| Защитная среда | Содержание компонентов, % (объем) | Точка росы, oC | |||||
| Н2 | N2 | CO | CO2 | CH4 | O2 (≤) | ||
| Водород технический Аммиак диссоциированный Природный газ кон-вертированный Эндогаз Экзогаз богатый Азот, высший сорт Азот, первый сорт Аргон технический, высший сорт Аргон технический первый сорт | 99,8 75-76 38-40 15-18 - - - - | - 0,5-1 38-42 63-70 ≥ 99,994 ≥ 99,6 ≤ 0,008 ≤ 0,01 | - - 22-23 18-20 10-13 - - | - - 1-2 4-5 - - ≤ 0,001 ≤ 0,003 | - - 0,5 - - - - | 0,2 - - - - 0,005 0,4 0,001 0,003 | - 30 - 40 +20 от +20 до – 20 от 20 до 0 - 60 - 40 - 55 - 50 |
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 400-500оС. Можно обеспечить и более высокую степень очистки, пропуская газ через нагретый до 900-1000оС пористый ферромарганец, ферросилиций, или губчатый титан. При 450-550оС кислород активно поглощается кальцием, а при 650-750оС 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 1250оС и высокотемпературные – выше 1250оС);
‑ 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