Особенности печного нагрева. Классификация печей. Печи периодического действия. Печи непрерывного действия. Особенности конструкции вакуумных печей. Нагреватели в печах сопротивления.

Печи сопротивления – наиболее распространённый вид нагревательного оборудования, применяемого в производ­стве паяных изделий. Печи сопротивления разделяют по следую­щим основным признакам [22]:

1) по роду работы и конструктивным признакам — на печи периодического (камерные, шахтные и колпаковые) и непрерыв­ного (конвейерные, толкательные и карусельные) действия;

2) по атмосфере в рабочем пространстве — на печи с окисли­тельной (воздушной) средой, с контролируемыми (защитными или восстановительными) атмосферами и вакуумные;

3) по рабочей температуре — на низкотемпературные (до 450 °С), среднетемпературные (до 1100 °С) и высокотемператур­ные (до 1600 °С).

В электропечах периодического действия паяемое изделие че­рез загрузочное отверстие (окно) помещают в рабочее простран­ство, в котором изделие, как правило, неподвижно в течение на­грева и выдержки при температуре пайки. Выгружают изделие из печи через то же отверстие.

Камерные печи просты по конструкции, универсальны и по­зволяют варьировать параметры температурно-временного режи­ма пайки в широких диапазонах. К недостаткам камерных печей относятся трудность обеспечения равномерного нагрева по всему объему рабочего пространства и создания в печи газовой среды заданного состава при кратковременных режимах пайки, слож­ность механизации загрузки и выгрузки.

Печи с конвективной теплоотдачей снабжены вентиляторами, создающими принудительную циркуляцию газового теплоноси­теля в рабочем пространстве.

Печи, рассчитанные на работу с контролируемыми атмосфе­рами и в вакууме, полностью герметизированы.

В электропечах непрерывного действия паяемые изделия с помощью транспортирующего устройства передвигаются от загру­зочного окна к разгрузочному, нагреваясь до заданной темпера­туры. Печи непрерывного действия имеют большую производи­тельность и их сравнительно просто компоновать в поточные и автоматические линии.

Печи, как правило, имеют несколько тепловых зон с самостоя­тельным регулированием температуры, что позволяет с достаточ­ной точностью выдерживать различные графики нагрева изделия. Обычно протяженность тепловой зоны составляет 1,5—2 м, но при необходимости получения точной температуры на небольшом уча­стке размеры зон уменьшают до 1 м- Температура в зонах колеб­лется в пределах 10—15 °С. В случае необходимости печи комплек­туют камерами охлаждения. В зависимости от скорости охлаж­дения камеры охлаждения конструктивно могут быть выполнены с водоохлаждаемыми стенками, с водоохлаждаемыми стенками и вентиляторами, с обрызгиванием изделия (допустимо при работе в воздушной атмосфере), с футерованными стенками (без нагре­вателей или с ними).

Печи непрерывного действия рассчитаны на работу в окис­лительной (воздушной) и контролируемых атмосферах- В по­следнем случае камеры нагрева и охлаждения выполнены герме­тичными, для чего они снабжены загрузочными и разгрузочными шлюзовыми камерами.

По типу транспортирующего устройства электропечи непрерыв­ного действия подразделяют на конвейерные и карусельные.

Конвейерные печи применяют для пайки мелких и средних изделий массового и крупносерийного производства. По плос­кости перемещения изделий печи бывают горизонтальные и вер­тикальные. Вертикальные печи занимают меньшую площадь, одна­ко не нашли широкого применения вследствие неравномерно­сти распределения температуры по высоте печи, необходимости устройств для крепления изделий и сложности обслуживания, хотя они и удобны для пайки однотипных изделий.

Преимущество карусельных печей заключается в возможности использования их при высоких температурах, так как несущая часть подины может быть выполнена керамической, а рабочая камера печи не имеет металлических деталей, ограничивающих температуру нагрева.

В карусельных печах можно нагревать изделия сложной конфигурации без поддонов, что не всегда возможно в конвейер­ных печах. Недостатки карусельных печей заключаются в труд­ности механизации и неудобстве использования их в поточных линиях из-за того, что загрузочные окна расположены рядом.

Для пайки в контролируемых атмосферах используют печи, оконные проемы которых снабжены пламенной завесой.

Вакуумные электропечи подразделяют на садочные и методи­ческие.

Садочные печи, как правило, предназначены для единич­ного или серийного производства. В таких печах изделие в тече­ние всего цикла остается неподвижным, а его загрузку и выгрузку осуществляют через одно окно.

Методические печи предназначены для массового производ­ства; в них паяемое изделие в процессе пайки перемещается непрерывно или дискретно от загрузочного окна к разгрузочно­му. Существует также группа печей полунепрерывного действия, представляющих собой соединения нескольких камер, через кото­рые последовательно проходит паяемое изделие. К подобному соединению относятся, например, сочетания камер загрузки, предварительного нагрева, рабочей и охлаждения. В этих печах, как и в методических, загрузку и выгрузку осуществляют через вакуумные шлюзы, но перемещение изделия здесь всегда ди­скретно.

По рабочей температуре вакуумные печи разделяют на сред-нетемпературные (1100 — 1200 °С) и высокотемпературные {> 1200 °С), а по остаточному давлению в рабочей камере - на низковакуумные (до 13,3 Па), средневакуумные (13,3 —1,ЗЗХ Х10-¹ Па), высоковакуумные (1,33*10~² — 1.33-10~⁴ Па) и

сверхвысоковакуумные (ниже 1,33*10 ⁴ Па). За основной пара­метр садочных печей приняты размеры рабочего пространства, а методических — размеры прохода вакуумных технологических затворов шлюзовых камер.

Главное требование, предъявляемое к футеровке вакуумных печей,— хорошая способность к дегазации. Поэтому в этих печах широко применяют экранную теплоизоляцию; в случае исполь­зования огнеупорных и теплоизоляционных материалов число экранов сводят до минимума. В печах с рабочим давлением до 1,33-10^-1 Па допустимо применение керамической футеровки, а с давлением 1,33*10^-2 Па и ниже используют металлическую экранную изоляцию.

Для обеспечения длительной и надежной работы нагревате­лей из тугоплавких металлов необходимо, чтобы при нагреве давление в печи постоянно поддерживалось не выше 1,33*10^-1 — — 1,33*10-2" Па, а величина натекания была минимальной.

В паяльном производстве среди садочных печей наибольшее распространение получили камерные, шахтные и колпако-вые печи. •

При пайке в обычных муфельных печах изделие помещают в металлический контейнер, внутри которого создают вакуум. К контейнеру подсоединяют откачную систему. Поскольку в кон­тейнере, кроме паяемого изделия, нет других предметов, требую­щих обезвоживания, он может быть откачан быстро и до высокого вакуума. Однако муфельные печи работают при сравнительно низких температурах (800—1100 °С); прочность разогретого му­феля невелика. Кроме того, при высоких температурах увеличива­ется диффузия воздуха через сварные швы и стенки муфеля.