Forno de caixa atmosféricaO controle da atmosfera é o núcleo do processo de garantia de sinterização de materiais, refresco, soldagem e outros efeitos, diferentes atmosferas (inercia, redutividade, oxidação, etc.) devem corresponder ao processo de controle correspondente, os seguintes são métodos específicos de controle da atmosfera e pontos de operação:

Tipo de atmosfera e cenário de aplicação (para a atmosfera preferida)

Primeiro, é necessário determinar o tipo de atmosfera de acordo com as necessidades do processo, os tipos comuns e cenários de adaptação são os seguintes:

Atmosfera inerte (nitrogênio, argônio): é adequado para o tratamento térmico de materiais fáceis de oxidar (como cobre, liga de titânio, bateria de lítio) para evitar que o material reaga com o ar a altas temperaturas.

Atmosfera redutiva (hidrogênio, gás de descomposição de amônia): usado para a redução de óxido de metal (como o óxido de cobre reduzido em cobre puro), aço inoxidável brilhante e outros processos, a concentração de hidrogênio precisa ser rigorosamente controlada para evitar o risco de explosão.

Atmosfera oxidativa (ar comprimido, oxigênio): aplicável à sinterização de materiais cerâmicos, tratamento de oxidação da superfície do metal, etc., para reforçar as propriedades da superfície do material.

Atmosfera misturada (por exemplo, mistura de nitrogênio e hidrogênio, mistura de argônio e hidrogênio): é frequentemente usado para o tratamento térmico de componentes de liga de precisão, com efeitos de proteção e redução.

Processo de controle atmosférico geral (etapas operacionais básicas)

Seja qual for a atmosfera, siga o processo básico de “pré-tratamento da forna → carregamento da atmosfera → controle de ligação de temperatura → manutenção da atmosfera → resfriamento e descarga de pressão”:

Pré-tratamento do forno (evacuação do ar, passo-chave)

Feche a porta do forno e feche, conecte a fonte de ar atmosférica correspondente e abra a válvula de escape da cavidade do forno.

Introduzir uma pequena quantidade de gás atmosférico (1,5 vezes a velocidade de fluxo de trabalho), soprar continuamente durante 10-20 minutos e substituir o ar na cavidade do forno (se for uma atmosfera redutiva, reduzir o teor de oxigênio para menos de 50 ppm).

A concentração de oxigênio no forno pode ser monitorada em tempo real através de um detector de teor de oxigênio e a válvula de escape pode ser fechada após atingir o padrão.

Ajuste de carga atmosférica e pressão

Ajustar a válvula de redução de pressão da fonte de ar, controlar a pressão de entrada de ar em 0,01-0,05MPa (estado de pressão micropositiva, para evitar a irrigação do ar), configurar o medidor de fluxo de gás para a velocidade de fluxo do processo (geralmente 0,5-2L / min, ajustado de acordo com o volume da cavidade do forno).

Para processos com alta exigência de fechamento, o monitoramento de pressão da cavidade do forno pode ser aberto para manter a estabilidade da pressão no intervalo de configuração e evitar que as flutuações de pressão causem vazamentos atmosféricos.

Temperatura - Controle de ligação atmosférica

Inicie o processo de aquecimento para manter a atmosfera constante durante o aquecimento:

Fase de baixa temperatura (<300 ℃): melhorar adequadamente a velocidade de fluxo de gás e limpar rapidamente os traços de gás liberados pelo material da cavidade durante o processo de aquecimento;

Fase de alta temperatura (temperatura do processo): estabilizar a velocidade do fluxo de ar e manter a composição atmosférica uniforme no forno.

Se for uma atmosfera redutiva, é necessário completar o teor de oxigênio do forno antes de aquecer até 200 ° C, proibindo a entrada direta de gás inflamável e explosivo, como hidrogênio, a altas temperaturas.

A fase de aquecimento mantém a atmosfera

O fluxo atmosférico, a pressão no forno e o teor de oxigênio são monitorados em tempo real durante o processo de isolamento, e se o fluxo cair, verifique o margem de gás e a tubulação se estão bloqueadas; Se o teor de oxigênio for superior, aumente a velocidade de varredura e verifique os pontos de vazamento.

Para o forno de atmosfera circular, o ventilador de circulação atmosférica deve ser aberto para garantir a uniformidade da atmosfera dentro do forno e evitar que as diferenças de composição da atmosfera local afetem a consistência do processo.

Refrigeração e descarga de pressão (prevenção da oxidação do material)

Desligue o sistema de aquecimento e mantenha a entrada atmosférica até que a temperatura do forno caia abaixo de 200 ° C (os materiais fáceis de oxidar devem cair à temperatura ambiente).

Se o resfriamento rápido para altas temperaturas, o sistema de resfriamento do forno pode ser aberto sob proteção atmosférica e é estritamente proibido cortar a atmosfera durante o processo de resfriamento.

Após a temperatura do forno, feche a válvula de entrada de ar, abra lentamente a válvula de escape para a pressão normal e abra a porta do forno.

Pontos de controle específicos para diferentes atmosferas

Controle da atmosfera inerte (nitrogênio / argão)

A preferência é o uso de gás de alta pureza (pureza ≥ 99,999%) para evitar a oxidação do material causada por traços de oxigênio e água no gás.

Se houver resíduos de água na cavidade do forno, pode ser combinado com um secador de seta molecular na fase de pré-tratamento para reduzir o ponto de orvalho atmosférico a menos de -40 ° C.

Controle de atmosfera redutiva (hidrogênio / gás de decomposição de amônia)

Deve operar em um ambiente bem ventilado, o corpo do forno deve ser equipado com um detector de vazamento de hidrogênio e um dispositivo anti-explosão, e é estritamente proibido iniciar incêndios perto do corpo do forno.

O gás de decomposição da amônia deve ser removido primeiro através de um dispositivo de purificação, antes de entrar na cavidade do forno para evitar que a amônia residual corroa o corpo do forno e as peças de trabalho.

Quando o forno estiver parado, a fonte de hidrogênio deve ser cortada e o gás inerte deve ser introduzido na cavidade do forno durante 30 minutos antes de ser aberto.

Controle de atmosfera misturada

Usando um distribuidor de gás dedicado para controlar com precisão a proporção de cada gás (por exemplo, 95% N₂ + 5% H₂), o erro de proporção deve ser ≤ ± 0,5%.

A compatibilidade dos dois gases deve ser confirmada antes da mistura, e é estritamente proibida a mistura direta de gases inflamáveis ​​e gases oxidantes.

Equipamentos críticos e instrumentos de monitoramento para o controle da atmosfera

Acessórios de controle central

Medidor de fluxo de gás / controlador de fluxo de massa: ajuste preciso da velocidade de fluxo atmosférico, recomenda-se a escolha de um modelo de exibição digital para facilitar o registro de parâmetros;

Sensor de pressão: monitora a pressão micropositiva da cavidade do forno para evitar que a pressão negativa cause a irrigação do ar;

Analisador de oxigênio / ponto de orvalho: monitora a pureza da atmosfera em tempo real para garantir a confiabilidade do processo.

Anomalias comuns e tratamento

Descida abrupta do fluxo atmosférico: verifique a pressão do cilindro de gás da fonte de gás, se a junção do tubo está solta, substitua o cilindro de gás ou a junção de fixação oportunamente;

O teor de oxigênio no forno excede o padrão: verifique se a almofada de vedação da porta do forno está envelhecida, se a tubulação vaza, substitua a vedação e limpe novamente a cavidade do forno;

Aumento anormal da pressão: abra a válvula de escape para descarregar a pressão, verifique se o tubo de escape está bloqueado e limpe as impurezas do tubo.

Precauções de segurança e operação

Os tubos de atmosfera inflamável e explosiva (hidrogênio, gás de descomposição de amônia) precisam usar junções anti-vazamento, o corpo do forno está bem localizado para evitar o risco de eletricidade estática.

Os cilindros atmosféricos devem ser armazenados por categoria (o gás inerte e o gás redutivo são separados), longe da fonte de calor e do fogo aberto, e o pressômetro do cilindro deve ser verificado regularmente.

Antes de substituir o tipo de atmosfera, é necessário usar gás inerte para limpar completamente a tubulação e a cavidade do forno para evitar a reação de diferentes misturas atmosféricas (por exemplo, mistura de hidrogênio e oxigênio).

Crie um registro de parâmetros de controle atmosférico para registrar o tipo de gás, a velocidade de fluxo, a pressão e o teor de oxigênio de cada processo, facilitando o rastreamento e a otimização do processo.