Технологическая оснастка из графита — поддоны, оправки, подставки, дистанционные элементы и крепёж — размещается внутри рабочей зоны вакуумной печи и контактирует с обрабатываемыми деталями. Это расходные компоненты, которые заменяются по мере износа. Выбор материала оснастки напрямую влияет на качество обработки деталей и стоимость эксплуатации печи.
Почему графит, а не металл
Металлическая оснастка из жаропрочных сплавов применялась в вакуумных печах исторически, но имеет ограничения при высоких температурах. При термообработке выше 1000–1200 °C никелевые и кобальтовые сплавы начинают ползти под нагрузкой, деформируются и коробятся. Молибденовые поддоны сохраняют форму, но становятся хрупкими после термоциклирования и требуют осторожного обращения при загрузке и выгрузке.
Графит в этом отношении заметно устойчивее. При температурах до 2000 °C в вакууме и правильно подобранной марке материала он практически не ползёт под нагрузкой и сохраняет геометрию после многократного термоциклирования. Кроме того, графит, как правило, не приваривается к металлическим деталям при спекании и пайке — при подходящей марке и чистоте поверхности детали снимаются с поддона без усилия и без повреждения поверхности.
Типы графитовой оснастки
Поддоны
Плоские прямоугольные или круглые пластины, на которые укладываются обрабатываемые детали. Применяются в печах термообработки, спекания и пайки. Детали укладываются непосредственно на графит или через разделительный слой оксидного порошка — в зависимости от вида обработки и материала детали.
Для многоярусной загрузки несколько поддонов устанавливают один над другим на дистанционных элементах. Это увеличивает загрузку печи без снижения качества обработки.
Оправки
Фиксирующие приспособления для деталей, которые при нагреве теряют жёсткость или могут деформироваться. При спекании металлокерамических деталей оправка задаёт форму изделия в процессе усадки. При пайке оправка удерживает детали в сборке под заданным давлением до отверждения припоя.
Оправки изготавливаются по чертежу под конкретную деталь или типоразмер. Материал — конструкционный графит с достаточной прочностью на изгиб, чтобы удерживать форму под нагрузкой при рабочей температуре.
Подставки и дистанционные элементы
Подставки поднимают детали или поддоны над опорной поверхностью, обеспечивая доступ газа или зазор для размещения нагревательных элементов. Дистанционные элементы (столбики, стойки) разделяют ярусы поддонов в многоуровневой загрузке.
Стандартная форма — цилиндрические стойки или прямоугольные призмы. Нестандартные конфигурации изготавливаются по чертежу.
Крепёжные элементы
Болты, гайки, шпильки и штифты из графита применяются для сборки конструкции горячей зоны. Металлический крепёж при высоких температурах испытывает значительные термические напряжения из-за разницы коэффициентов теплового расширения металла и графита, что может приводить к разрушению резьбового соединения. Графитовый крепёж этой проблемы, как правило, лишён.
Ресурс оснастки и признаки замены
Ресурс графитовой оснастки зависит от рабочей температуры, нагрузки, скорости термоциклирования и типа обрабатываемых деталей. По опыту эксплуатации типовой ресурс поддонов при термообработке стальных деталей до 1200 °C — 200–500 циклов. При спекании твёрдых сплавов при 1400–1500 °C ресурс обычно ниже, 50–150 циклов, из-за более высоких термических нагрузок.
Признаки необходимости замены поддонов и оправок:
- Коробление более 1–2 мм по плоскости — детали укладываются неравномерно, возникают контактные напряжения.
- Трещины — риск разрушения при загрузке или в ходе обработки.
- Налипание металла на рабочую поверхность — ухудшает отделение детали после обработки.
- Эрозия поверхности более 0,5–1 мм — изменяет геометрию при использовании оправок.
Заказ оснастки
Для стандартной оснастки (поддоны, стойки, подставки прямоугольного или цилиндрического сечения) достаточно указать размеры и количество. Для оправок и нестандартных приспособлений — приложите чертёж детали, которую нужно обрабатывать, и описание процесса: спекание, пайка, термообработка, рабочая температура.
Запросы направляйте на secretar@rosgraf.ru.
Смотрите также: графитовые нагреватели для вакуумных печей и тепловые экраны для вакуумных печей.