Xử lý nhiệt chân không là sự kết hợp giữa công nghệ chân không và xử lý nhiệt. Chúng đem lại nhiều ưu điểm tích cực cho quá trình sản xuất. Cùng HCTECH tìm hiểu tất tần tật về công nghệ xử lý nhiệt chân không này qua bài viết sau.
1. Xử lý nhiệt chân không là gì?
Xử lý nhiệt chân không (vacuum heat treatment) là một kỹ thuật xử lý nhiệt kim loại trong môi trường chân không. Kim loại được nung nóng đến nhiệt độ cao trong môi trường chân không và sau đó làm nguội nhanh chóng. Quá trình này giúp cải thiện các tính chất cơ học và hóa học của kim loại, chẳng hạn như: độ cứng, độ bền, độ dẻo và khả năng chống ăn mòn.
Xử lý nhiệt chân không là việc kết hợp môi trường áp suất chân không với quá trình xử lý nhiệt
2. Nguyên lý của xử lý nhiệt chân không
Như chúng ta đã biết, xử lý nhiệt (nhiệt luyện) là tác động nhiệt độ nhằm làm thay đổi vi cấu trúc chất rắn, có thể là thay đổi thành phần hóa học và đặc tính của vật liệu. Xử lý nhiệt chân không là một kỹ thuật xử lý nhiệt kim loại trong môi trường áp suất chân không.
Trong môi trường chân không, kim loại được nung nóng đến nhiệt độ cao và sau đó làm nguội nhanh chóng.
Vì sao “chân không” được ứng dụng cho quá trình này?
Môi trường chân không khiến không khí môi trường làm việc thấp hoặc rất mỏng. Phôi được nung ở trạng thái chân không có thể tránh được quá trình oxy hóa và khử cacbon so với xử lý nhiệt thông thường. Đồng thời, cũng tránh được hiện tượng hấp thụ hydro, độ biến dạng thấp, cải thiện cơ học toàn diện tính chất của các bộ phận vật liệu.
Môi trường áp suất thấp giúp loại bỏ oxy và các tạp chất khác ra khỏi kim loại, cải thiện tính chất cơ học và hóa học của chúng. Khi gia nhiệt chân không, các hạt trên bề mặt phôi kim loại sẽ bay hơi.
3. Cấu tạo của lò xử lý nhiệt chân không
Lò xử lý nhiệt bằng áp suất chân không bao gồm các bộ phận chính sau:
- Buồng chân không/lò chân không: là buồng được thiết kế kín để tạo ra môi trường áp suất chân không, loại bỏ oxy và các tạp chất khỏi kim loại.
- Hệ thống bơm hút chân không: Hệ thống bơm chân không được sử dụng để tạo ra môi trường chân không trong buồng xử lý.
- Hệ thống gia nhiệt: Hệ thống gia nhiệt được sử dụng để làm nóng, gia nhiệt, nung nóng kim loại.
- Hệ thống làm nguội: được sử dụng để làm nguội kim loại sau khi xử lý nhiệt.
Hình ảnh của một hệ thống xử lý nhiệt áp suất thấp
4. Quy trình công nghệ
Quá trình xử lý nhiệt bằng chân không diễn ra theo 3 giai đoạn: Quá trình hút chân không – Quá trình nung nóng và Quá trình làm nguội.
4.1. Hút chân không
Để tạo ra được môi trường chân không trong xử lý nhiệt, người ta sử dụng lò chân không/buồng chân không. Đây là một loại lò dùng để nung vật liệu.
Hệ thống bơm chân không sử dụng để hút loại bỏ không khí trong buồng hút. Mức áp suất thấp hơn 10^-3 Pa, độ chân không càng thấp thì môi trường càng tinh khiết, giúp bảo vệ bề mặt vật liệu tốt hơn. Máy bơm chân không vòng dầu là loại bơm thường được lựa chọn cho ứng dụng này.
Hệt thống chân không tạo ra áp suất thấp cho buồng xử lý nhiệt
4.2. Quá trình nung nóng
Sau khi hút chân không trong lò xong, nhiệt độ được đẩy lên cực cao (khoảng hơn 1000 độ, tùy vào loại kim loại cần nhiệt luyện). Trong quá trình nung nóng, kim loại được nung nóng đến nhiệt độ cao, thường là trên nhiệt độ tới hạn. Nhiệt độ này giúp các phân tử kim loại di chuyển tự do hơn và tạo điều kiện cho các phản ứng hóa học xảy ra. Sau đó, kim loại sẽ trải qua các quy trình tôi, ram, hàn hay thiêu kết tự động nếu có
4.3. Quá trình làm nguội
Sau khi nung nóng, kim loại được làm nguội nhanh chóng. Quá trình làm nguội nhanh chóng giúp các phân tử kim loại không có thời gian để di chuyển trở lại vị trí ban đầu, dẫn đến sự biến đổi cấu trúc tinh thể của kim loại.
Thông thường, khí Ni tơ được sử dụng để làm lạnh cho kim loại. Quá trình làm mát nhanh chóng gây ra sự chênh lệch nhiệt. Quá trình này cũng có thể gây ra những thay đổi về cấu trúc của kim loại.
5. Sự thay đổi của kim loại sau xử lý nhiệt
Quy trình xử lý nhiệt bằng chân không đem lại nhiều lợi ích cho kim loại, bao gồm:
- Tăng độ cứng: độ cứng của kim loại có thể cải thiện đáng kể, độ cứng có thể tăng lên đến 50%.
- Cải thiện độ bền: Xử lý nhiệt bằng chân không giúp kim loại có độ bền tốt, khả năng chịu được lực tác dụng lớn hơn.
- Tăng độ dẻo: có thể giúp kim loại dễ uốn hơn.
- Cải thiện khả năng chống ăn mòn: loại bỏ và chống oxy hóa trong quá trình xử lý, kim loại cải thiện được khả năng chống lại sự ăn mòn của môi trường.
- Giảm biến dạng: nhiệt luyện bằng chân không có thể giúp giảm biến dạng của kim loại sau khi xử lý.
- Tăng độ đồng đều: Quá trình xử lý nhiệt với áp suất thấp tạo ra sự đồng đều của các tính chất cơ học của kim loại.
- Giảm thiểu sự ô nhiễm: Xử lý nhiệt bằng chân không có thể giúp giảm thiểu sự ô nhiễm của kim loại.
>> Tham khảo: Công nghệ xi mạ chân không mới nhất hiện nay
6. Ưu nhược điểm của phương pháp
Công nghệ nhiệt luyện chân không đem đến nhiều ưu điểm nổi bật. Bên cạnh đó, công nghệ này cũng có một vài nhược điểm mà chúng ta cần lưu ý.
6.1. Ưu điểm
Quy trình công nghệ xử lý nhiệt chân không đem đến nhiều ưu điểm cho quá trình sản xuất của nhà máy:
- Chất lượng sản phẩm được cải thiện đồng đều: tăng độ bền, không bị cong vênh, nứt vỡ sau khi nhiệt luyện, độ bền tốt
- Nhiệt luyện trong môi trường chân không giúp cho quá trình gia nhiệt không bị oxy hóa. Đảm bảo được độ đồng đều về màu sắc, tính thẩm mỹ
- Quy trình xử lý nhiệt với áp suất chân không được lập trình các quy trình có sẵn, tự động hoàn toàn. Tiết kiệm được nhân công, chi phí vận hành
- Thời gian hoàn vốn đầu tư ngắn. Nếu có đơn hàng đều, nhà máy sớm hoàn được số vốn đầu tư ban đầu cho hệ thống
- Môi trường làm việc tốt, vận hành an toàn, không gây ô nhiễm và nguy hiểm cho cộng đồng.
Xử lý nhiệt áp suất thấp giúp chất lượng vật liệu xử lý đồng bộ, có độ bền và thẩm mỹ hơn
6.2. Nhược điểm
- Chi phí đầu tư ban đầu cao; thiết bị và kỹ thuật phức tạp hơn so với xử lý nhiệt thông thường.
- Công nghệ này còn chưa phổ biến, do đó, khách hàng cần tìm tòi và nghiên cứu quy trình xử lý nhiệt phù hợp nhất với vật liệu của mình
- Công nghệ và thiết bị này chưa thực sự phổ biến ở Việt Nam, do đó khá hiếm kỹ thuật có thể bảo dưỡng và sửa chữa được.
7. Ứng dụng
Xử lý nhiệt bằng chân không được sử dụng trong nhiều ứng dụng, bao gồm:
- Chế tạo dụng cụ cắt: Sử dụng trong quá trình chế tạo các dụng cụ cắt, thái nhằm để tăng độ cứng của dụng cụ, giúp cắt vật liệu tốt hơn
- Chế tạo khuôn mẫu: Xử lý nhiệt bằng chân không được sử dụng để tăng độ bền và độ dẻo của khuôn mẫu, giúp chúng chịu được lực tác dụng lớn và ít bị biến dạng hơn.
- Chế tạo chi tiết máy: Ứng dụng trong quy trình chế tạo các chi tiết máy móc công nghiệp. Công nghệ được sử dụng để tăng độ cứng, độ bền và độ dẻo của chi tiết máy, giúp chúng hoạt động tốt và có độ bền cao hơn.
Ứng dụng xử lý nhiệt bằng chân không trong sản xuất thiết bị cắt y tế
Công ty TNHH Thương mại và Công nghệ HC Việt Nam (HCTECH) chuyên cấp máy bơm chân không công nghiệp cho các nhà máy sản xuất tại Việt Nam. Quý khách cần tư vấn máy bơm hút chân không cho ứng dụng xử lý nhiệt, sấy, chưng cất, CNC, nâng hạ,… hãy liên hệ chúng tôi để được hỗ trợ tốt nhất. Thông tin liên hệ:
Công ty TNHH Thương mại và Công nghệ HC Việt Nam
Địa chỉ: số 5B, ngách 15/2 An Dương Vương, Phú Thượng, Tây Hồ, Hà Nội
HOTLINE: 0904 643 816 – 0902 176 051
EMAIL: info@hctechco.com
WEBSITE: hctechco.com
Trên đây là thông tin kỹ thuật về công nghệ xử lý nhiệt chân không. Có thể thấy, đây là công nghệ tối ưu với nhiều giá trị cho sản xuất. Hy vọng bài viết sẽ hữu ích cho bạn khi tìm hiểu và áp dụng công nghệ xử lý mới này.
Trả lời
Bạn phải đăng nhập để gửi phản hồi.