Плавка металлов может осуществляться несколькими принципиально отличающимися способами. В зависимости от требующегося объема, вида металлов, способа нагрева, требований к рабочей среде выбирается соответствующий вид плавильной печи.
Навигация:
Существуют плавильные печи, работающие на твердом, газообразном и жидком топливе, использующие электродуговой, индукционный и электронно-лучевой способы нагрева. Качество получаемых сплавов во многом зависит именно от способа нагрева. Кроме того, на свойства получаемых сплавов, влияет рабочая среда. Существуют печи, осуществляющие плавку с присутствием атмосферного воздуха, в среде инертных газов (под избыточным давлением) и в вакууме.
Например, плавка латуни в индукционных печах позволяет получить материал с точно выверенным составом, исключающим попадание продуктов сгорания в сплав. Обычно применяются специальные печи для плавки меди и медных сплавов, обеспечивающие максимальное качество продукции. При производстве некоторых видов латуни или бронзы используется вакуум, позволяющий удалить вредные оксиды и другие соединения.
Плавка чугуна в индукционной печи также имеет ряд особенностей. Индукционные печи применяют для получения наиболее высококачественных сортов чугуна и стали. Технологический процесс значительно дороже чем применение мартеновских или доменных печей, поэтому нецелесообразно применение индукционных печей для выплавки обычных сортов чугуна или стали.
Печи для плавки, использующие различные виды топлива для нагрева расплавов, обычно служат для получения сортов металлов, не имеющих больших требований к качеству. Для повышения чистоты сплавов были разработаны и используются муфельные печи, позволяющие исключить контакт расплава с продуктами сгорания.
Печь тигельная:
Индукционные печи
Заводы производители индукционных тигельных печей обычно изготавливают оборудование для плавки цветных материалов. Частота переменного тока, индуцируемого в плавящиеся металлы, также может изменяться, что влияет на скорость нагрева. При этом каждый вид печей предназначен для получения определенных сплавов и не может использоваться для получения более тугоплавких материалов.
Индуктор промышленных или лабораторных печей имеет свойство нагреваться под воздействием электрического тока, поэтому применяется система охлаждения. В качестве теплоносителя, осуществляющего отвод излишков тепла, обычно используется вода.
Тигли должны полностью соответствовать типу печей, максимальной температуре и расплавляемым материалам. Например, плавка палладия в индукционных печах значительно отличается от плавки меди и требует соответствующих тиглей. Тигли для розлива цветных металлов изготавливают из графита, для плавящихся при низких температурах металлов используют сталь или чугун, для огнеупорных материалов используют тигли из основных материалов.
Графитовый тигель:
Промышленные индукционные печи могут значительно отличаться от лабораторных экземпляров и имеют максимально исключающую воздействие операторов автоматику. Лабораторные индукционные печи напротив, обеспечивают необходимую температуру и ее изменение в процессе выплавки. Таким образом получаются различные экспериментальные сплавы, которые подвергаются исследованиям.
Футеровка индукционных печей играет огромную роль при выплавке различных сплавов. Применяется три основных вида:
-
нейтральная;
-
кислотная;
-
щелочная.
Кислая футеровка применяется для выплавки некоторых сортов стали и чугуна. В случае, если требуется получить высоколегированную или жаропрочную сталь, применяются щелочные (основные) виды футеровки.
В зависимости от типа выплавляемых цветных металлов применяют соответствующую футеровку. Плавка драгоценных металлов осуществляется строго согласно технологии, исключающей образование соединений с элементами футеровки и воздухом.
Разливка золота:
Муфельные печи
В печах, использующих любой способ нагрева, также можно получать очень качественные расплавы. Для этого металл изолируется от камеры сгорания с помощью специальных муфелей. Происходит первоначальный нагрев муфеля, который в свою очередь отдает тепло нагреваемому металлу.
В отличие от индукционных печей, муфельные позволяют производить спекание керамики, термическую обработку металлов (отжиг, закалку, отпуск, нормализацию). Муфельные печи применяются как на крупных производствах, так и в небольших лабораториях.
Муфельная печь для обжига керамики имеет более высокую температуру нагрева, поэтому может применяться и для плавки металлов. Недостатком муфельных печей является более высокое потребление энергии и медленное снижение температуры внутри муфелей.
Для обеспечения непрерывной термообработки на производствах, применяют съемные муфели. По окончании процесса термообработки муфель с обрабатываемым материалом вынимается из печи, а на его место устанавливается другой.
Конструкция муфельных печей также может предусматривать термическую обработку под избыточным давлением или вакуумом. Некоторые виды термообработки могут потребовать присутствия определенных газов (азотирование, насыщение углеродом).
Муфельные печи российского производства обладают гораздо меньшей ценой, по сравнению с зарубежными аналогами. Кроме того, ремонт отечественного оборудования намного проще, поскольку комплектующие имеются в свободном доступе.
Небольшая муфельная печь:
Вакуумные печи
Вакуумная печь для термообработки металла имеет герметичный корпус, обеспечивающий поддержание вакуума. При этом вакуум позволяет обеспечить дегазацию сплавов, что значительно повышает характеристики конечной продукции. Лабораторные вакуумные печи имеют широкий диапазон регулировки температур и могут быть дугового, индукционного или электронно-лучевого типа.
Существуют узкоспециализированные модели, например, вакуумные закалочные печи, обеспечивающие высокое качество закалки. Вакуумные плавильные печи, служат для выплавки металлов, но могут применяться и для других видов термообработки.
Вакуумная печь:
Климатические камеры (виды, применение)
Климатические камеры позволяют создавать условия, при которых планируется эксплуатация испытываемых материалов. Для того, чтобы определить какие изменения произойдут с материалом при определенных видах воздействия окружающей среды, используется различное оборудование.
Климатические камеры для испытаний разделяют на несколько различных видов:
-
тепла, холода и влаги (могут выполняться отдельно для каждого вида испытаний);
-
термоудара (позволяют быстро изменять температуру);
-
воздействия ультрафиолетового излучения (имитируют воздействие солнечного света, обычно применяют для проверки стойкости цветных покрытий);
-
дождя (с помощью струй воды имитируют воздействие дождя);
-
соляного тумана (имитируют агрессивное воздействие растворов различных солей);
-
песка и пыли (для имитации абразивных воздействий).
Результаты исследований, проводимых с помощью климатических камер, позволяют обеспечить максимальную надежность в процессе эксплуатации. Лаборатории, в зависимости от профиля, могут использовать комбинированные климатические камеры или позволяющие проводить только определенный вид исследований.
Камеры тепла, холода и влаги используют несколько устройств, обеспечивающих необходимые для проведения испытаний условия. В таких камерах имитируется максимально возможный перепад температур при определенной влажности. Для повышения температуры применяются электрические нагреватели, а система вентиляции обеспечивает равномерный прогрев всей камеры.
Понижение температуры осуществляется двумя холодильными установками. Одноступенчатая обеспечивает незначительное снижение и поддержание температуры на нужном уровне, в то время как многоступенчатая установка обеспечивает значительное снижение температуры.
Необходимый уровень влажности обеспечивается парогенератором и фреоновым осушителем воздуха. Система датчиков осуществляет передачу параметров на блок управления, который осуществляет включение и выключение соответствующего устройства.
Камеры этого типа применяются для имитации воздействия максимально высоких и низких температур на различные материалы. Регулируемый уровень влажности позволяет оценить стойкость материалов и покрытий во влажной среде.
Камера соляного тумана использует распылители, предотвращающие оседание соли. Распыление соляного тумана производится ультразвуком или с помощью пневматических распылителей. Данные камеры применяются для оценки качества защитных покрытий, стойкости красок, коррозионных качеств различных материалов.
Климатические камеры дождя обеспечивают имитацию дождевых струй различной плотности, для чего используются насосы, подающие потоки воды под различным давлением. При этом испытании происходит более быстрое выявление недостатков поверхности, чем при естественных осадках.
Ультрафиолет, воздействующий на окрашенные поверхности может привести к изменению цвета. Исследования, проводимые в соответствующих климатических камерах, позволяют выявить и принять меры к устранению таких недостатков.
Все виды камер, требуют проведения первичной и периодической аттестации. Ежегодная аттестация позволяет установить отклонения от заданных параметров и устранить неточности измерений.
Фотография климатической камеры тепла, холода и влаги:
