Характеристика защитных газовых сред

Обычно применяемые защитные среды перед подачей в рабочее пространство печи дополнительно очищают от свободного кислорода, влаги и углекислого газа. Для очистки от кислорода газ пропускают через трубку с медной стружкой или губкой, нагретой до 400-500^оС. Можно обеспечить и более высокую степень очистки, пропуская газ через нагретый до 900-1000^оС пористый ферромарганец, ферросилиций, или губчатый титан. При 450-550^оС кислород активно поглощается кальцием, а при 650-750^оС кальций поглощает азот. Водород пропускают через специальный аппарат с палладиевым катализатором, который обеспечивает взаимодействие кислорода с водородом при комнатной температуре и удаление кислорода в виде воды. Углекислый газ удаляют, пропуская газ через водные растворы этаноламинов. Осушку защитных газов от паров воды осуществляют прокачкой газа через адсорберы с силикагелем или алюмогелем. Для анализа состава защитных газов используют разные типы газоанализаторов - ВТИ-2, ОРСА, ТКГ-4 и др.

При спекании в вакууме газы удаляются из порошка значительно быстрее, полнее и при более низких температурах. Вакуум не только защищает порошковую формовку от окисления, но и способствует восстановлению оксидов. Так, например углерод, содержащийся во многих порошковых смесях, как правило, восстанавливает оксидные пленки порошковых частиц, причем этот процесс в вакууме протекает гораздо интенсивнее и при более низких температурах. Более полно и быстро в вакууме испаряются летучие примеси. Положительное влияние вакуума особенно заметно при жидкофазном спекании. В этом случае улучшается смачивание тугоплавкого компонента и быстрее происходит уплотнение порошковой формовки.

Дополнительную защиту от окисления могут обеспечить специальные засыпки, представляющие собой кварцевый песок, корракс (оксид алюминия), графитовую крупку, асбестовую мелочь и др.Часто используют смеси ‑ комбинированные засыпки, например корракс с графитовой крупкой. Состав и расположение засыпки выбирают таким образом, чтобы создать в непосредственной близости от спекаемой формовки (вокруг нее) благоприятную защитную атмосферу. Разумеется, засыпка не должна взаимодействовать со спекаемым материалом и ее температура плавления должна быть заведомо выше. Кроме защиты от окисления засыпка обеспечивает более равномерный прогрев спекаемых формовок и предотвращает их припекание друг к другу.

Контрольные вопросы:

1. Каково назначение защитных атмосфер при спекании?

2. Какие Вы знаете газовые среды, применяемые при спекании, и чем они отличаются друг от друга?

3. Методы дополнительной очистки газов от вредных примесей.

4. Приведите примеры защитных засыпок и назовите требования к засыпкам.

4.3.2. Печи для спекания

Спекание формовок или свободно насыпанного в форму порошка проводят в печах, различающихся как по конструкции, так и по способу нагрева. Печи классифицируют по следующим признакам:

‑ по типу обогрева или источника энергии (электрические, газовые);

‑ по принципу работы (периодического или непрерывного действия);

‑ по характеру рабочей атмосферы (воздушная, нейтральная, восстановительная, вакуум);

‑ по рабочей температуре (низкотемпературные до 1250^оС и высокотемпературные – выше 1250^оС);

‑ по степени механизации (автоматические, полуавтоматические, с ручным управлением).

Печи непрерывного действия

Схема типичной конвейерной печи непрерывного действия показана на рис. 4.21. У подобных печей обычно имеется три зоны: зона нагрева (входная зона), горячая зона и зона охлаждения. В зоне нагрева происходит испарение или выжигание смазки или пластификатора, а также релаксация напряжений, имеющихся в порошковой формовке. Спекание в заданном температурном и временном режиме происходит в горячей зоне. В зоне охлаждения спеченные заготовки охлаждаются до температуры, обеспечивающей безокислительную выгрузку. Нагреватели электрических печей делают из жаростойких материалов, технические характеристики которых приведены в табл. 4.4.

Таблица 4.4