Опции для термошкафов и камерных печей для термообработки в модифицированной атмосфере
Решения Carbolite Gero для нагрева в модифицированной атмосфере включают камерные печи со встроенными ретортами, реторты в качестве дополнительного оборудования, а также полностью индивидуальные решения.
Для температур до 700°C Carbolite Gero производит серию печей с модифицированной атмосферой HTMA. Эти печи специально разработаны для контроля инертной атмосферы с целью снижения концентрации кислорода до очень низких уровней.
Раздельные линии и регуляторы расхода продувочного и технологического газов позволяют после очистки камеры от атмосферного воздуха подавать технологический газ с меньшим расходом. Переключение между продувочным и технологическим режимами может осуществляться вручную или с помощью автоматической программируемой системы управления. Достижимы уровни остаточного содержания кислорода до 50 ppm и ниже.
Для поддержания модифицированной атмосферы требуется герметичная емкость. Для этого, обычно, в камерных печах используется реторта. Дополнительное оборудование для работы с модифицированной атмосферой обеспечивают большую гибкость при эксплуатации, поскольку печи можно использовать для различных процессов, включая использование различных газов, вакуума или обычной атмосферы. Реторта может быть использована для различных термических процессов, требующих поддержания инертной или реакционной атмосферы, например, для предотвращения окисления или повышения твердости поверхности. Реторта А105 с силиконовым уплотнением позволяет добиваться меньшего уровня остаточного кислорода, чем в реторте А107 с песчаным уплотнением. Реторты изготовлены из сплава никеля и хрома (Inconel) с максимальной рабочей температурой 1100 °C или из стали 314 с максимальной рабочей температурой 1050 °C.
Реторта A105 из сплава NiCr (инконель) герметизируется съемной фронтальной дверью, оснащенной теплоизоляционной проставкой и силиконовым уплотнением . Соединения для ввода и отвода газа расположены спереди и легко доступны. Остаточное содержание кислорода 30 ppm и ниже достигается продувкой соответствующим инертным газом.
Реторты A105 для лабораторных печей CWF оснащены 3 мм термопарой, ввод осуществляется через центр дверцы. Реторту и печь необходимо заказывать вместе, так как в конструкции печи внесены изменения для использования как с ретортой, так и без нее. Реторта A105 может использоваться в сочетании с лабораторной системой газовой безопасности для использования водорода.
Реторта A107 из сплава NiCr (инконель) состоит из съемной крышки, которая помещается поверх основного короба в желоб с песчаным уплотнением. Реторта может использоваться для отжига и цементации с твердыми карбюризаторами.
Трубки подвода и отвода газа расположены спереди реторты и выходят через прорези в дверце печи. Реторту и печь необходимо заказывать вместе, так как в конструкции печи внесены изменения для использования как с ретортой, так и без нее.
Печь для отжига GLO имеет вакуумируемую герметичную реторту с высокосимметричным расположением нагревательных элементов вокруг нее. Передняя дверь цилиндрической реторты может быть нагрета при необходимости, а также охлаждена снаружи воздухом или продута холодным инертным газом с помощью дополнительной системы быстрого охлаждения.
Камерные печи с модифицированной атмосферой GPCMA оснащены металлической ретортой для обеспечения нагрева рабочего объема и поддержания контролируемой атмосферы. Максимальная температура составляет от 1000 °C до 1150 °C в зависимости от выбранного материала реторты. Рабочие объемы реторт варьируются от 37 до 245 литров. Уровень кислорода может быть снижен до 30 ppm в зависимости от применения. Идеально подходит для снятия напряжений в изделиях, изготовленных методом аддитивного производства, особенно в компонентах, изготовленных методом DMLS (прямым лазерным спеканием металлов).
Для термообработки при температурах, превышающих достижимые температуры в обычных камерных печах, могут использоваться вакуумные печи для работы в условиях модифицированной атмосферы вплоть до температуры 3000°C.
Ассортимент вакуумных печей, предлагаемых Carbolite Gero, включает в себя вакуумные камерные печи, колпаковые, печи с нижней загрузкой, лабораторные и трубчатые вакуумные печи. Любая печь может использоваться как с инертными газами, так и с реактивными. Большинство моделей вакуумных печей в нашем ассортименте доступны с металлической, графитовой или керамической изоляцией. По запросу графитовые модели могут быть настроены для безопасной работы при температуре до 3000°C.
В дополнение к стандартному ассортименту оборудования для работы в модифицированной атмосфере, Carbolite Gero является экспертом в разработке специализированного оборудования для сложных процессов термообработки.
Решение индивидуальных прикладных задач обеспечило компании Carbolite Gero важное место в аэрокосмической отрасли, машиностроении, материаловедении, медицине, биологически исследованиях и лабораторных испытаниях по всему миру.
Эта модель HTMA 6/220 была исполнена под заказ для термической обработки большого количества полупроводниковых подложек. Процесс заключался в нанесении золота толщиной 330 нанометров (нм) на 8-дюймовые кремниевые пластин толщиной 50-200 микрометров (мкм). Подложки имеют малую толщину и варьируются по толщине:
Заказчику также требовалась возможность обработки материалов в защитной атмосфере для обеспечения низкой концентрации кислорода. Это было достигнуто путем создания азотной атмосферы в камере печи.
Для соблюдения технологического процесса заказчика предъявлялись требования как к поддержанию температурной однородности при низких температурах, так и обеспечению быстрого охлаждение пластин подложек.
Печь была оснащена опцией быстрого охлаждения, позволяющей снижать температуру с 420°C до 200°C за 20 минут. Два вентилятора охлаждения расположены в задней стенке печи.
Холодный воздух обдувает рабочую камеру снаружи через каналы, расположенные между изоляцией и стенкой внутренней камеры. Для предотвращения потока воздуха, когда охлаждение не требуется, воздуховод блокируется автоматическим дроссельным клапаном на выходе.
Контроллер запрограммирован на использование статуса замка блокировки двери для автоматического запуска или остановки технологического цикла продувки защитным газом, что обеспечивает непрерывный цикл. Нагрев начинается тогда, когда датчик определяет, что уровень кислорода в камере упал ниже порогового значения; например, когда кислород опускается до 50 частей на миллион (ppm), запускается программа термообработки.
Также проект включает в себя дополнительные изменения и опции - позиции для полок в камере согласно ТЗ заказчика, чтобы обеспечить место для стоек с пластинами на каждой полке; дополнительные расходомеры для использования других газов (аргон), и дополнительную напольную подставку, чтобы обеспечить удобный для работы оператора уровень расположения печи. Контроллер температуры также обеспечивает автоматическое переключение между линиями подачи продувочного и технологического газа.
Для поддержания непрерывного цикла обработки было важно, чтобы при открытии дверцы при температуре 200°C для выгрузки и повторной загрузки печь HTMA быстро возвращалась в исходные рабочие условия, как по температуре, так и по концентрации кислорода в камере.
На графике четко видно, что уровень кислорода быстро увеличивается в момент открытия дверцы печи, а затем быстро снижается, когда дверца снова закрывается, так как автоматически включается продувка азотом. Это было зафиксировано как лямбда-датчиком, установленным в печи, так и независимым анализатором кислорода.
Использование вакуумного насоса для откачки воздуха из реторты при комнатной температуре и последующего наполнения инертным газом может потребоваться при термообработке пористых материалов.
Это позволит получить гораздо более чистую атмосферу по сравнению с использованием только продувки.
Эта печь предназначена для прокаливания (термического разложения) катализаторов, используемых в химическом производстве.
Работа с такими материалами может создать коррозионную атмосферу внутри печи, поэтому реторту необходимо изготавливать из сплава Hastelloy C-2000®, состоящего из никеля, хрома, молибдена, железа и меди. Такое сочетание обеспечивает повышенную устойчивость сплава к коррозии.
Эта изготовленная на заказ камерная ретортная печь способна достигать температуры до 1200°C, однако из-за термостойких свойств материала реторты максимальная рабочая температура печи ограничена 1000°C. Типичные рабочие температуры составляют до 700°C.
Реторта имеет объем 1000 литров и рассчитана на размещение до 12 поддонов заказчика, установленных на держателе, также изготовленном из Hastelloy C-2000®. Труба для подачи газа позволяет заказчику изменять атмосферу внутри реторты путем введения невоспламеняющегося газа, такого как азот или аргон, в соответствии с требованиями процесса. Дверь реторты поддерживается закрытой защелкивающимися промышленными зажимами и надежно блокируется двумя пневматическими цилиндрами.
Печь разделена на три зоны нагрева, одна в поде печи и две, расположенные вертикально по обе стороны камеры. Температурный контроль осуществляется тремя контроллерами Eurotherm 3508, связанными в единую сеть, что позволяет передавать заданное значение с контроллера центральной зоны на два других контроллера. Каждая обогреваемая зона контролируется своим независимым контроллером перегрева 3216CC.
Все приборы размещены в отдельном шкафу управления, который также оснащен счетчиком киловатт-часов, позволяющим заказчику контролировать потребление электроэнергии.
Установка включает систему принудительного охлаждения, предназначенную для нагнетания окружающего воздуха в полость между ретортой и изоляцией печи. Вентилятор способен подавать 600 м3 воздуха в час при давлении 25 мбар, что позволяет сократить время охлаждения примерно до 3 часов.
Будь то стандартный продукт с модифицированной атмосферой или полностью настраиваемая под заказчика система, Carbolite Gero за много лет работы изготовил тысячи печей и реализовал проекты по всему миру.
Свяжитесь с нами для получения бесплатной консультации и поговорите с нашими специалистами, чтобы найти наиболее подходящее решение для Ваших задач!
