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向上看:垂直真空炉

当你走进热处理部门,看到你的第一台立式 真空炉如果你目不转睛地盯着这令人瞠目结舌的景象,那也是情有可原的。

那里有一个巨大的真空压力容器,它用金属脚支撑着,悬浮在一层楼或更高的空中。电线和软管、水泵和控制装置从不同角度连接在一起,可以与科幻小说中的标志性建筑相媲美,比如 "蝙蝠洞"。 钢铁巨人 或 H.G. 威尔斯的外星飞船 世界大战.

它们是宏伟的机器。令人敬畏。最重要的是,它们非常有用。

近距离观察--为什么要购买立式真空炉?

Abar vertical vacuum furnace, circa 1969

阿巴尔公司 从 20 世纪 60 年代开始生产大型底部装载式立式真空炉,其中最著名的是在 1969 年建造了当时同类产品中最大的真空炉,其工作区宽达 96 英寸 x 96 英寸(如上图所示)。"航空航天 Ipsen 设备销售总监 Mark Heninger 说:"东海岸的公司开始购买多台阿巴立式真空炉,将它们排成一排,以满足太空竞赛和不断增长的商用飞机业务的需求。到 1985 年阿巴和 Ipsen 合并时,立式真空炉的需求已经非常稳定。

这些窑炉几乎可以完成水平窑炉所能完成的所有工作--退火、渗碳、淬火、回火等--而立式窑炉却能以独特的方式输送热量并进行回火处理。 淬火 对厚度各异的超大或超长圆柱形零件进行高度控制。想象一下飞机机身或轨道火箭发动机喷嘴的横截面。

"热处理炉制造商希望一次装料就能提高炉子的生产能力。Ipsen 公司的技术总监 Jim Grann 补充说:"试图将一个大或深的工件装入一个水平炉成为一个问题。"当你有一个直径 6 英尺、深 25 英尺的工件时,如何将其装卸到水平炉中?

底部装载式立式真空炉允许像这样的大型工件平放在炉床上,或从顶部悬挂在热区内的夹具上。这样,工程师们就可以利用炉膛整个直径的几何形状,而不必像在水平炉中那样,在炉台上方不同高度受到压力容器横截面宽度的限制。

"如果我将一个零件放在炉床上的台座中,而它的生长方式让我无法控制膨胀系数,那么重量可能会导致零件变形。但是,如果我可以将工件悬挂起来,让重力以中性负载的方式使其向下生长,我就可以在加热和冷却过程中获得更加一致的均匀性。

吉姆-格兰,技术总监
Large Ipsen vertical vacuum furnace

"Heninger 解释说:"在处理这些大型部件时,立式真空炉的所有者通常可以依靠现有的桥式起重机基础设施,将部件装卸到安装在横向底头上的炉床上。

"与水平炉相比,水平炉需要装载机和长叉子将这些巨大的工件送入热区深处。Grann 补充说:"要确保货叉在较长的移动距离内保持刚性和平行,以便在不与热区元件发生碰撞的情况下进行装载,成本会很高。购买或建造一个能在长距离内保持刚性的装载系统,会大大增加设备的成本。这种装载机不使用时的存放会进一步增加整体占地面积。

寻找更多 - 大部件之外

然而,并不是每个购买立式真空炉的人都有源源不断的巨大零件。"我们在三年前改变了一个假设。我们认为,人们会购买这些立式真空炉,以便将大型零件放入其中。现在,我们看到用户正在制造带有大圆板的夹具,就像披萨烤箱一样,"Grann 这样解释这一趋势。在大型工件订单之间处理小型工件的需求推动了夹具设计的系统创新。除了多层平台外,篮筐系统和悬挂架也利用了立式真空炉中更大的可用总容积,用于存放尺寸奇特的零件。

"使用夹具处理较小零件的需求改变了我们对控制区设计的看法,"Grann 指出。由于航空航天工业需要精确的温度读数和过程监控,在立式真空炉的设计中增加了热电偶监控位置,使同时处理各种几何形状零件的过程管理成为可能。

"Heninger 解释说:"尽管立式窑炉可能很高,但零件的大部分质量可能都在炉膛底部,包括炉床和夹具。"客户可能会进行部分装载,工件只能进入炉腔内这么多。因此你更有可能看到顶部和底部元件以及环形元件,以更好地控制整个炉室的温度。

在全球各地,地面占地面积非常有限,这些公司将立式窑炉视为向上而不是向外建造的一种方式,既减少了每台窑炉的占地面积,又保持了处理大工作量的能力。

Ipsen top-loading vacuum furnace
小心下面:什么是顶装立式炉?

与底部装载式立式真空炉相对应,益普生公司的 VTL 顶部装载式真空炉也是一种较少见的用于加工超长部件的解决方案。"顶部装载炉和底部装载炉是不同的炉型。顶部装载炉擅长处理超长部件,例如长度超过 300 英寸的管子,"Heninger 说。

有时,这些熔炉会被放入地面下的一个坑中,用于淬火从大型卡车到远洋轮船等各种设备的大型传动轴。"亨宁格说:"对于顶部装载炉来说,你需要一个放置熔炉的区域,但同时也需要一个将零件放入熔炉的区域。

想象一下,半拖车大小的巨大活塞推动着贯穿整条船的凸轮轴。每一艘横跨海洋的船舶,每一个活塞和轴都需要进行热处理。在这种情况下,顶部装载式立式真空炉通常是一种解决方案。

挑剔的眼光--何时不选择立式炉

"Ipsen 东南亚销售总监 Janusz Kowalewski 解释说:"立式炉很灵活,但这并不意味着它们是通用的解决方案。最值得注意的是,当技术人员需要在车间一两层楼高的地方更换易损件时,热区维护工作就会变得更加复杂。在管理人机界面时还需要考虑梯子、走道和扶手等额外因素。当然,设备屋顶的高度也会限制熔炉的尺寸。"Kowalewski 回忆说:"有一个警示故事告诉安装人员和吊装人员要注意天车的位置,以免天车被卡在垂直炉子的错误一侧或失去一半的行程跨度。

为了充分利用空间,立式真空炉中的固定装置往往更为复杂,成本通常也高于卧式真空炉。虽然底部装载炉在运行时占用的地面空间较小,但仍有额外的空间需求。"Kowalewski 指出:"底部装载式立式炉仍然需要空间让炉床下降并远离炉子底部,以便装载和卸载有效载荷。

"此外,立式和卧式的配方不一定可以互换。将某一工艺从卧式设备转移到立式设备上,可能需要对该工艺进行重新认证,然后才能继续生产,"Grann 补充道。

展望未来 - 垂直真空趋势

"Heninger 说:"传统上,我们的客户使用我们的立式真空炉对零件进行退火和钎焊,只需要 2 巴的淬火,但现在航空航天公司开始向我们寻求更高压力的淬火解决方案。"我们已经开始看到航空航天公司对 6 巴到 15 巴炉的更多需求,随着需求的增加,我们正在制造更多这样的炉子。

Ipsen 多年来发现,购买一台立式真空炉的客户往往会随着时间的推移增加更多的立式真空炉。一旦维护团队得到培训,配方得到批准,固定装置和程序到位,订单开始纷至沓来,立式真空炉的生产需求就会保持强劲。

如果您想了解有关立式真空炉的更多信息,或者想知道立式真空炉是否适合您的工艺流程,请填写以下信息 申请表 或发送电子邮件至 sales@ipsenusa.com.