فرن التبريد تحت الفراغ

أنواع أفران التبريد بالفراغ

فرن التبريد بالفراغ هو فرن يستخدم لإجراء التبريد في الفراغ. إنها عملية معالجة حرارية مصممة لتحسين صلابة وقوة أجزاء معدنية مثل الأدوات والقوالب والمكونات الصناعية المخصصة. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من أفران التبريد بالفراغ:

• أفران التبريد بالفراغ الأفقية

  تتميز أفران التبريد بالفراغ الأفقية بغرفة تبريد أفقية. يساعد التصميم على سهولة تحميل وتفريغ قطع العمل الكبيرة والثقيلة. ويستخدم تقنية المجوهرات بالفراغ لإزالة الشوائب من المعدن. يحتوي أسطوانتها الأفقية على فوهة تبريد تتحرك بشكل عرضي على كامل سطح قطعة العمل لتحقيق تبريد موحد. تُعد أفران التبريد بالفراغ الأفقية مفيدة لمعالجة الألواح العريضة والسميكة، وصب القوالب، وقوالب الحقن، وغيرها من السبائك غير المشوهة.

• أفران التبريد بالفراغ الرأسية

  تتميز أفران التبريد بالفراغ الرأسية بغرفة تبريد رأسية. يتميز التصميم بتوفير المساحة وهو مناسب للتعامل مع قطع العمل الصغيرة نسبيًا. إنه خيار مناسب للعملاء الذين لديهم مساحة أرضية محدودة ولكنهم لا يزالون يرغبون في الحصول على فرن يمكنه التعامل مع عبء عمل كبير. يوفر هذا النوع نفس فوائد أفران التبريد بالفراغ الأفقية. ومع ذلك، مثل معظم الأفران الرأسية، قد يأتي بسعة تحمل وزن أعلى من نظيره الأفقي.

• أفران التبريد بالفراغ من نوع الصندوق

  تتميز أفران التبريد بالفراغ من نوع الصندوق بغرفة تسخين على شكل صندوق أو مستطيلة. إنه صغير الحجم، وهو خيار رائع للمناطق ذات مساحة الأرضية المحدودة. تُعد أفران التبريد بالفراغ من نوع الصندوق مثالية لقطع العمل الصغيرة إلى المتوسطة الحجم. بالإضافة إلى ذلك، فهي مجهزة بميزات تحكم متقدمة في درجة الحرارة وإعدادات قابلة للبرمجة متعددة المراحل لمعالجة المعادن الحرارية بدقة. وهذا يسهل التحكم الدقيق في عملية التبريد بالكامل. كما أن قدرة التبريد السريع تضمن الحد الأدنى من التشويه وتحسين الإنتاجية.

المواصفات والصيانة

تتوفر أفران التبريد بالفراغ بمواصفات مختلفة لتناسب الاحتياجات المتنوعة. لاحظ مواصفات الفرن الرئيسية التالية عند اختيار فرن لتطبيق معين.

عادةً ما تكون أفران الفراغ ذات مجموعة واسعة من سعات درجات الحرارة. من 200 إلى 1200 درجة مئوية، يمكن للأفران ذات هذه السعات الحرارية تسخين المواد بأمان وبشكل موحد لتحقيق المعالجات الحرارية المطلوبة وعمليات التصلب. يتكون نظام التسخين في فرن التبريد بالفراغ من العديد من عناصر التسخين. وتشمل هذه عادةً ملفات كهربائية أو أسلاك مقاومة أو شرائط موزعة بالتساوي داخل غرفة التبريد. يضمن هذا النظام تسخينًا شاملًا للحصول على درجة حرارة موحدة في جميع أنحاء الغرفة.

يمكن للمشترين العثور على أفران تبريد بالفراغ بأحجام وأحجام مختلفة. يحتوي الفرن ذو قطر غرفة 30 بوصة وارتفاع 36 بوصة على سعة 800 لتر. يمكن لهذا الفرن الكبير استيعاب دفعات إنتاجية كبيرة من مكونات الصلب في دورة تسخين وتبريد واحدة. يمكن أن يكون تأثير مستوى ضغط الفرن أعلى قليلاً على تصاميم الفرن ذات قطر غرفة 36 بوصة. ويحقق الفرن نطاق ضغط يزيد عن 20 بار لإجراء تبريد غازي عالي الضغط.

تتطلب جميع مكونات الفرن التنظيف والفحص والإصلاحات بشكل منتظم للحصول على أداء مثالي. يشمل ذلك عناصر التسخين، وغرفة التبريد، وصمامات دخول الغاز، ومضخات الفراغ، واللفائف، ولوحات التحكم، وصمامات تخفيف الضغط. يجب على المشغلين فحص وتنظيف غرفة التبريد لتجنب التلوث. كما يجب عليهم إزالة أي تراكم أو بقايا من مشاريع المعالجة الحرارية السابقة. يجب خدمة غرف التبريد على الفور إذا كانت هناك أي تقلبات غير طبيعية في الضغط. يحدث هذا عندما يكون هناك خلل يمنع الأفران من تحقيق مستويات الضغط المحددة. من المهم صيانة مضخة الفراغ للحفاظ على أداء الفرن. يجب على المشغلين جدولة الصيانة الدورية الروتينية لمضخة الفراغ.

تطبيقات أفران التبريد بالفراغ

تُعد أفران التبريد بالفراغ متعددة الاستخدامات للغاية وتلعب دورًا مهمًا جدًا في العديد من الصناعات التي تصنع ما يلي:

• الأجزاء الصناعية: تُعد أفران التبريد بالفراغ ضرورية في إنشاء المكونات الصناعية اللازمة من سبائك الصلب. قد تحتوي هذه المزائج على عناصر مثل التنجستن والموليبدينوم، وكميات متفاوتة من الكربون والنيكل والتيتانيوم والمغنيسيوم وغيرها. والنتيجة هي أجزاء فولاذية قوية ومتصلبة بالحرارة مثل التروس، والأعمدة، وأدوات القطع، والفوهات، والصمامات، ومحامل السبائك، على سبيل المثال لا الحصر. من الناحية المثالية، ستتطلب هذه العناصر معالجة حرارية لتعزيز قوتها وأدائها، وهو ما يمكن لفرن التبريد بالفراغ فقط توفيره.
• صناعة الطيران: لا يمكن تلبية بعض المتطلبات المحددة والحرجة في مجال الطيران إلا باستخدام فرن تبريد بالفراغ. نحن نتحدث عن مهام الفضاء العميق وإعادة الدخول لمركبات الفضاء، ورحلات طويلة المدى وربما تحت ظروف درجة حرارة وضغط شديدة لمحركات الطائرات وغيرها من المعايير شديدة الصرامة للفضاء. تشمل المكونات التي قد تستخدم سبائك الصلب عالية القوة المقاومة للحرارة martensitic stainless steel أو Inconel قيمًا عالية للصلابة ومقاومة الصدمات وقوة الخضوع والاستطالة، والتي لا يمكن تحقيقها إلا من خلال المعالجة الحرارية المتخصصة. مع العلم أن المواد يجب أن تتحمل ضغوطًا من 4G إلى 6G، ومستويات فراغ أعلى (0.001 ملي بار أو أفضل)، وحتى مستويات التبريد بالفراغ المزدوج، يتم اختيار نوع فرن التبريد / الفرن الفريد لكل وظيفة.
• المعدات الطبية: يتطلب التحكم في الجودة في الصناعة الطبية أدوات دقيقة وأدوات جراحية وأجهزة قابلة للزرع. غالبًا ما تتطلب هذه المعدات معالجة حرارية لتعزيز متانة وظائف المكونات الكهربائية والميكانيكية. تستخدم الأجهزة الطبية مثل أجهزة الأشعة السينية وأجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي وطاولات العلاج والكراسي المتحركة أحيانًا الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يجب معالجته حرارياً للمكونات شديدة الإجهاد. للقيام بذلك، يتم استخدام فرن التبريد لتصلب أي أجزاء سبيكة المعدات الطبية. حتى التعقيم ضروري لضمان سلامة المرضى. في هذه الحالة، غالبًا ما يُفضل التبريد بالفراغ المزدوج، حيث يكون عامل التعقيم هو بخار الماء تحت الضغط داخل الفرن. يمكن أيضًا استخدام الماء في الفرن لتبريد الأجزاء بسرعة بعد المعالجة، مما يجعلها صديقة للبيئة من خلال إعادة تدوير الموارد.
• صناعة الطاقة النووية: يجب أن تخضع أي مادة تُستخدم وتُناسب توفير الطاقة النووية لنا لاختبارات عديدة للصلابة والبقاء على قيد الحياة تحت الضغط العالي والمكونات الدقيقة. تشمل السبائك عالية الأداء المستخدمة غالبًا في هذه الطاقة النووية الفولاذ المقاوم للصدأ المتخصص مثل الفولاذ الأوستنيتي أو الأوستنيتي منخفض الكربون، والفريتي، والفولاذ المقاوم للصدأ المتصلب بالترسيب، والفولاذ المقاوم للصدأ ثنائي الطور، وسبائك النيكل. تتطلب هذه المواد معالجات حرارية أساسية متخصصة للتطبيقات النووية لضمان السلامة الهيكلية وطول العمر. يقوم فرن التبريد بالفراغ (أو الفرن) بذلك بدقة، ويتم مراقبته كذلك باستخدام مسجلات البيانات، أو الماسحات الضوئية، أو المسجلات، أو أجهزة الكمبيوتر الشبكية لوجود سجل دائم لكل معالجة حرارية تم إجراؤها. نظرًا لأن الوثيقة يجب أن تعيد تتبع كل معالجة حرارية. يضيف هذا النوع من حفظ السجلات عامل أمان إضافيًا عند استخدام مصدر نووي للطاقة.

كيفية اختيار فرن تبريد بالفراغ

هناك بعض العوامل الهامة التي يجب مراعاتها عند شراء فرن تبريد بالفراغ، وهي قدرات الآلات، والحجم المطلوب، وكيفية أدائه، ومن يقدم أفضل خدمة ودعم للعملاء.

• السعة: يجب أن تكون السعة كبيرة بما يكفي لأداء جميع مهام المعالجة الحرارية المطلوبة بسرعة كبيرة وبكلفة تشغيل منخفضة. كما يجب أن تكون كبيرة بما يكفي لاستيعاب حجم وحجم قطع العمل.
• الموثوقية: يعد الأداء والموثوقية أثناء تحقيق النتائج المطلوبة باستمرار أمرًا بالغ الأهمية. يجب التحكم في العملية بأكملها وتقديم حرارة موحدة ومتسقة مع نتيجة متوقعة وقابلة للتكرار.
• التطوير التقني: يجب أن يكون لدى مورد التطوير التقني المتقدم القدرة على المساعدة في تطوير منتجات جديدة وتطبيقات في المنطقة. يجب أن تكون قادرة على تقديم خدمات موجهة نحو الحلول على المدى الطويل ودعم سريع وموثوق به.
• الصيانة: بالإضافة إلى تطوير منتجات جديدة، يجب عليهم أيضًا تقديم نوع خدمات الصيانة المطلوبة للحفاظ على تشغيل المعدات بسلاسة مع مرور الوقت.
• قدرة النقل: من الضروري اختيار جهاز ذو قدرات معالجة ضرورية. في كثير من الحالات، لا تتوفر هذه المعدات محليًا، لذا يجب أن تكون قادرة على النقل بكفاءة.
• توفر قطع الغيار: يجب أن يكون شراء قطع الغيار سهلاً وغير معقد للحفاظ على كفاءة الإنتاج. أيضًا، يجب أن تكون خدمات الخدمات اللوجستية لتسليم قطع الغيار مريحة وسريعة.
• الدعم الفني: يجب أن يكون الدعم الفني متاحًا عند الحاجة. من الضروري وجود نوع من خدمة العملاء المتاحة على المدى الطويل وتقدم حلاً واقعيًا وعلميًا في كل مرة.
• مبادلة البيانات الأساسية: من الضروري مناقشة الأمور الهامة مثل السعر والقيمة ونقل التكنولوجيا المحدد لضمان نجاح التعاون التجاري.

أسئلة شائعة حول فرن التبريد بالفراغ

س1: ما الفرق بين وعاء الملح وفرن الفراغ من حيث التسعير؟

ج1: بشكل عام، يكون فرن الفراغ أغلى من فرن التبريد بالملح. وذلك لأن فرن الفراغ يتطلب مكونات أكثر تكلفة، مثل محول عالي الجهد، ونظام ضخ فراغ عالي، ونظام تحكم حاسوبي حديث. وتهدف هذه المكونات إلى ضمان مستوى فراغ ودقة في التحكم في درجة الحرارة. علاوة على ذلك، فإن فرن التبريد بالملح يتميز بتصميم بسيط نسبيًا، مما يجعل تصنيعه أسهل. هذا أحد الأسباب التي تؤدي إلى انخفاض سعره.

س2: هل تكلفة تشغيل فرن التبريد بالفراغ أعلى؟

ج2: نعم. تكاليف الصيانة مرتفعة بشكل عام لأن المبنى يجب أن يظل في فراغ عالي. وذلك للحفاظ على عمل المعدات بشكل جيد. بالإضافة إلى ذلك، قد تتكبد مضخات الفراغ وغيرها من الأنظمة ذات الصلة تكاليف أعلى.

س3: هل يتطلب فرن التبريد بالفراغ مزيدًا من الكهرباء؟

ج3: نعم. يستهلك فرن المعالجة الحرارية بالفراغ المزيد من الكهرباء لأنه يحتاج إلى نظام ضخ فراغ عالي ونظام إمداد طاقة عالي الحرارة للحفاظ على الفراغ العالي وتسخين قطع العمل.