О компании Наши клиенты Наши возможности Услуги Оборудование Заявка Контакты  
Вакуумная система Корпуса электропечей Системы управления Нагревательные блоки

Вакуумные электропечи Оборудование для термических процессов Специализированное оборудование

Copyright © ВакЭТО . All rights reserved.
Создание Sabotag

НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ БЛОКИ

КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ СИСТЕМЫ УГЛЕРОД-УГЛЕРОД

Используемый нами при создании нагревательных блоков композиционный материал системы углерод-углерод разрабатывался для нужд космической промышленности для применения в экстремальных условиях. Обладая рядом уникальных свойств, этот материал позволяет создавать нагревательные блоки качественно нового уровня.

Композиционный материал, применяемый для создания нагревателей имеет тканевую основу из углеродных нитей, которые прессуют, карбидизируют и на финальной стадии изготовления пироуплотняют при температурах до 3000°С. Наведенные в процессе пироуплотнения углеродные мостики между нитями значительно увеличивают плотность, механическую прочность и теплостойкость углеродной системы. Более того, в противоположность металлам, механическая прочность системы возрастает до 2200°С и не зависит от предыстории термического использования. Плотность материала, использующегося для изготовления нагревателей, лежит в пределах 1,2 — 1,4 г/см3. Материал для крепежа нагревательного блока, изготавливается объемноармированной углеродной заготовки и пироуплотняется до значений плотности, приближающимся к теоретическим: 1,7 — 1,9 г/см3. Теплоизоляционный материал, изготовленный на основе углерод-углеродной системы, имеет объемную структуру с низкой плотностью порядка 0,2 — 0,3 г/см3.

Упругость пара композиционного углерод-углеродного материала при температуре 1600°С — 1800°С на порядки ниже упругости паров вакуумного масла из откачных средств и лежит на уровне ниже 10-7 мм рт. ст., а упругость пара при температуре 2200°С составляет 10-4 мм рт. ст. Использовании углерод-углеродного материала при более высоких температурах в вакууме, экспоненциально увеличивается скорость его испарения, что уменьшает ресурс работы теплового блока по порядку величины до 100 часов.

Тепловые блоки из композиционного материала системы углерод-углерод имеют ряд преимуществ перед традиционными тепловыми блоками на основе тугоплавких металлов и разнообразных графитов. Высокая прочность композиционного материала практически исключает возможность случайного механического повреждения нагревателей в процессе эксплуатации и дает возможность изготовления нагревателей почти любой формы, например, в целях создания печей с повышенной равномерностью температурного поля .

Композиционный материал позволяет подавать на нагреватели 100% мощности уже при комнатной температуре. Футеровка позволяет снизить тепловые потери по сравнению с традиционной экранной теплоизоляцией. Кроме того, в отличие от тугоплавких металлов, композиционный материал не чувствителен к невысокой чистоте технических инертных газов, или может использоваться при фороткачке.

НАГРЕВАТЕЛИ ИЗ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛОВ (W, Mo)

Нагреватели из тугоплавких металлов на основе вольфрама и молибдена традиционно применяются в качестве нагревателей в вакуумных электропечах. Как и любой другой материал, тугоплавкие металлы обладают своими достоинствами и недостатками.

К числу преимуществ, следует отнести более высокую, по сравнению с композиционным материалом системы углерод-углерод, температуру применения. Нагреватели из вольфрама используются при рабочих температурах до 2500°C, обладают упругостью пара при этой температуре порядка 10-5 мм рт. ст. и ресурсом работы порядка 100 часов. Молибденовые нагреватели можно применять при температурах до 1500°C, после которой механическая прочность становится совершенно неудовлетворительной. При температуре максимального применения они обладают упругостью пара на уровне 10-8 мм рт. ст. Другое преимущество нагревателей из тугоплавких металлов — отсутствие необходимости длительной дегазации в сверхвысоковакуумных печах из-за малой эффективной поверхности.

С другой стороны, ввиду высокой хрупкости нагреватели из тугоплавких металлов легко повредить механическим воздействием в процессе эксплуатации электропечи. Хрупкость тугоплавких является так же естественным ограничителем скорости нагрева и охлаждения печи, в связи с чем мощность в течении технического процесса должна подаваться постепенно, иначе термический удар может разрушить нагреватель. Высокая хрупкость тугоплавких металлов накладывает естественное ограничение на максимальную температуру (обычно не выше 300°С) приемо-сдаточных испытаний перед отправкой печи Заказчику.

Нагревательный блок из тугоплавких металлов чрезвычайно чувствителен к чистоте инертного (нейтрального) газа при проведении термических процессов в защитной атмосфере. Для решения этой проблемы фирма «Вак ЭТО» может поставить систему дополнительной очистки и анализа подаваемого нейтрального газа .

При нагреве в вакууме часто наблюдается эффект селективного испарения (сублимация) материала загрузки. Пары испаряющегося материала могут конденсироваться на блоке экранов с образованием химических соединений, например, интерметаллидов. Последующий цикл нагрева-охлаждения разрушает экран из-за значительной разницы в коэффициентах термического расширения. Кроме того, происходит релаксация напряжений блока экранов, связанная с предысторией их получения. Эта релаксация сопровождается значительными деформациями. Таким образом, печь с тепловым блоком из тугоплавких металлов принципиально не может обеспечить долговременную стабильность температурного поля электропечи.

НАГРЕВАТЕЛИ ИЗ СПЛАВА CОПРОТИВЛЕНИЯ

Нагреватели, изготовленные на основе сплавов сопротивления, могут применяться как внутри, так и вне вакуумной камеры. Стойкость сплавов сопротивления в воздушной среде позволяет использовать их при изготовлении нагревателей для муфельных электропечей.

Применяемый нами сплав сопротивления Х23Ю5Т (или Х27Ю5Т) используется при температуре на нагревателе не превышающей 1300°С, если применение происходит в газовой атмосфере, и 1150°С при использовании в вакууме. Сплав сопротивления Х20Н80-Н используется при температуре на нагревателе до 1200°С и 1150°С на воздухе и в вакууме, соответственно. Упругость паров при этих температурах лежит на уровне ниже 10-5 мм рт. ст.