высокая пропускная способность на этапах выделения газа
Стабильное поддержание вакуума при повышенных температурах
Это также упрощает логику управления системами автоматизации печи.
6. Особенности проектирования вакуумных систем печей.
Управление конденсационным газом
Вакуумная термообработка может привести к выделению конденсируемых паров с поверхностей заготовки или камеры. Правильный дизайн включает в себя:
Совместимость материалов и охлаждение
Насосы и трубопроводы должны быть рассчитаны на высокие технологические температуры и химически активные газы. Такие материалы, как нержавеющая сталь и устойчивые к коррозии сплавы, часто используются в вакуумной сантехнике печей.
Резервирование и контроль
Печи высокой готовности часто включают в себя:
Двойные насосы с автоматическим переключением при отказе
Программирование последовательности на основе ПЛК для работы каскада насосов
Встроенные вакуумметры и средства управления
Эти функции необходимы для минимизации времени простоя и обеспечения стабильного качества термообработки.
7. Решения Wordfik для вакуумных насосов для вакуумных печей термообработки
Wordfik предлагает инженерные решения для вакуумных насосов, специально разработанные для применения в вакуумных печах, в том числе:
Пластинчато-роторные вакуумные насосы с масляной смазкой для надежной черновой обработки.
Комплекты бустерных насосов Рутса для повышения производительности
Конфигурации сухих вакуумных насосов для сред, чувствительных к загрязнениям
Индивидуальное управление и интеграция с автоматизацией печи
Конструкция каждой системы зависит от размера печи, нагрузки технологического газа и желаемых характеристик вакуумной кривой. Системы Wordfik могут поставляться в виде предварительно сконфигурированных насосных агрегатов или интегрированы непосредственно в конструкцию печи.
8. Характерный пример: типичная конфигурация насосной печи
В печи, используемой для вакуумной термообработки и спекания, могут использоваться:
Пластинчато-роторный насос для откачки начальной камеры.
Усилитель парных корней для увеличения эффективной скорости откачки.
Сухой винтовой насос для окончательной подачи и очистки стадий от загрязнений.
Такое сочетание обеспечивает эффективную эвакуацию на всех этапах термообработки и минимизирует время цикла, сохраняя при этом контроль над процессом.
