Оборудование для термообработки – основные виды печей

Способы термической обработки материалов

Оборудование для термической обработки стали, чугуна, алюминия и других металлов предназначается для нагревания и последующего охлаждения сырья. Во время этих процессов изменяется его структура и свойства, в то время как химический состав остается первоначальным. Основными видами термического воздействия являются:

• Отжиг. Металлы греются, а затем охлаждаются. Понижение температуры происходит в печи в медленном темпе.
• Закаливание. Обработка происходит при повышении градусов до критической отметки, после чего следует быстрое охлаждение.
• Отпуск. Проводится после закалки, предназначен для уменьшения хрупкости и напряжения в стали, и повышения ее гибкости.
• Нормализация. Процесс, схожий с отжигом. Различие заключается в том, что металлы остужаются на открытом воздухе.

Процесс обработки металлических заготовок в промышленной печи

Обработка сварных швов — обзор методов

Сварные швы отвечают за целостность металлической конструкции. В частности, соединение должно быть достаточно прочным, устойчивым к ржавлению, влажности. Обработка сварных швов призвана обеспечить выполнение этих задач.

Методы обработки

Существует три методики, с помощью которых защищаются сварные соединения:

1. Термическая обработка. Благодаря этому способу можно убрать остаточные напряжения в материале, возникающие вследствие сварочных работ. Термообработка проводится по одной из двух технологий: местной, когда прогревается или охлаждается только само соединение, или общей — температурной обработке подлежит вся деталь.
2. Механическая обработка. В данном случае задача состоит в удалении остатков шлака и проверке надежности соединения. Типичный пример механической обработки — простукивание шва молотком или выполнение его зачистки. Если шлак не удалить, возможно развитие коррозии.
3. Химическая обработка. Нанесение защитных покрытий на соединение — один из способов борьбы с коррозийными процессами. Наиболее доступный вариант химической защиты — обработка шва грунтовочным лакокрасочным материалом.

Термическая обработка

Помимо уменьшения остаточных напряжений металла, термообработка позволяет добиться следующих целей:

• сделать структуру шва и околошовных зон более приспособленной к воздействию внешних факторов;
• оптимизировать физические и эксплуатационные свойства материала, в частности, повысить стойкость к ржавлению, жаропрочность и т.д.

Термическая обработка сварных соединений предполагает нагрев на определенное время сварного соединения или всего металла до заданной температуры. Далее происходит искусственное охлаждение, которое также производится по определенному сценарию.

Оборудование для термообработки

Для термической обработки стыков может использоваться четыре вида технологического оборудования:

1. Индукционные устройства. Индукционный нагрев часто применяется во время прокладки трубопроводов. Суть этого метода состоит в использовании медных индукторов, включающих в себя многожильный медный кабель с воздушным охлаждением. Во время монтажа индуктора на трубопровод нужно принимать во внимание расстояние между трубой и индуктором. Общее правило: чем больше зазор между объектами, тем хуже используется мощность оборудования.
2. Гибкие нагреватели сопротивления. Данный способ считается одним из самых удобных и доступных способов обработки сварных швов.
3. Муфельные печи. При работе с этим видом оборудования нужно особое внимание уделять равномерности нагрева соединения, что достигается нецентрированной установкой детали в печь.
4. Нагрев с помощью газопламенного оборудования. При газопламенном нагреве применяются сварочные и особые многопламенные газовые горелки. Газовые нагреватели выделяют тепловую энергию, возникающую в результате сгорания смеси горючего газа с кислородом.

Оборудование для нагрева подбирается исходя из монтажных условий, доступности того или иного вида устройств и прочих обстоятельств. Нагревательное оборудование должно отвечать определенным требованиям: четко стыковаться со сварными швами, иметь не слишком большую массу и обеспечивать равномерный нагрев соединения как в ширину, так и в длину.

Чтобы сократить теплопотери, при термообработке сварных соединений используются всевозможные теплоизоляторы.

Теплоизоляция должна быть теплоустойчивой при небольшой теплопроводности, прочной, но в то же время гибкой, устойчивой к износу и безопасной в эксплуатации.

Способы термообработки

Известно несколько методов термической обработки сварных соединений:

1. Предварительный нагрев. Используется как до проведения сварочных работ, так и в момент сваривания деталей. Данная разновидность термической обработки применяется при сварке конструкций из низкоуглеродистой стали. Металл прогревается до 150-200 градусов по Цельсию.
2. Высокий отпуск. Методика состоит в нагреве материала до 650-750 градусов по Цельсию (конкретный показатель температуры зависит от сорта стали). Температура поддерживается в течение 5 часов. Технология позволяет уменьшить напряжения на 80%, а также повысить устойчивость материала к механическим воздействиям и увеличить его эластичность.
3. Нормализация. Применяется по отношению к углеродистым и низколегированным маркам стали. Подобная термическая обработка соединения осуществляется при температурах от 950 градусов по Цельсию. По окончании нагрева производится выдержка и охлаждение в условиях окружающей среды. Нормализация дает возможность уменьшить зернистость металла, сократить напряжение, а также увеличивает прочность шва.
4. Аустенизация. Представляет собой закалку сварного соединения путем его нагрева до температуры 1070 градусов и выше. Деталь греется в течение 60 минут, а затем производится быстрое искусственное охлаждение. Методика широко распространена для закалки аустенитных сталей. Результат аустенизации — возросшая эластичность сварного соединения.
5. Стабилизация. От аустенизации стабилизирующий отжиг отличается более низкой температурой и менее продолжительным периодом выдержки металла.
6. Термический отдых. Технология заключается в нагреве сварного шва до 250-300 градусов по Цельсию. Затем осуществляется выдержка металла в разогретом состоянии. В результате процедуры в сварном соединении снижается уровень диффузного водорода, и уменьшаются внутренние напряжения.

Выбор способа, которым будет осуществляться термическая обработка сварных соединений, зависит от физико-химических характеристик стали (определяется ее маркой). Особое значение имеет выполнение технологических требований, в противном случае происходит ухудшение качества сварного соединения.

Ключевые параметры, которые нужно учитывать при проведении местной термообработки:

• ширина нагреваемого участка;
• равномерность нагревания по толщине стенки и ширине нагреваемого участка;
• период выдержки;
• интенсивность охлаждения.

Механическая обработка

Механическое устранение недостатков сварочных работ осуществляется при помощи проволочной щетки. Можно значительно упростить задачу и сделать зачистку качественнее, если использовать портативное шлифовальное устройство или болгарку с лепестковой насадкой. Вместо насадки также можно применить абразивный круг.

Механическая очистка позволяет убрать следующие дефекты сварного соединения:

• окалины;
• заусенцы;
• окислы;
• последствия побежалостей.

Несмотря на простоту и дешевизну технологии, существует ряд нюансов, касающихся выбора насадки, знание которых позволит выполнить работу качественнее:

1. Прежде всего, нужно выбрать шлифовальный круг из подходящего материала. Лучше всего для механической очистки подойдет круг из цирконата алюминия. Преимущество этого материала в том, что он, во-первых, провоцирует коррозийные процессы, а во-вторых, цирконат алюминия прочнее оксида алюминия, из которого также изготавливаются некоторые виды насадок.
2. Лепестки шлифовального круга должны быть на тканевой составляющей. Ткань надежнее и устойчивее к большим нагрузкам в сравнении с бумагой, которая иногда применяется на лепестках в качестве основы. Однако стоят такие насадки намного больше аналогов на бумажной основе. Более высокая стоимость тканевых насадок вполне оправдана и окупится при такой агрессивной по отношению к материалу работе, как шлифование швов.
3. Размер абразивного зерна зависит от типа выполняемой работы. Очень часто в ходе очистки соединений могут понадобиться насадки с разным размером зерна. Поэтому рекомендуется приобретать сразу несколько видов насадок.
4. Если нужно качественно зачистить шов, то разные размеры зерен просто необходимы, так как шлифовка осуществляется с постепенной сменой насадок на зерна меньшего размера. К примеру, крупные окалины убираются крупнозернистыми насадками, а вот тонкая шлифовка производится мелкозернистыми насадками. Финишная проходка осуществляется наиболее мелким зерном. Насадки следует менять последовательно — допускается пропуск не более одного размера. Однако если речь идет о создании зеркального блеска сварного соединения, нельзя пропускать ни одного размера.
5. Для обработки швов, расположенных в труднодоступных местах (полостях, кромках, отверстиях), используются особые устройства — борфрезы, устанавливаемые в шлифовальную машину. Существуют борфрезы самых разнообразных размеров и форм, поэтому подобрать нужную конфигурацию несложно.

Разновидности оборудования для термообработки

Так как печи и оборудование для термообработки предназначаются для различных целей, они различаются по:

• Расположению загрузочного отверстия. Горизонтальное, вертикальное, трубчатое, под колпаком, в виде колодца.
• Дополнительным возможностям. Работа в вакууме, газовой среде и т.п.
• Температурным возможностям. Низко-, средне- или высокотемпературные.

Так выполняется загрузка вертикальной печи

В зависимости от используемого топлива, оборудование для термообработки металлов и других материалов можно разделить на такие виды:

Газовые печи

Для того чтобы уменьшить теплопотери, камерные печи для термообработки обладают хорошей изоляцией и изготавливаются из огнеупорных материалов. Поды таких устройств выполняются из чугуна, стали, могут быть также керамическими или кремниевыми.

Благодаря возможности выставления точных настроек, печь может работать в широком температурном диапазоне – от незначительного нагрева до полного расплавления материала

Термическая камерная газовая печь на новом объекте, готовая к работе

Муфельные конструкции

Муфельное оборудование для термообработки, купить которое можно в , отличается особыми возможностями камеры. Она служит для нескольких целей одновременно:

• Поддерживает нужную температуру.
• Обеспечивает равномерный прогрев.
• Защищает образцы от контактов с продуктами сгорания, воздухом и испарениями.

Материалами для изготовления муфельных печей могут являться керамика, глина, минеральная вата, асбест, кирпич и другие.

Печь SNOL с керамической камерой и сама камера

Электропечи

Электрическое оборудование для термической обработки металлов отличается наибольшим разнообразием моделей и разновидностей. По способу воздействия на материал и преобразованию энергии, они делятся на:

• Индукционные. Тигель таких промышленных печей включает в себя металлические детали. Нагрев происходит посредством выделения энергии при прохождении через них электрического тока. В основном используется для изготовления сплавов.
• Дуговые. Функционируют при постоянном или переменном токе. Металлы обрабатываются в вакуумной или газовой среде. Устройства обязательно комплектуются системой охлаждения. Являются вариантом недорогого оборудования для термообработки, так как потребляют небольшое количество электроэнергии.
• Инфракрасные. Источник тепла в таких приборах выделяет ИК-излучение, способствующее быстрому и равномерному нагреву деталей.

Новенькая электрическая печь с камерой из термоволокна

Электропечи камерные для отпуска с выкатным подом типа ПВО

Электропечи камерного типа с горизонтальной загрузкой предназначены для проведения режимов термообработки, требующих равномерного прогрева деталей и поддержания температуры с высокой точностью. К таким процессам относится отпуск стальных деталей, являющийся конечной операцией термообработки и позволяющий после закалки уменьшить внутренние напряжения и получить более равновесную структуру.

Рабочее пространство камеры нагрева образовано экранами из листовой нержавеющей стали. Внизу на поду камеры установлен поддон в виде решетки. Нагреватели, изготовленные из проволоки сплава суперфехраль, расположены в воздушных каналах между экранами и футеровкой печи. По длине камеры нагрева печи ПВО имеют несколько независимых зон нагрева.

На верхней крышке печи в каждой зоне установлен центробежный вентилятор. Вентилятор обеспечивает постоянную циркуляцию воздушного потока, что позволяет устанавливать равномерную температуру по всему объёму рабочего пространства печи.

Электропечи ПВО 30.40.25/7 и ПВО 35.80.25/7 имеют составную дверь. Нижняя часть двери установлена на поду и перемещается вместе с подом. На электропечи ПВО 30.40.25/7 верхняя часть двери оснащена электромеханическим приводом подъема. Верхняя часть двери ПВО 35.80.25/7 открывается поворотом вокруг горизонтальной оси с помощью гидроцилиндров.

Все электропечи типа ПВО оборудованы механизированным приводом пода. Управление движением пода и двери производится с выносного кнопочного поста управления.

Электропечи поставляются в собранном и футерованном виде.

Все печи имеют электронное управление нагревом с цифровой индикацией температуры. Применение высокоточных температурных контроллеров позволяет устанавливать равномерную температуру по всему объему печи с точностью ±5°С.

Для регистрации температурного режима на шкафу управления установлен электронный регистратор температуры.

Необходимое силовое и регулирующее оборудование смонтировано в шкафу управления.

* — габаритный размер с выкаченным подом Р — ручное открытие двери, электромеханический привод пода Э — электромеханический привод пода и двери С — составная дверь: нижняя и верхняя части двери

Конструкция оборудования для термической обработки

Несмотря на различия в способах работы оборудования для термической обработки, все они имеют схожее устройство, которое включает в себя:

• Отверстие для загрузки. Для закладки сырья может использоваться ковш, конвейер, лебедка и т.д.
• Разгрузочный блок. Представляет собой камеру, где готовая продукция дозируется.
• Дымовыводящие пути. Последние модели приборов снабжены автоматическими дымоходами, располагающимися на задней стороне печей.
• Камеру. Основной конструктивный элемент, в который закладывается исходный материал.

Так как ассортимент аппаратов для обработки металлов, керамики, фарфора и пр. постоянно обновляется, для правильного выбора подходящего устройства обращайтесь к специалистам ! Мы непременно поможем вам выбрать оптимальное оборудование для поставленных целей.

Дополнительные механизмы для обеспечения печей термической обработки

Некоторые виды производств осуществляют выпуск прокатной продукции. К ней относятся профиля, трубы, сварные конструкции и прочее. Чтобы придать необходимую форму перед или до попадания детали в термическую печь используются специальные температурные прессы для правки поверхностей. Существуют ударные устройства динамического действия и статические агрегаты. Первый вариант предполагает создание нужной геометрии с помощью импульсных ударов поверхностью пресса для труб с толстыми стенами либо проката. Статические прессы делают плавную и медленную правку тонкостенных труб и профилей разной формы. Сама по себе процедура правки занимает мало времени и включает в себя этап контроля геометрии, саму правку и окончательный контроль качества. Когда на таком устройстве обрабатываются высоко ответственные изделия, применяется индивидуальный низкотемпературный отпуск для снятия напряжения металла, проводящийся при температуре около 200 градусов.

После того, как изделие прошло термическую обработку, его необходимо обязательно протестировать на наличие требуемого качества. Для этих целей применяется стационарный твердомер, который обеспечивает оперативный контроль непосредственно на месте производства. В случае если обрабатываемый предмет имеет большие габариты не позволяющие снять показания стандартным прибором, возможно использование портативных твердомеров, которые разнятся прямым методом замера и косвенным вариантом считывания механических свойств. На некоторых производствах нередко эксплуатируются коэрцитиметры, основным предназначением которых является контролирование химико-термической твердости, глубины образовавшегося слоя и прочих параметров на образцовых деталях. Параллельно с данным прибором могут использоваться портативные микроскопы с размерной сеткой, нанесенный на объектив.

Обработка сварного шва после сварки

Сварка — самый надежный, быстрый и экономичный способ создания неразъемных соединений металлов и их сплавов. В ходе сварочного процесса металл нагревается до температуры плавления. Это вызывает в нем внутренние напряжения. Кроме того, на поверхности сварочного шва остается шлак. Для удаления шлака и снятия внутренних напряжений в металле применяются различные способы обработки сварного шва.

Основные способы обработки сварных соединений

Наиболее распространенными стали следующие методы обработки сварного шва:

• Термическая. Применяется для ликвидации внутренних остаточных напряжений. Проводится путем локального или общего прогрева.
• Механическая. Зачистка сварных швов после сварки удаляет шлаки и окалину с поверхности соединения.
• Химическая. Состоит из обезжиривания и покрытия защитным слоем. Препятствует возникновению коррозионных очагов. Метод используют для обработки материалов, подверженных коррозии, которым предстоит работать в активных средах.

Способ воздействия выбирают, применяясь к техническим требованиям к конструкции и условиям ее эксплуатации. Часто применяют последовательно все три метода.

Термообработка

Термическая обработка сварных соединений обязательно проводится после сварки тонкостенных изделий, особо подверженных деформациям под воздействием внутренних напряжений. К таким конструкциям относятся трубопроводы, различные емкости, сосуды давления.

Термическая обработка сварного шва

Проводится термообработка и для большинства ответственных конструкций, таких, как корпуса атомных и химических реакторов.

Заключается термообработка в нагреве детали и ее последующем охлаждении по строго заданному температурному графику.

Зачем нужна

В ходе сварки нагревается небольшая область детали в районе шва. Неравномерный прогрев и приводит к возникновению внутренних напряжений, способных деформировать или даже разрушить деталь. Кроме того, в зоне неравномерного нагрева изменяется структура кристаллической решетки металла, что приводит к ухудшению его физико-механических и химических свойств.

Рядом со сварным швом зона закалки, в которой прочность повышена, а упругость, наоборот, понижена. Ее окружает зона разупрочнения, в которой пластичность сохраняется, а прочность становится ниже, чем была до сваривания.

Термическая обработка сварных соединений призвана восстановить внутреннее строение металла и его свойства, вернуть характе

Камерные печи для термообработки металлических поверхностей

Камерные печи для термообработки металла выполняются из высокопрочных материалов. Чаще всего внутренняя часть рабочего бокса защищена термоволокном и огнеупорным кирпичом. Среди особенностей моделей можно выделить:

• Диапазон рабочих температур от 50 до 1300°С.
• Нагреватели открытого или закрытого типа.
• Приспособления для удаления лишней влаги.

Камерная печь для термообработки может иметь усиление стен и подов. Также допускается дополнительное оснащение полками и противнями, стеллажами, подвесами, штангами и прочими приспособлениями. Для удобства слежения за рабочими процессами в дверце есть смотровое окно.

Промышленная камерная электропечь SNOL 144/1250 MS для обработки металла

Базовый комплект УИНТ-50-2,4

Опросный лист можно скачать здесь

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Применяемое оборудование

Для термической обработки сварных швов применяют следующие виды оборудования:

1. Индукционное. Принцип работы основан на нагреве металла вихревыми токами, создаваемыми индукционной катушкой (индуктором), подключенной к высокочастотному генератору. Нагреваемый участок предварительно накрывают асбестом. Поверх него гибким проводом наматывают витки катушки с шагом 2,5 см на расстоянии 25 см по обе стороны от стыка. В качестве индуктора также используют накладки с расположенными внутри проводами. Технология обеспечивает быстрый, равномерный нагрев участка соединения независимо от положения деталей.
2. Радиационное. Нагрев осуществляется теплом от проводов из нихрома, по которым проходит электроток. Гибкие нагревательные элементы удобны для обработки соединений сложной формы. Радиационное оборудование эффективней индукционного при работе с металлами с низкими электромагнитными характеристиками.
3. Газовое выгодно для применения, так как не нуждается в электроэнергии. Однако на нагрев уходит много времени. Поэтому оборудование используют на небольших конструкциях. Для обеспечения равномерного прогрева соединения работу выполняют двумя многопламенными ацетиленовыми горелками одновременно с обеих сторон.
4. Для работы с деталями небольшого размера применяют муфельные печи. Их также используют на трубопроводах малого диаметра.

Виды камерных печей для оплавления припоя

Камерная печь оплавления припоя производителя SNOL необходима для пайки плат, в которых предусмотрены составляющие для поверхностных креплений. Различают оборудование по таким особенностям:

• Тип конструкции.
• Способ прогрева.
• Число нагревательных зон.
• Количество участков охлаждения.

Выбирая оборудование этого типа, обратите внимание, что оно отличается интенсивностью и скоростью нагрева. Так же как и камерные сушильные шкафы, они могут иметь малую, среднюю и высокую производительность.

Камерная электропечь SNOL 4/1300 для оплавления припоя

Камерная печь для обжига керамики

Камерная печь для обжига керамики, фарфора или глины применяется в учебных и художественных центрах, в гончарных мастерских и предприятиях по изготовлению сувениров. Тип оборудования подбирается в зависимости от потребностей и объема производства. Учитывая эти факторы, могут быть разными:

• Конструктивные особенности.
• Размер рабочей камеры.
• Диапазон температур.

Печи оснащены вертикальной или фронтальной загрузкой. Поды могут быть как неподвижными, так и выдвижными. Чтобы температура была равномерной, устанавливаются вентиляторы.

Электропечь SNOL 80/1100для обжига керамики и фарфора

Камеры выполняются из огнеустойчивых и теплоизоляционных материалов. Для нагревательных элементов применяют трубчатые или проволочные высокоомные детали

Классификация камерных термических печей

Для предельно точной работы, термические печи камерные оснащены закалочными секциями, микропроцессорными регуляторами и программаторами. Приспособления автоматизируют обслуживание техники, выполняемое по заданной программе. Правильно подобранная печь с камерой из волокна не только ускоряет процесс разогрева, но и увеличивает его экономичность.

Виды камерных печей можно разбить по:

• Конструктивным особенностям. Камеры бывают вертикальными, ямными, колпаковыми, колодцеобразными.
• Источнику энергии. Наиболее популярны электрические модели, также используются газовые и мазутные.
• Типу пода. Выбор зависит от объема обрабатываемых материалов. Существуют выдвижные, выкатные и неподвижные плиты.

Если рассматривать камерные печи обжига более детально, можно выделить несколько основных групп. Они отличаются не только по назначению, но и объему рабочих боксов. Также широк выбор материалов изготовления, граничных температур, термических градиентов, типов конвекции и прочих факторов.

Камерная печь обжига SNOL 7,2/1300 L

Вакуумные печи

Вакуумные печи являются оптимальным средством, чтобы получить качественные инструменты, быстрорежущие стали, титановые сплавы, медь, тугоплавкие металлы и конструкционные стали. Вакуумные печи производят все процессы с высокой технологичной точностью параметров. Температура в них не может откланяться больше чем на 5 градусов. Они используются как составные элементы линий термической обработки.

В вакуумных печах может использоваться азотистая, гелиевая, воздушная среда. При этом для их эксплуатации не требуется использование водяных закалочных баков. Это приводит к тому, что в них сложно производить закаливание низкоуглеродистых и низколегированных сталей. Для изготовления внутренней поверхности вакуумной печи используют листовой молибден, нагревательных элементов – графит, керамика, порошковые материалы.

Установки, которые имеют высокую мощность, способны создавать давление в вакуумной печи, которое составит 0,00005 мбар. Уровень максимального давления окружающей среды составит 20 мбар, а термпературы 1350 градусов. В качестве охлаждающей жидкости применяется вода.

Вакуумные камеры комплектуются различными вакуумными насосами, ресиверами, имеющие газовую среду охлаждения и установками, которые обеспечивают обратное водоохлаждение. Показатель степени автоматизации данного оборудования для термообработки может варьироваться в пределах 0,7-0,9.

Вакуумные печи имеют высокую стоимость, поскольку для их разработки и изготовления затрачивается намного больше средств. При этом они имеют один недостаток, который связан с тем, что поверхность сплавов обезлегируется, если в них используется высокая температура.

Виды камерных печей по типу пода

На крупных производствах востребованы камерные печи с выдвижным подом, делающие процесс термообработки предельно эффективным. Они обеспечивают быструю и удобную загрузку и выгрузку. Выдвижные поды уменьшают физическую нагрузку при обслуживании оборудования. Чтобы разгружать такие приспособления вне печи, используют грузоподъемники.

Камерная печь с выкатным подом позволяет избежать простоя техники, так как можно загружать несколько плит. Таким образом, уровень КПД увеличивается в 1,9-2,5 раз, при этом расход энергоресурсов снижается до 25%.

Камерная электропечь SNOL 3500/1200 с выдвижным подом

В отличие от предыдущих конструкций, камерная печь с неподвижным подом имеет минимальные теплопотери во время помещения металлических заготовок на плиту. Загрузка и выгрузка осуществляется при помощи механических приспособлений. Если рассматривать компактные электропечи с керамической камерой, в них нет необходимости использовать выкатные или выдвижные поддоны.

Камерная электропечь с загрузкой на различных уровнях на съемных полках

Поды печей изготавливаются из жаропрочных материалов, таких как карбид кремния, чугун, сталь или керамика. Плиты выдерживают высокие температурные и механические нагрузки