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Sobre forno a vácuo

Tipos de fornos a vácuo

Um **forno a vácuo** é um tipo de dispositivo de aquecimento e fusão utilizado para tratar metais em vácuo ou atmosfera de gás inerte. É utilizado principalmente para o tratamento térmico de metais. No vácuo, a ausência de ar permite que as peças metálicas endureçam mais rapidamente e previne a oxidação. Existem quatro tipos principais de fornos a vácuo.

  • Fornos de cementação a vácuo

    Um forno de cementação a vácuo é um equipamento especializado de tratamento térmico utilizado para cementação com gases carbonosos sob vácuo. A ausência de oxidação no forno de cementação a vácuo cria um ambiente inerte que permite o tratamento térmico de metais sem a formação de escória ou oxidação na superfície das peças. Isso resulta em superfícies metálicas lisas e limpas que eliminam a necessidade de processamento adicional. Além de superfícies livres de defeitos, a cementação a vácuo também fornece profundidade de camada e dureza superficial precisamente controladas.

  • Fornos de tratamento térmico a vácuo

    Um forno de tratamento térmico a vácuo é uma peça compacta de equipamento que trata termicamente peças metálicas em vácuo. Este dispositivo também previne reações oxidantes indesejáveis e contaminação superficial, limpando quimicamente as superfícies das peças através de um processo controlado de desgasificação de vapor. Consequentemente, as peças tratadas termicamente têm superfícies limpas, não contaminadas e livres de defeitos que não requerem tratamento superficial adicional. A cavidade interna de um forno de tratamento térmico a vácuo é geralmente feita de aço inoxidável para fornecer uma câmara resistente à corrosão.

  • Fornos de brasagem a vácuo

    Um forno de brasagem a vácuo é um dispositivo de brasagem de alta temperatura que une duas ou mais peças separadas. Além de unir com sucesso componentes metálicos e não metálicos, a brasagem permite a união de substâncias diferentes. Quando um material de menor ponto de fusão, geralmente chamado de metal de enchimento de brasagem, é aquecido, ele pode fundir os materiais de base. Realizar o processo de brasagem sob vácuo protege as juntas brasadas da contaminação e oxidação, resultando em conexões sólidas e limpas. Os fornos de brasagem a vácuo podem ser utilizados em vários setores industriais, como a indústria aeroespacial, para produzir instrumentos de alta precisão.

  • Fornos de fusão a vácuo de titânio de alta pureza

    Os fornos de fusão de titânio a vácuo são essenciais na produção de ligas de titânio de alta qualidade utilizadas para componentes de aeronaves, artigos esportivos e equipamentos de processamento químico. Esses fornos empregam um cadinho de cobre refrigerado a água não consumível, que facilita o resfriamento rápido do titânio fundido durante a solidificação, aumentando assim o rendimento. Além disso, a ausência de contaminação atmosférica durante o processo de fusão aumenta significativamente a pureza da liga.

Especificações e manutenção de fornos a vácuo

  • Temperatura máxima: A maioria dos fornos a vácuo é projetada para operar em temperaturas máximas que variam de 1.000 a 2.500 graus Celsius. A temperatura real é determinada pelo tipo específico e finalidade do forno a vácuo.
  • Nível de vácuo: O grau de vácuo que um forno a vácuo pode atingir é tipicamente medido em milibar ou Torr. Um nível típico de alto vácuo para um forno a vácuo é de cerca de 0,001 Torr, enquanto alguns podem atingir vácuos ainda mais altos (menores), até 0,0000001 Torr.
  • Método de aquecimento: Os métodos de aquecimento dos fornos a vácuo podem variar, como aquecedores de dissilício de molibdênio, fio de resistência, resistores de grafite, aquecimento indutivo de RF, etc. Cada tipo de aquecedor tem suas características e usos distintos. Por exemplo, o fio de resistência não contém óleo e gás, o que é especialmente importante para o tratamento de materiais inflamáveis.
  • Materiais do forno: Os materiais dos fornos são geralmente mantidos com materiais duráveis e resistentes à oxidação, como grafite, cerâmica de alta pureza ou certas ligas refratárias. Esses materiais têm um alto ponto de fusão e excelente estanqueidade ao vácuo, o que pode garantir sua estabilidade e longevidade em ambientes de alta temperatura.
  • Gás de purga: Os tipos de gases de purga normalmente utilizados em fornos a vácuo incluem argônio, nitrogênio, hidrogênio, etc. Os gases de purga são utilizados para controlar a composição da atmosfera dentro do forno e para evitar a oxidação e contaminação da peça de trabalho durante os processos de sinterização e infiltração. Por exemplo, o uso de argônio como gás de forno é útil para purificar o interior do forno. Ele pode deslocar o ar residual e reduzir a oxidação da peça de trabalho, melhorando assim a qualidade do vácuo para proteger melhor os itens que estão sendo processados.

Manutenção

  • Verificação semanal dos módulos de vácuo do forno: Este dispositivo, que fornece suporte para tecnologias de endurecimento a vácuo, como HighVac, SoftVac ou LowVac, deve estar livre de danos após uma semana. Procure por vazamentos, dobras nas mangueiras, quebras no isolamento dos fios, rasgos na fole, operação da válvula e níveis de óleo da bomba de vácuo.
  • Peças de reposição do forno trimestrais: Substitua quaisquer peças do trimestre não desperdiçadas, focando em juntas, anéis de vedação e folhes. Além disso, faça a calibração do sensor de vácuo para garantir a precisão.
  • Filtros de ar mensais e ventiladores dos sopradores: Limpe os filtros do ar utilizado para resfriar a caldeira do forno elétrico, seja um forno de indução ou outro tipo. Isso é útil para que eles continuem funcionando corretamente e continuem sendo eficientes.
  • Sistemas elétricos anuais: Inspecione toda a fiação, dispositivos eletrônicos e componentes operacionais, como contatores e relés, para garantir uma operação segura durante o processo de soldagem. Concentre-se nas conexões de cabos refrigerados a água, sistemas de alta tensão e conexões de aterramento.
  • Inspeção geral anual: Um serviço de manutenção profissional do fabricante do forno a vácuo deve ser procurado para uma inspeção anual mais abrangente de todo o sistema do forno, incluindo os sistemas elétricos, mecânicos, hidráulicos e pneumáticos.

Cenários em que os fornos a vácuo são utilizados

  • Metalurgia industrial: Os fornos a vácuo estão principalmente presentes no campo do metal. Com a capacidade de tratamentos térmicos como têmpera, endurecimento, alívio de tensões, desgasificação e recozimento, eles podem ser adaptados para atender às necessidades de muitos metais como aço, cobre, titânio, etc. Além disso, diferentes tipos de fornos a vácuo estão disponíveis para tratá-los. Por exemplo, um forno de vácuo de titânio é utilizado para titânio e suas ligas. Por outro lado, o metal titânio pode ser processado por várias técnicas oferecidas por um forno a vácuo, como fornos de recozimento a vácuo. O tratamento térmico sob vácuo ajuda a melhorar a resistência, dureza e resistência à deformação das ligas de titânio, tornando-as mais úteis para várias aplicações.
  • Indústrias aeroespacial e automotiva: Os campos aeroespacial e automotivo dependem muito dos fornos a vácuo, particularmente aqueles que envolvem a metalurgia. Isso ocorre porque essas duas indústrias esperam que os materiais que utilizam tenham qualidades elevadas. Essas qualidades podem variar de serem muito duráveis e fortes a resistir a altas temperaturas ou reduzir o acúmulo de resíduos de combustão em motores automotivos. Consequentemente, os materiais devem passar por um tratamento rigoroso para atingir tais propriedades, o que apenas um forno a vácuo pode oferecer. Consequentemente, os produtos finais são perfeitamente adequados para as funções desafiadoras que desempenharão, digamos, em uma aeronave ou em um carro esportivo de alto desempenho.
  • Metalurgia do vidro: Este tipo de indústria se refere àquela que é basicamente preocupada com o vidro. Apesar de ser um isolante, o vidro, especialmente o vidro de alta sílica, ainda pode suportar calor, o que significa que pode sobreviver em fornos. No entanto, o material é especial. Hertz disse que materiais de alta qualidade usados para revestimentos ou tubos do forno a vácuo podem ser resistentes a uma variedade de materiais de vidro e produtos químicos agressivos. Em outras palavras, alguns vidros só podem ser tratados termicamente sob um certo tipo de alta temperatura. Isso explica por que um forno especial para produção de vidro existe em primeiro lugar. A indústria vidreira utiliza fornos a vácuo para controlar precisamente a atmosfera e a temperatura durante os processos de fusão e refino de materiais de vidro. Além disso, quando materiais de vidro (por exemplo, vidro de quartzo) são tratados em vácuo, as impurezas são eliminadas e gases indesejáveis são liberados.
  • Fabricação de semicondutores: A fabricação de semicondutores se refere ao processo pelo qual as pastilhas de semicondutores são produzidas. Os dispositivos semicondutores são a espinha dorsal de muitos eletrônicos, incluindo sensores, circuitos integrados, transistores e muito mais. Esses dispositivos geralmente contêm alguns materiais semicondutores tratados por calor para produzir dispositivos eletrônicos intrincados e miniaturizados. Os dispositivos semicondutores são altamente suscetíveis até mesmo à menor irregularidade; portanto, o tratamento de aquecimento deve ser exato, com contaminantes indesejáveis removidos. Neste ponto, o forno a vácuo surge, fornecendo o ambiente puro necessário para a produção de dispositivos semicondutores.

Como escolher fornos a vácuo

Aqui estão algumas dicas para aqueles que procuram comprar ou vender por atacado fornos a vácuo.

  • Defina a aplicação pretendida e a compatibilidade do material:

    Os operadores devem analisar o uso pretendido do forno a vácuo. Eles devem considerar os materiais a serem processados, seu poder específico de desgasificação e a faixa de temperatura desejada. Ao fazer isso, eles podem escolher um forno a vácuo com os recursos de design apropriados para suas necessidades exclusivas.

  • Avalie o espaço disponível no piso e as conexões de utilidade:

    É importante avaliar a quantidade de espaço disponível no piso no local de instalação, bem como as conexões de utilidade. Desta forma, um forno de tamanho apropriado pode ser escolhido, que se encaixará no local e será suportado pelas utilidades necessárias para a operação.

  • Determine o nível desejado de automação e facilidade de uso:

    Ao selecionar um forno a vácuo, decida o grau preferido de automação e facilidade de uso. Fornos com controles avançados de tela sensível ao toque e receitas programáveis permitem uma operação mais automatizada e fácil de usar em comparação com controles manuais básicos.

  • Considere os requisitos de manutenção e a rede de serviços:

    Considere as necessidades de manutenção do forno a vácuo selecionado, juntamente com sua confiabilidade. Certifique-se também de levar em consideração a disponibilidade de serviços de reparo na área. É prudente selecionar um sistema de forno que tenha suporte de reparo generalizado e baixas demandas de manutenção para ajudar a minimizar o tempo de inatividade e os custos operacionais a longo prazo.

  • Avalie a eficiência energética e os custos operacionais:

    Escolha um modelo de forno a vácuo que seja projetado para alta eficiência energética a fim de reduzir o consumo de energia e os custos operacionais de longo prazo. Procure por recursos como câmaras de vácuo de tamanho apropriado, isolamento de qualidade, elementos de aquecimento eficazes e modos de economia de energia que ajudam a reduzir os custos de eletricidade durante o uso regular.

Perguntas frequentes sobre o forno a vácuo

P1: Quais são os prós e contras dos fornos a vácuo?

A1: As vantagens de um forno a vácuo são a excelente qualidade do produto que ele pode alcançar, a segurança aprimorada do operador, a ampla gama de materiais e tamanhos que ele pode processar e o nível mais alto de permeabilidade do ar e desgasificação que ele pode oferecer. As desvantagens podem incluir o custo mais alto de um forno a vácuo em comparação com modelos não a vácuo e o nível mais alto de conhecimento técnico necessário para instalação e manutenção.

P2: Todos os fornos a vácuo são iguais?

A2: Não, existem vários tipos diferentes de fornos a vácuo, como o forno de processamento a quente a vácuo (VHPF), o forno de correia a vácuo, o forno de sinterização a vácuo, o forno de fusão a plasma e o forno de refino a vácuo, cada um com suas próprias características e aplicações.

P3: Um forno a vácuo pode ser usado para todos os materiais?

A3: Não, nem todos os materiais são adequados para processamento em um forno a vácuo. Materiais como alumínio, magnésio e titânio, que têm altos pontos de fusão e podem reagir com o oxigênio, devem ser processados em uma atmosfera protetora ou vácuo para evitar defeitos como oxidação, contaminação ou fragilidade.

P4: Como um forno a vácuo melhora a segurança do operador?

A4: Um forno a vácuo melhora a segurança do operador minimizando o risco de reações explosivas. As combinações de ar são removidas dos materiais e os gases perigosos são evacuados e tratados em sistemas especializados antes da liberação, reduzindo os potenciais riscos no ambiente de trabalho.