مبدأ عمل أفران التفريغ

2024-08-06 17:20:00

يعتمد مبدأ عمل أفران التفريغ بشكل أساسي على تسخين المواد ومعالجتها في بيئة فراغية أو شبه فراغية. وفيما يلي مبدأ عملها المحدد:
أولا: إنشاء بيئة فراغية
عملية الإخلاء:
يتم استخراج الهواء الموجود في الفرن باستخدام مضخة فراغ (مثل مضخة ميكانيكية أو مضخة جزيئية توربينية، إلخ) لإنشاء بيئة فراغية أو شبه فراغية. في هذه العملية، يتمثل مبدأ عمل المضخة في تقليل عدد جزيئات الغاز في التجويف عن طريق استنشاق وطرد جزيئات الغاز بشكل مستمر، أو امتصاص جزيئات الغاز على الجدار الداخلي.
يتم قياس درجة الفراغ بوحدات الضغط، فكلما زادت درجة الفراغ انخفض الضغط، وكلما انخفضت درجة الفراغ زاد الضغط، وبالتالي يمكن تحديد حالة درجة الفراغ من خلال قياس الضغط في الفرن.
صيانة درجة الفراغ:
أثناء عملية التسخين والمعالجة، يجب مراقبة درجة الفراغ في الفرن بشكل مستمر والحفاظ عليها لضمان استقرار وتناسق بيئة المعالجة.
II. عملية التسخين
عناصر التسخين:
عادة ما يكون الفرن المفرغ مزودًا بعناصر تسخين (مثل أسلاك المقاومة، وسخانات الجرافيت، وما إلى ذلك)، والتي يتم تسخينها بواسطة التيار الكهربائي ونقل الحرارة إلى المادة الموجودة في الفرن.
يأخذ تخطيط عناصر التسخين عادةً في الاعتبار توحيد درجة الحرارة في الفرن لضمان تسخين المادة بالتساوي أثناء عملية التسخين.
التحكم في درجة الحرارة:
تم تجهيز الفرن المفرغ بنظام متقدم للتحكم في درجة الحرارة يمكنه مراقبة درجة الحرارة في الفرن في الوقت الفعلي وضبطها تلقائيًا وفقًا لمعلمات العملية المحددة.
يعتمد نظام التحكم في درجة الحرارة عادةً على خوارزمية تحكم PID لضبط طاقة عنصر التسخين عن طريق مقارنة الفرق بين درجة الحرارة الفعلية ودرجة الحرارة المحددة لتحقيق التحكم الدقيق في درجة الحرارة.
ثالثا: معالجة المواد
إزالة الغازات والشوائب:
عند تسخين المواد في بيئة فراغية، فإن الغاز والشوائب الموجودة على سطح وداخل المادة سوف تتسرب تدريجيًا ويتم ضخها للخارج بواسطة مضخة الفراغ. يساعد هذا في تقليل محتوى الغاز والشوائب في المادة وتحسين نقاء وأداء المادة.
تعزيز التفاعلات الكيميائية:
في بعض الحالات، يمكن لبيئة الفراغ أن تعزز التفاعلات الكيميائية بين المواد، مثل اللحام الفراغي، والتلدين الفراغي، وما إلى ذلك. وذلك لأن بيئة الفراغ تقلل من تداخل جزيئات الغاز، مما يجعل التفاعل أسهل.
منع الأكسدة والتآكل:
يمكن لبيئة الفراغ أيضًا أن تمنع بشكل فعال أكسدة وتآكل المادة أثناء التسخين، مما يحمي سطح المادة وأدائها.
رابعا. عملية التبريد
التبريد السريع:
في بعض العمليات، تحتاج المادة المسخنة إلى التبريد بسرعة للحصول على البنية الدقيقة والخصائص المطلوبة. عادةً ما تكون أفران التفريغ مزودة بأنظمة تبريد (مثل أنظمة التبريد بالماء وأنظمة التبريد بالهواء وما إلى ذلك) لتحقيق التبريد السريع والموحد.
التحكم في معدل التبريد:
إن معدل التبريد له تأثير مهم على أداء المادة. يمكن لنظام التحكم في درجة الحرارة في الفرن المفرغ التحكم بدقة في معدل التبريد لتلبية احتياجات العمليات المختلفة.
باختصار، تخلق أفران التفريغ بيئة فراغية أو شبه فراغية، وتستخدم عناصر التسخين لتسخين المواد، وتحقق التأثير المطلوب للعملية من خلال التحكم الدقيق في درجة الحرارة وأنظمة التبريد. هذه البيئة العملية وطريقة المعالجة تجعل أفران التفريغ تتمتع بآفاق تطبيق واسعة في مجالات معالجة المواد والمعالجة الحرارية وما إلى ذلك.