¿Qué son los Hornos de Vacío?
Unos hornos de vacío son un horno capaz de procesar tratamientos térmicos al vacío. Como el objeto se calienta al vacío dentro del horno, la superficie del objeto puede procesarse sin oxidarla. Se evita la descarburación y se puede mantener el brillo del acero inoxidable y otros materiales tras el tratamiento térmico.
La elevada limpieza de la superficie también permite procesar uniones limpias de distintos metales. Una característica clave del proceso es que se puede reducir la distorsión gracias al proceso de enfriamiento gradual desde el calentamiento hasta el enfriamiento.
Este método de tratamiento emite menos dióxido de carbono y reduce las variaciones de dimensiones y dureza. En algunos casos, el tratamiento térmico se lleva a cabo en un horno de Vacío por el que circula gas nitrógeno.
Usos de los Hornos de Vacío
Los hornos de vacío se utilizan principalmente para procesar metales y semiconductores. Los siguientes son ejemplos de aplicaciones de los hornos de vacío.
- Temple, revenido y sinterización de metales
- Soldadura de evaporadores, etc.
- Recocido
Los siguientes son también ejemplos de productos fabricados en hornos de vacío.
- Aceros de alta calidad para herramientas de metal duro
- Materiales para productos electrónicos como imanes y condensadores
- Piezas de automóviles y maquinaria industrial
Los metales con requisitos funcionales especiales se fabrican en hornos de vacío. Los metales tratados en hornos de vacío se caracterizan por una alta luminosidad, y se puede reducir la oxidación superficial y las impurezas.
Aunque los hornos de vacío tienen muchas ventajas, también tienen la desventaja de los altos costes de mantenimiento e instalación inicial.
Principio de los Hornos de Vacío
Los hornos de vacío utilizan una combinación de bombas rotativas de aceite y bombas turbomoleculares para extraer el aire del interior del horno y mantener un alto vacío. El calentamiento en ausencia de oxígeno en un alto vacío evita la oxidación.
1. Material del Recipiente
Los hornos se fabrican generalmente de acero inoxidable como material del recipiente; pueden calentarse entre 1.000 °C y 2.300 °C y se calientan mediante calentadores metálicos como el tungsteno, el molibdeno o el carburo de silicio.
También existen hornos más pequeños en los que el objeto se calienta en un horno tubular de alúmina o vidrio de cuarzo. El hilo de kanthal se utiliza como material calefactor y puede calentarse a temperaturas comprendidas entre 700 °C y 1.600 °C.
2. Método de Enfriamiento
Los métodos de enfriamiento incluyen el enfriamiento natural, el enfriamiento por gas y el enfriamiento por aceite. Para altas temperaturas, también se utiliza la refrigeración por agua con un recipiente de doble capa. Las altas temperaturas se miden externamente con un termómetro de radiación.
En los hornos de vacío estándar, el calentamiento y el enfriamiento se llevan a cabo en la misma cámara, pero en los últimos años se han introducido cámaras separadas para mejorar la eficiencia del trabajo.
Estructura de los Hornos de Vacío
Los hornos de vacío realizan el tratamiento térmico de las piezas mediante tres procesos: transporte, calentamiento y enfriamiento. Según el tipo y la finalidad de las piezas tratadas térmicamente, se clasifican a grandes rasgos en dos tipos de estructura: de una cámara y de varias cámaras.
1. Hornos de Vacío de una Cámara
En el tipo de horno de vacío de una cámara, la pieza es transportada y colocada en el horno por el operario y calentada y enfriada en una sola cámara. Como los procesos de calentamiento y enfriamiento se llevan a cabo en la misma cámara, el horno debe soportar rápidas diferencias de temperatura. Para el calentador y los componentes estructurales se utilizan componentes de acero inoxidable y carbono resistentes al calor.
Gracias a su estructura sencilla, están disponibles en una amplia gama de tamaños, desde pequeños a grandes. Para la refrigeración, se utiliza refrigeración natural o refrigeración por gas inerte con nitrógeno, etc., para evitar la contaminación del interior del horno y del producto tratado térmicamente. La estructura de salida del gas refrigerante y el ventilador de agitación garantizan una refrigeración uniforme y sin contaminación.
Por lo tanto, es adecuado para procesar productos sensibles a la contaminación o deformación de la superficie. Por otro lado, la desventaja es la baja productividad, ya que el siguiente producto a tratar térmicamente no puede cargarse hasta que se haya completado el tratamiento anterior.
2. Hornos de Vacío Multicámara
Un horno de vacío multicámara es un horno de vacío con una estructura en la que los procesos de transporte, calentamiento y enfriamiento se llevan a cabo en dos o más cámaras. Básicamente, el calentamiento y el enfriamiento se completan automáticamente según los ajustes una vez que el producto se introduce en la cámara de transporte. Es posible controlar la temperatura en cada zona o configurar varias cámaras de calentamiento de lotes pequeños con tiempos de procesamiento escalonados.
Estas innovaciones pueden mejorar la productividad, que es una característica de este sistema. Al hacer de la refrigeración una cámara separada, se pueden seleccionar refrigerantes líquidos con gran capacidad de refrigeración, como el aceite. Como la cámara de refrigeración no se calienta, se puede mantener una alta capacidad de refrigeración.
Incluso los materiales metálicos con baja templabilidad y sensibles a las velocidades de enfriamiento pueden funcionar bien. Por otro lado, es necesaria una limpieza tras el tratamiento térmico debido a la contaminación del material tratado por el refrigerante. También existe el riesgo de distorsión y agrietamiento debido a la alta velocidad de enfriamiento.
Más Información sobre los Hornos de Vacío
Componentes de Carbono en Hornos de Vacío
Los componentes de carbono, como el grafito de carbono o el compuesto C/C, se utilizan en los hornos de vacío. Se utilizan en elementos calefactores, materiales estructurales y plantillas de tratamiento térmico.
Los componentes de carbono son muy resistentes al calor y pueden soportar temperaturas de hasta 3.000°C. Se caracterizan por su poco peso, su bajo coeficiente de dilatación térmica, su escasa deformación por fatiga térmica y su baja capacidad calorífica.
El peso ligero permite aumentar la capacidad de carga y reducir las cargas de preparación de los productos tratados térmicamente. La baja resistencia a la deformación también reduce los costes de funcionamiento. La baja capacidad calorífica y el elevado ahorro de energía tienen la ventaja de aumentar la productividad.
Sin embargo, una desventaja es que el carbono se volatiliza durante el calentamiento, lo que provoca la contaminación del horno y de las piezas a tratar térmicamente. Además, el sistema de refrigeración se limita únicamente a la refrigeración por gas.