この40年間で、熱処理業界では炉で最も一般的に使用されるホットゾーンのタイプに大きな変遷があった。1970年代、設置されたホットゾーンの大半はオールメタル製でしたが、現在では大半がグラファイト製です。
グラファイトへのシフト
この嗜好の変化には2つの要因がある：
- グラファイト・ホットゾーンの設計と品質の向上
- メーカーが熱損失を防ぐためにフェルトを使用する利点に気づくにつれ、グラファイト・ホットゾーンの品質は向上した。現在では、カーボン/カーボンフレックスシールドで裏打ちされた2インチのグラファイトフェルト断熱材が一般的です。以前は、ホットゾーンは1インチのグラファイトフェルトと1インチのグラファイトボード断熱材で構成されていました。
- グラファイトの使用と利点に関する教育の強化
- 予知保全とデータ分析により、炉のユーザーは設備の必要性についてこれまで以上に情報を得られるようになった。この研究を通じて、黒鉛ホットゾーンの利点が広く知られるようになった。黒鉛はエネルギー効率に優れ、交換コストがかなり低く、適切なメンテナンスにより寿命が長くなります。
ホットゾーンの選択
近年、グラファイト製ホットゾーンが改良され人気を博している一方で、オールメタル製ホットゾーンも業界では根強い需要を維持している。オールメタル・ホットゾーンは、モリブデンとステンレス鋼からなる多層金属シールドを使用しています。このオプションを使用する利点には、より優れたリーク率、改善されたポンピングダウン能力、よりクリーンな作業環境、汚染された部品の発生確率の低下などがあります。
それぞれにユニークなデザインと利点があるため、"自分のニーズに最適なホットゾーンを選ぶにはどうすればいいのか "という疑問が出てくるかもしれません。我々は、あなたが決めるのに役立つ3つの基本的な質問を特定した：
1.工程と材料の要件は何ですか？
オールメタル
偶発的なほこりや汚れに耐えられないプロセスには、全金属製ホットゾーンが最適です。このような繊細なプロセスには、拡散接合やアルミニウムろう付けが含まれます。超合金（チタン、ハステロイ、タングステンなど）のような材料を扱うために特別に設計されたオールメタルホットゾーンは、医療産業で一般的な要件である、明るく清潔な部品を製造します。
また、黒鉛炉の中で材料が炭素とどのように反応するかも考慮してください。黒鉛ダストは溶融温度を低下させ、ある種の材料に は共晶反応さえも引き起こす可能性があります。このような場合、最適な結果を得るには全金属ホットゾーンが最良の選択となる。
グラファイトまたはオールメタル
グラファイトもまた、明るくきれいな部品を製造することができるが、偶発的なカーボン・ダストが発生することもある。素材がカーボンと反応しない場合は、ホットゾーンを柔軟に選択できる。炭素鋼や合金鋼のようなほとんどの金属や、焼戻し、時効処理、浸炭、焼入れ、溶体化処理などのプロセスは、どちらのホットゾーンでも同じように機能します。
2.ご希望の温度とランプレートは？
オールメタル
高温とランプレートを必要とするサイクルでは、2,400 °F (1,371 °C)以上の温度に達することができ、最大ランプレートが毎分75 °F (41 °C)の全金属製ホットゾーンを選択する必要があります。
グラファイトまたはオールメタル
温度が2,400 °F (1,371 °C)より低く、最大ランプレートが毎分25 °C (45 °F)であれば、どちらのホットゾーンでも選択できます。
3.予想される温度均一性の範囲は？
オールメタル
エンドエレメントを備えた金属製ホットゾーンは +/- 5 °F (3 °C)の温度均一性範囲を達成することが可能です。AMS 2750F 標準では、この範囲内の炉はクラス 1 炉と定義され、作業ゾーンの温度変化が最も小さくなります。
グラファイトまたはオールメタル
より広い温度均一性範囲+/- 10 °F (6 °C)以上を許容する部品やプロセスでは、エンドエレメントを使用しないグラファイトホットゾーンが望ましい結果を達成することができます。AMS 2750F 規格では、この温度均一性のバリエーションはクラス 2 炉と定義されています。熱処理炉は常にお客様の部品やプロセスが要求する最も狭い温度均一性範囲に対応する必要があるため、いずれのホットゾーンでもこの範囲以上の温度均一性を達成することができます。
結論
お分かりのように、各ホットゾーンには明確な機能と利点があります。上記の質問に対する答えとして、全金属製ホットゾーンを選択する必要がある場合、決断は簡単です。しかし、この2つのオプションのどちらかを選択する柔軟性がある場合は、この記事で前述した利点を考慮した上で、ニーズに最適なホットゾーンを選択してください。
