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真空熱処理

真空下の炉で高温に加熱することにより、材料の物理的または化学的性質を変化させるプロセス。

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真空熱処理とは何ですか?

どのような物質も、時間が経つにつれて、その材料がさらされている空気と、その空気が含むほこりや水蒸気を吸収します。このとき、材料が化学反応を起こし、酸化物、窒化物、あるいはその他の望ましくない化合物が生成されます。これらは不純物あるいは汚染と見なすことができます。

真空下で材料を加熱すれば、汚れを落とし、保護することができます。これは、加熱することで汚染物質が気化するか、酸素がない状態で熱分解するためです。このようにして分離された不純物と汚染物質は、真空を利用して炉から除去することができます。

真空下での熱処理のメリットは、加熱時に、材料の酸化を防ぐための水素やアルゴンのような、高価、あるいは可燃性のガス雰囲気が必要ないことです。

真空炉での真空熱処理プロセス

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真空炉は密閉されたチャンバーを持ち、ここで熱処理が行われます。チャンバーは、窒素と酸素を除去する真空システムに接続され、これによって処理対象の物質の酸化と汚染を防ぎます。

真空炉での一般的な熱処理には、焼なまし、析出硬化、焼戻し、焼ならし、応力除去などがあります。それぞれのプロセスは、扱う材料の要件に応じて、いくつかのステップで実行されます。これには、特定の温度での加熱と浸漬、適切な速度での冷却が含まれます。これにより、期待される特性を備え、酸化物の付着の無い、光輝性を持った状態で仕上がります。

真空炉での真空熱処理は、高品質製品の安定的な生産を可能にするため、航空宇宙産業や自動車産業、病院や医療向け機器に理想的です。

熱処理におけるBuschの真空テクノロジー

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Buschは、真空熱処理用として、個別の真空ポンプのほか、配管や制御を含む完全な真空システムも提供しています。熱処理用の真空システムは、通常、バックポンプ、メカニカルブースターポンプ、ならびに高真空レベル用に設計された拡散真空ポンプという3つの要素で構成されています。
当社のソリューション

真空下での熱処理に関する詳細

真空熱処理の仕組みはどのようなものですか?

真空熱処理は、真空下で材料を熱処理するプロセスです。その目的は、汚染の防止、あるいは熱処理する材料の物理的、化学的または冶金的特性を強化することです。

真空炉とは何ですか?

真空炉とは、空気やその他のガスのない環境で高温加熱プロセスに使用される特殊タイプの加熱炉です。

真空はどこで使われますか?

真空は、加熱が行われる密閉された真空チャンバー内で使用されます。必要な真空の生成には、完全自動化された真空システムが使われます。制御システムにより、それぞれの加熱サイクルとアプリケーションに最適な真空レベルをモニタリングし、調整することができます。たとえば、一部の物質は、ある一定の温度に達するとデガッシングが必要となるため、制御システムはその温度まで製品を加熱し、ガスの発生が起こるまで一定の時間その温度を保ちます。真空ポンプのサイズと種類の選定は、ポンプが製品と炉の両方のガス負荷に対応する上で非常に重要となります。

真空熱処理にはどのようなメリットがありますか?

真空下でのクリーンな環境は、ろう付け、熱圧着、焼結、硬化などの多くの冶金プロセスに最適です。チタン、インコネル、高品質ステンレス、それらの合金など、先進的で複雑なさまざまな材料が真空下で処理されています。これにより、表面が酸化することなく、光輝性を持った状態で仕上がります。

熱処理に最適な真空ポンプはどれですか?

真空熱処理炉は通常、3種類の真空ポンプで構成されるシステムが必要です。まず、最初のステージで最もよく使用される真空ポンプは、ドライスクリュー真空ポンプです。その後、メカニカルブースターポンプを使用して、圧力をさらに下げます。最後に、拡散真空ポンプを使用することで高真空に達します。

真空炉熱処理システムの仕組みはどのようなものですか?

  • 真空炉は一般的に、次の中核的コンポーネントで構成されます:
  • 真空チャンバーは、真空環境を維持します。
  • 加熱室では、ヒーターで処理対象物を通常は1,200°Cまで、一部の特殊プロセスでは2,000°C 以上に加熱します。ヒーターは、プロセス温度とアプリケーションに応じて、インコネル、グラファイト、モリブデン、タングステンなどの高温材料で作られた発熱体でできています。発熱体は電流に対する抵抗によって発熱します。加熱室内の熱損失を防ぐため、真空と高温の両方の環境に適した断熱材で保温します。
  • 真空システムは、必要な真空を供給します。主にバックポンプとメカニカルブースターポンプ、拡散真空ポンプで構成されます。
  • サイクルの最後に製品をすばやく冷却し、材料特性やサイクルタイムを向上させるためにガス冷却システムが使用されます。前述の真空チャンバーを圧力容器として構築することで、製品を冷却することもできます。冷却目的の場合、高圧ガスで満たしたこの真空チャンバーを、サイクルの最後に配置します。
  • プログラマブルロジックコントローラー(PLC)と監視制御およびデータ取得システム(SCADA)に基づくデジタル制御システム
  • 運転中に加熱炉を冷却し続けるための水冷システム。

熱処理用の真空システムを購入する際に考慮すべき重要なポイントは何ですか?

真空熱処理システムをお買い求めいただく際、万能のソリューションというものはありません。効率に優れたソリューションをご提供するために、次のようなパラメーターを考慮します:

  • 加熱出力
  • 動作温度
  • プロセスと材料の適合性
  • 温度の均一性
  • ガスの純度と露点
  • ガスの冷却速度
  • 炉の分類(航空宇宙アプリケーション用)
  • 排気時間と真空レベル
  • 安全機能
  • ワークの装填と固定
  • 工場のレイアウトと人間工学

熱処理プロセスに特に適しているのは、Buschのどの真空ポンプですか?

真空ポンプの選択は、個々のプロセス要件によって異なります。COBRAドライスクリュー真空ポンプ、R5オイル潤滑ロータリーベーン真空ポンプ、およびRANGU拡散真空ポンプ、ならびにPANDA/PUMAメカニカルブースターポンプが最適な製品となります。

熱処理アプリケーションにおけるBuschの真空テクノロジーの利用例をいくつか挙げてください。

Buschの真空ポンプは、多くの熱処理プロセスで標準的に利用されています。航空宇宙およびモータースポーツアプリケーション用エアロエンジンコンポーネントの高性能真空ろう付けから、カーボンファイバーブレーキの化学的ベーパー注入まで、Buschは特定のアプリケーションに合わせてカスタマイズされた真空システムを幅広く提供しています。

真空熱処理の仕組みはどのようなものですか?

真空熱処理は、真空下で材料を熱処理するプロセスです。その目的は、汚染の防止、あるいは熱処理する材料の物理的、化学的または冶金的特性を強化することです。

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