Vakuumöfen

Was ist ein Vakuumöfen?

Ein Vakuumofen ist ein Ofen, in dem eine Wärmebehandlung im Vakuum durchgeführt werden kann.

Da das Objekt im Ofen im Vakuum erhitzt wird, kann die Oberfläche des Objekts bearbeitet werden, ohne dass es oxidiert. Die Entkohlung wird verhindert, und der Glanz von Edelstahl und anderen Werkstoffen kann nach der Wärmebehandlung erhalten bleiben.

Die hohe Oberflächenreinheit ermöglicht auch die Bearbeitung von sauberen Verbindungen verschiedener Metalle. Ein wesentliches Merkmal des Verfahrens besteht darin, dass der Verzug aufgrund der allmählichen Abkühlung vom Erhitzen zum Abkühlen verringert werden kann.

Bei dieser Behandlungsmethode wird weniger Kohlendioxid freigesetzt, und die Schwankungen bei den Abmessungen und der Härte werden verringert. In einigen Fällen wird die Wärmebehandlung in einem Vakuumofen durchgeführt, der von Stickstoffgas durchströmt wird.

Einsatzbereiche von Vakuumöfen

Vakuumöfen werden hauptsächlich für die Verarbeitung von Metallen und Halbleitern eingesetzt. Nachfolgend einige Beispiele für den Einsatz von Vakuumöfen

• Abschrecken, Anlassen und Sintern von Metallen
• Hartlöten von Verdampfern, etc.
• Glühen

Weitere Beispiele für Produkte, die in Vakuumöfen hergestellt werden, sind

• Hochwertige Stähle für Hartmetallwerkzeuge
• Materialien für elektronische Produkte wie Magnete und Kondensatoren
• Automobil- und Industriemaschinenteile

Metalle mit besonderen Funktionsanforderungen werden in Vakuumöfen hergestellt. In Vakuumöfen behandelte Metalle zeichnen sich durch eine hohe Leuchtkraft aus, und Oberflächenoxidation und Verunreinigungen können reduziert werden.

Obwohl Vakuumöfen viele Vorteile bieten, haben sie auch den Nachteil hoher Wartungs- und Erstinstallationskosten.

Prinzip der Vakuumöfen

Vakuumöfen verwenden eine Kombination aus Ölkreiselpumpen und Turbomolekularpumpen, um die Luft im Ofen abzusaugen und ein hohes Vakuum aufrechtzuerhalten. Das Erhitzen in Abwesenheit von Sauerstoff im Hochvakuum verhindert die Oxidation.

1. Gefäßmaterial

Die Öfen bestehen in der Regel aus rostfreiem Stahl als Gefäßmaterial; sie können von 1.000 °C bis 2.300 °C beheizt werden und werden durch Metallheizer wie Wolfram, Molybdän oder Siliziumkarbid beheizt.

Es gibt auch kleinere Öfen, bei denen das Objekt in einem Rohrofen aus Aluminiumoxid oder Quarzglas erhitzt wird. Als Heizmaterial wird Kanthal-Draht verwendet, der auf Temperaturen zwischen 700 °C und 1.600 °C erhitzt werden kann.

2. Kühlverfahren

Zu den Kühlmethoden gehören natürliche Kühlung, Gaskühlung und Ölkühlung. Bei hohen Temperaturen wird auch eine Wasserkühlung mit einem doppelschichtigen Behälter verwendet. Hohe Temperaturen werden von außen mit einem Strahlungsthermometer gemessen.

Bei den Standard-Vakuumöfen werden Heizung und Kühlung in derselben Kammer durchgeführt, aber in den letzten Jahren wurden getrennte Kammern eingeführt, um die Arbeitseffizienz zu verbessern.

Aufbau von Vakuumöfen

In Vakuumöfen werden wärmebehandelte Teile durch drei Prozesse wärmebehandelt: Fördern, Erwärmen und Kühlen. Je nach Art und Zweck der wärmebehandelten Teile werden sie grob in zwei Arten von Strukturen unterteilt: Einkammer- und Mehrkammeröfen.

1. Ein-Kammer-Vakuumöfen

Bei den Einkammer-Vakuumöfen wird das Werkstück vom Bediener transportiert und in den Ofen gelegt und in einer einzigen Kammer erhitzt und abgekühlt. Da die Aufheiz- und Abkühlvorgänge in derselben Kammer stattfinden, muss der Ofen schnellen Temperaturunterschieden standhalten. Für den Heizer und die Strukturkomponenten werden hitzebeständige Edelstahl- und Kohlenstoffkomponenten verwendet.

Aufgrund ihres einfachen Aufbaus sind sie in einer breiten Palette von Größen erhältlich, von klein bis groß. Zur Kühlung wird eine natürliche Kühlung oder eine Inertgaskühlung mit Stickstoff usw. verwendet, um eine Verunreinigung des Ofeninneren und des wärmebehandelten Produkts zu vermeiden. Die Struktur des Kühlgasauslasses und der Rührventilator gewährleisten eine gleichmäßige und kontaminationsfreie Kühlung.

Er eignet sich daher für die Verarbeitung von Produkten, die empfindlich auf Oberflächenverunreinigungen oder Verformungen reagieren. Der Nachteil ist jedoch die geringe Produktivität, da das nächste wärmezubehandelnde Produkt erst nach Abschluss der vorhergehenden Behandlung beschickt werden kann.

2. Vakuumöfen mit mehreren Kammern

Ein Mehrkammer-Vakuumofen ist ein Vakuumofen mit einer Struktur, bei der die Förder-, Heiz- und Kühlprozesse in zwei oder mehr Kammern durchgeführt werden. Das Aufheizen und Abkühlen erfolgt grundsätzlich automatisch entsprechend den Einstellungen, sobald das Produkt in die Förderkammer eingeführt wird. Es ist möglich, die Temperatur in jeder Zone zu regeln oder mehrere Heizkammern für kleine Chargen mit gestaffelten Bearbeitungszeiten einzurichten.

Die oben genannten Innovationen können die Produktivität verbessern, was ein Merkmal dieses Systems ist. Da die Kühlung in einer separaten Kammer erfolgt, können flüssige Kältemittel mit hoher Kühlleistung, wie z. B. Öl, gewählt werden. Da die Kühlkammer nicht beheizt wird, kann eine hohe Kühlleistung beibehalten werden.

Selbst metallische Werkstoffe mit geringer Härtbarkeit, die empfindlich auf Abkühlungsgeschwindigkeiten reagieren, können gut funktionieren. Andererseits ist nach der Wärmebehandlung eine Reinigung erforderlich, da das behandelte Material durch das Kältemittel verunreinigt wird. Außerdem besteht aufgrund der hohen Abkühlgeschwindigkeit die Gefahr von Verformung und Rissbildung.

Weitere Informationen über Vakuumöfen

Kohlenstoffkomponenten in Vakuumöfen

Kohlenstoffkomponenten wie Kohlenstoffgraphit oder C/C-Verbundstoffe werden in Vakuumöfen verwendet. Sie werden in Heizelementen, Strukturmaterialien und Wärmebehandlungsvorrichtungen verwendet.

Kohlenstoffkomponenten sind sehr hitzebeständig und können Temperaturen von bis zu 3.000°C standhalten. Sie zeichnen sich durch ihr geringes Gewicht, einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten, eine geringe Verformung durch thermische Ermüdung und eine geringe Wärmekapazität aus.

wärmebehandelten Produkten. Der geringe Verformungswiderstand führt auch zu niedrigeren Betriebskosten. Die niedrige Wärmekapazität und der hohe Energiespareffekt haben den Vorteil, dass sie viele produktivitätssteigernde Effekte haben.

Ein Nachteil ist jedoch, dass sich der Kohlenstoff beim Erwärmen verflüchtigt, was zu einer Verunreinigung des Ofens und der zu wärmebehandelnden Teile führt. Auch das Kühlsystem ist auf eine reine Gaskühlung beschränkt.