熱処理部門に足を踏み入れ、初めて縦型熱処理を目にしたとき。 真空炉顎が外れるような光景に、思わず見入ってしまうだろう。
金属製の脚で1階建て以上の高さに設置されているのは、巨大な真空圧力容器だ。ワイヤー、ホース、ポンプ、制御装置がさまざまな角度で取り付けられている。 アイアン・ジャイアント あるいは、H.G.ウェルズの『宇宙船』に出てくるエイリアンの宇宙船だ。 ウォー・オブ・ザ・ワールド.
素晴らしいマシンだ。畏敬の念を抱かせる。そして最も重要なことは、とても役に立つということだ。
詳しく見る - なぜ縦型真空炉を購入するのか？
アバー・コーポレーション は、1960年代に大型のボトムローディング式縦型真空炉の生産を開始し、特に1969年には、96インチ×96インチの巨大なワークゾーン（写真上）を備えた当時最大の真空炉を建設した。"航空宇宙 Ipsen の装置販売ディレクター、Mark Heninger は述べています。「東海岸の会社は、宇宙開発競争と成長する民間航空機事業の需要を満たすために、複数の Abar 縦型炉を購入し、それらを並べて並べ始めました。1985 年に Abar と Ipsen が合併する頃には、縦型真空炉は安定した需要がありました。
これらの炉は、アニール、浸炭、焼入れ、焼戻しなど、横型の炉ができることはほとんどすべてできたが、竪型炉は熱の供給と焼戻しを独自に扱うことができた。 焼き入れ 厚みの異なる非常に大きな円筒部品や非常に長い円筒部品を高いレベルで制御することができます。航空機の胴体や軌道ロケットのエンジンノズルの断面を思い浮かべてください。
「熱処理業者は、一回の装入でより多くの能力を炉から引き出したいと考えていました。大きな部品や深い部品を水平炉に装入しようとすると、 問題が発生します。「直径 6 フィート、深さ 25 フィートの部品がある場合、水平炉への装入と取り出しはどのように行うのでしょうか？
ボトムローディング式竪型真空炉では、このような巨大なワークをハース上に平らに置いたり、ホットゾーン内の治具に上から吊り下げたりすることができた。これにより技術者は、横型炉のようにハース上部の異なる高さにある圧力容器の断面幅に制限されることなく、チャンバー全直径の形状を利用することができた。
「囲炉裏の上でクレードルに寝かせた部品が、膨張係数を制御できないような形で成長すると、その重みで部品が反ってしまうことがあります。しかし、部品を吊るして、重力に任せて中立的な荷重で成長させることができれば、加熱と冷却の両方のプロセスを通じて、より一貫した均一性が得られます」。
ジム・グラン（テクニカルディレクター
Ipsen MetalMaster モデル VR 120×72
「このような大型部品の取り扱いに関しては、縦型真空炉のオーナーは、トラバースするボトムヘッドに取り付けたハースへの部品の積み下ろしに、既存の天井クレーンのインフラを利用できることが多いのです」とヘニンガーは説明する。
「水平炉の場合、長いフォークを持ったローダーが巨大なワークを高温域の奥深くまで送り込む必要があります。フォークの剛性を確保し、長い移動距離にわたって平行に保ち、高温ゾーンに衝突することなく装入物を配置することは、高価になりかねません。長いスパンでその剛性を扱えるローディングシステムを購入したり、構築したりすると、セットアップの費用に大きなコストがかかります。未使用時にそのようなローダーを保管することは、さらに全体の設置面積を増やすことになる。
ビッグパーツを超えて
しかし、縦型真空炉を購入するすべての人が、常に巨大な部品を抱えているわけではない。「私たちには、3年ほど前に変えた思い込みがありました。私たちは、縦型真空炉は大きな部品を入れるために購入されると考えていました。今では、ピザ窯のように大きな丸いプレートを載せた冶具を作るユーザーを見かけるようになりました」と、グランはこの傾向について説明した。大きな部品の注文と注文の間に小さな部品を扱いたいという需要が、冶具設計のシステム革新を推進した。多段式プラットフォームに加え、バスケットシステムや吊り棚は、縦型真空炉で利用可能な全体容積の大きさを利用して、奇妙な寸法の部品に対応しました。
「より小さな部品を扱うために治具を使用するというこの要求は、制御ゾーンの設計に対する私たちの見方を変えました」とGrann氏は指摘する。航空宇宙産業では、正確な温度測定とプロセス監視が求められているため、縦型真空炉の設計に熱電対監視の位置を追加することで、さまざまな形状の部品を扱うプロセスを同時に管理できるようになりました。
「縦型炉は背が高くても、部品の質量の多くはハースと固定具のあるチャンバーの底部にあります。「顧客は、部品が炉の上方までしか行かないような部分装入を行うかもしれません。そのため、チャンバー全体の温度制御を向上させるために、上下のエレメントやリングエレメントを使用することが多くなります。
地上面積が限られているグローバルな立地の企業は、外側に建設するのではなく上方に建設することで、各炉の設置面積を縮小しつつ、大容量処理能力を維持する方法として縦型炉に注目した。
下を見てください：トップローディング式縦型炉とは？
ボトムローディング式縦型真空炉と対になる珍しい炉として、Ipsen の VTL トップローディング式炉も、非常に長い部品のソリューションとして登場しました。「トップローダーとボトムローダーは異なるタイプの炉です。トップローダーは、長さ 300 インチを超えるチューブなど、非常に長い部品の処理に優れています。
これらの炉は、大型トラックから外洋船舶まで、巨大なドライブシャフトの焼入れに対応できる。「トップローダーの場合、炉のためのエリアが必要ですが、部品を炉に降ろすためのエリアも必要です」とヘニンガーは言う。
セミトレーラーほどの巨大なピストンが、船の全長にわたってカムシャフトを押していると想像してみてほしい。海を渡る船には、ピストンとシャフトの熱処理が必要です。このような場合、トップローディング式縦型真空炉が解決策となることがよくあります。
Ipsen TurboTreater モデル GV4860 の設置
批判的な目 - 縦型炉を選ぶべきでない場合
「縦型炉は柔軟性がありますが、万能なソリューションというわけではありません」と、Ipsen の東南アジア担当セールスディレクター、Janusz Kowalewski 氏は説明します。特に、ホットゾーンのメンテナンスは、消耗部品を交換するために技術者が現場の1階か2階上にいる必要があるため、より複雑になります。梯子、キャットウォーク、手すりなど、ヒューマン・インターフェースの管理には余分な配慮が必要です。そしてもちろん、施設の屋根の高さは炉の大きさを制限する。「天井クレーンが垂直炉の反対側で立ち往生したり、移動スパンの半分を失ったりしないよう、設置業者やリガーは天井クレーンの位置に注意するよう教えられました」とKowalewski氏は振り返る。
竪型真空炉の備品はスペースを有効活用するためにより精巧になる傾向があり、通常、横型炉で使用されるものよりもコストがかかる。また、ボトムローディング式炉は稼働中の床面積を小さくすることができるが、それでもなお追加的なスペース需要がある。「ボトムローディング式竪型炉は、部品の装入・取出しのために炉床からハースが下がって移動するスペースが必要です」とKowalewski氏は指摘する。
「また、縦型と横型のレシピは必ずしも互換性がない。横型機から縦型機にプロセスを移行する場合、生産を継続する前にプロセスの再認証が必要になることがあります」とグランは付け加えた。
展望 - 垂直真空のトレンド
「従来、当社の縦型真空炉は、2バールのクエンチしか必要としない部品のアニールやろう付けに使用されてきましたが、航空宇宙企業がより高圧のクエンチ・ソリューションを求めて当社にアプローチし始めています。「6気圧から15気圧までの炉の需要が航空宇宙会社から増え始めており、需要が増えるにつれてより多くの炉を製造しています。
Ipsen が長年見てきたのは、1 台の縦型真空炉を購入した顧客 が、時間の経過とともにさらに追加する傾向です。メンテナンスチームが訓練され、レシピが承認され、備品や手順が整い、注文が入り始めると、縦型真空炉の生産に対する需要は強いままです。
竪型真空炉の詳細をお知りになりたい場合、または竪型真空炉がお客様のプロセスに適しているかどうかをお知りになりたい場合は、以下のフォームにご記入ください。 リクエストフォーム またはEメール sales@ipsenusa.com.