Установка для закалки в воде окисляющихся материалов

И. А. ТРЕГУБОВ, А. Н. КОБЫЛКИН
ISSN 0026-0819. «Металловедение и термическая обработка металлов», № 6. 1968 г.

Для длительного отжига металлов и сплавов в лабораторной практике используются вакуумные печи типа ТГВ-1, ТВВ-2, ТВВ-3 и др. с температурой нагрева до 2000 °С. Существенными недостатками этих печей являются длительность нагрева (не менее 2-4 ч до 2000 °С) и отсутствие приспособления для быстрого охлаждения. Высокотемпературные лабораторные печи с вольфрамовыми или молибденовыми нагревательными элементами имеют зону нагрева, окруженную керамической футеровкой, которая при высоких температурах загрязняет атмосферу печи.

В институте металлургии АН СССР была разработана и изготовлена установка, в которой устранены недостатки выпускаемых промышленностью лабораторных печей.

Лабораторная установка предназначена для отжига и закалки в проточной воде окисляющихся сплавов, определения точек плавления, градуировки термопар, прокаливания и отжига окислов. Максимальная температура в камере 2000 °С, потребляемая мощность 3 кВ⋅А. Установка состоит из двух основных узлов: вакуумной камеры и устройства для резкого охлаждения образцов в проточной воде (см. рисунок). Вакуумная камера 1 представляет собой цельнотянутый цилиндр из стали Ст.3, опирающийся на вакуумную прокладку. Камера закрепляется на основании 2 четырьмя натяжными винтами. Внутри камеры расположен нагреватель 3, представляющий собой две коаксиально расположенные трубки из молибденовой жести толщиной 0,1 мм, сваренные в верхней части.

Рис.1. Общий вид установки.

Подвод тока к нагревателю с одной стороны позволяет материалу нагревателя свободно деформироваться при нагреве и охлаждении. Электрический ток во внешней и внутренней трубах нагревателя противоположен по направлению, что имеет значение при замере температур термопарой, так как электрические наводки при этом весьма малы. Оптическим пирометром температуру образца измеряют через смотровое окно 5 из оптического молибденового стекла, расположенного в верхней части вакуумной камеры. Температуру образца можно измерять вольфрам-молибденовой термопарой, которую вводят в рабочее пространство через специальное
уплотнение, смонтированное в основании установки. Для уменьшения тепловых потерь излучения нагреватель закрывают системой подвесных экранов 6 из молибденовой жести. Электроизоляционное кольцо 7 в нижней части нагревателя предотвращает короткое замыкание.

В нижней части основания установки смонтировано устройство для резкой закалки образцов в проточной воде 4, состоящее из стакана 8 с проточной водой, пружинного механизма 9, штанги 11, на верхнем конце которой закрепляется образец 10, натяжной гайки 12 и спускового курка 13. Для питания нагревателя электрическим током служит водоохлаждаемый токоввод 14, изолированный от основания установки прокладкой из текстолита; другой конец токоввода присоединен к основанию установки, расположенной на кронштейне.

Исследуемый образец вводят в рабочее пространство камеры снизу. Штангу 11 с образцом 10 соединяют с основанием установки 2 через уплотняющее кольцо из тефлона и завинчивают натяжной гайкой 12. Пространство рабочей камеры вакуумируют до 2⋅10^-2 мм рт.ст., в камеру поступает аргон спектральной чистоты до давления 500 мм рт.ст.; затем включают питание нагревателя, осуществляемое от однофазного трансформатора ОСУ-20 и доводят образец до требуемой температуры. После выдержки натяжную гайку 12 ослабляют спусковым курком 13 и пружинное устройство 9 перемещает образец из рабочего пространства в стакан с проточной водой. Небольшое избыточное давление аргона в камере предотвращает попадание в нее воздуха в момент закалки, защищая нагреватель от окисления. При использовании установки для закалки сплавов срок службы нагревателя из молибденовой жести составляет 25 циклов, при отжиге 30-40 циклов. Установка надежна и удобна в эксплуатации.