PT88895B - Forno de vacuo para o tratamento termico de pecas metalicas - Google Patents

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Description

Descrição
A invenção refere-se a um forno de vácuo para o tratamento térmico de peças metálicas com uma caixa de pressão cilíndrica na qual estão montados uma câmara de carga envolvida por resistências de aquecimento dispostas axialmente e provida de um isolamento térmico e um dispositivo de refrigeração por gás, com o qual pode conduzir-se um gás de arrefecimento através de injectores, através da câmara de carga e sobre um permutador de calor. Tais fornos de vácuo são àsados em especial para a têmpera de ferramentas e peças de todos os tipos de várias espécies de aço. Em parte, são também utilizáveis para outros tratamentos térmicos, por exemplo recozimento e soldadura.
Nas patentes DE-PS 28 39 806 e
44 843 descrevem-se fornos de vácuo deste tipo. São essencialmente constituídos por uma caixa de pressão cilíndrica, na qual se encontra uma câmara de carga limitada por paredes isolantes térmicas, aquecida com elementos calefactores, e um dispositivo de refrigeração por gás. As ferramentas e as peças são aquecidas na câmara de carga, sob o vácuo, até à temperatura de austenitização e, para obter o arrefecimento brusco, faz-se circular no forno um gás inerte sob pressão arrefecido. O gás de refrigeração flui então com uma velocida de elevada sobre a carga quente, retira energia térmica desta e é conduzida através de um permutador de calor, onde é arrefecido e lavado de novo à câmara de carga. A introdução do gás de refrigeração na câmara de carga faz-se, de acordo com a patente DE-PS 28 39 807, através de injectores, que estão montados em tubos de introdução do gás especiais orientados axialmente. O inconveniente desta solução reside no facto de conduzir a custos elevados de material e de fabrico dos tubos de introdução do gás no forno. Os tubos e os injectores tem de ser de material resistente âs altas temperaturas. Os venti ladores utilizados na patente DE-PS 28 44 843 tem o inconveni ente de o gás de arrefecimento se escoar em quantidade considerável apenas ao longo das superfícies quentes da câmara de carga e não penetrar no interior da carga.
Da patente DE-OS 19 19 493 é conhecido o processo de acelerar o aquecimento da carga na gama de temperaturas entre a temperatura ambiente e cerca de 750°C, fazendo circular no forno um gás inerte por meio de um ventilador e gerar assim, além da radiação, uma convexão. Mas também neste caso não é óptima a transferência do calor entre as resistências de aquecimento e a carga.
Por c onseguinte, o objecto da presente invenção consiste em construir um forno de vácuo para o tratamento térmico de peças metálicas com uma caixa de pressão cilíndrica, na qual estão montados uma câmara de carga envol2
vida por resistências de aquecimento dispostas axialmente e provida de um isolamento térmico e um dispositivo de arrefecimento por gás, com o qual pode conduzir-se através de injectores um gás de arrefecimento através da câmara de carga e através de um permutador de calor. Este forno de vácuo deve garantir um arrefecimento o mais rápido e uniforme possível da carga aquecida, possuir uma construção o mais simples possível e poder ser aquecido o mais rapidamente possível.
Segundo a presente invenção, o problema resolve-se dando às resistências de aquecimento a forma de tubos, dotando estes com furos dirigidos para a câmara de carga e estando ligados através de peças isolantee da electricidade com um dispositivo de distribuição do gás de arrefecimento.
De preferência, o dispositivo de distribuição do gás de arrefecimento está dotado de um ventilador que introduz sob presãão o gás de arrefecimento através dos tubos de aquecimento e aspira-se de novo da câmara de carga.
Além disso é vantajoso que a parede do isolamento térmico na zona do dispositivo de distribuição do gás de arrefecimento esteja provida de aberturas que podem ser fechadas. Pode desse modo manter-se durante o período de aquecimento da carga uma corrente de gás de aquecimento, sem passar pelo permutador de calor, para o interior do forno.
No caso de se usar um gás de arrefecimento caro, é também vantajoso dotar o forno com uma instalação de recuperação do gáe de arrefecimento.
As figuras 1 e 2 representam cortes longitudinais esquemáticos de um exemplo de realização de um forno de vácuo segundo a presente invenção, ilustrando a fig.
o forno na fase de aquecimento até cerca de 75O°C e a fig.
a fase de arrefecimento.
forno é constituído por uma caixa de pressSo cilíndrica (1), cuja face de topo é formada por uma porta (2), através da qual se pode carregar e descarregar o forno. A câmara de carga (3) é limitada para o exterior por um isolamento térmico (4), sob a forma de um tubo cilíndrico, feito de um material isolante do calor e está provido de paredes correspondentes nas faces de topo, das quais uma pelo menos, a parede (5), é móvel. Egte isolamento térmico (4) protege contra a radiação da câmara de carga (3) para o exterior, de modo que as perdas de energia resultantes são reduzidas. No interior do isolamento (4) estão montadas na câmara de carga (3), à volta, as resistências eléctricas (6), feitas sob a forma de tubos de aquecimento e estão providas de furos (7) voltadas para a câmara de carga. Sstes tubos de aquecimen· to (6) tem por exemplo uma espessura de parede de 1 a 3 mm e um diâmetro interior de 40 a 15o mm. O diâmetro dos furos (7) é tal que a soma das áreas dos furos de um tubo de aquecimento é igual à área do círculo interior. Os tubos de aquecimento (6) são fixados por meio de peças isolantes electrica mente (8) no dispositivo de distribuição de gás de arrefecimento (9) que, com o motor de accionamento (10) e o ventilador (11), está colocado do lado da caixa de pressão oposta à porta (2). A parede do isolamento térmico (4) adjacente ao dispositivo (9) de distribuição do gás de arrefecimento está dotado com uma abertura (12) que pode ser fechada e aberta com um cursor (13). Entre a caixa de pressão (1) e o isolamento térmico (4) são colocados tubos (14) de permuta de calor arrefecidos por água.
Depois de carregar a câmara de carga (3), por exemplo com ferramentas, inunda-se a referida câmara com um gás inerte e aquece-se. 0 cursor (13) liberta a abertura (12) no isolamento térmico (fig. 1), de modo que o gás inerte pode ser impelido pelo ventilador (11) para os tubos de aquecimento, donde, através dos furos (7) que estão distribuídos ao longo do comprimento dos tubos de aquecimento, penetra na câmara de carga (3), voltando ao ventilador (11) através da abertura (12) no isolamento térmico. Como o gás
inerte é conduzido através dos tubos de aquecimento (6), eles atingem muito rapidamente a sua temperatura, o que tem como consequência um aquecimento rápido e homogéneo da carga pelo gás quente na zona da radiação obscura. Mediante a irradiação directa da carga com o gás quente, a carga é aquecida uniformemente também no interior. Este fenómeno de aquecimento sob um gás protector é usado até cerca de 75O°G. Nos tratamentos de têmpera, nos quais é necessário aquecer até cerca de o z
300 G, refira-se então o gas inerte do forno e faz-se o aquecimento ulterior apenas por radiação do calor, o que, a estas temperaturas, é muito eficiente.
Para o arrefecimento rápido da carga aquecida introduz-se no forno com a abertura (12) fechada, um gás inerte frio, sob pressão. A parede (5) do isolamento térmico (4) é afastada do tubo cilíndrico, de modo que resulta um intervalo e a câmara de carga (3) fica em ligação com o espaço entre a caixa de pressão (1) e o isolamento térmico (4) (fig. 2). 0 gás de refrigeração é impelido pelo ventilador (11) através dos tubos de aquecimento arrefecidos (6), com uma grande velocidade para a câmara de carga (3), donde regressa novamente, através dos tubos do permutador de càlor-(14), para o dispositivo distribuidor do gás ide arrefecimento (9) e posto de novo em circulação. Utilizando gases inertes apropriados, juntamente com elevadas pressões do gás e grandes velocidades deste, conseguem-se, com o forno de vácuo segundo a presente invenção, intensidades de arrefecimento brusco comparáveis com aa que podem atingir-se com banhos de óleo de arrefecimento. Deste modo podem arrefecer-se rapidamente por gás e temperar-se também outros tipos de aço.
Os tubos de aquecimento (β), que simultaneamente servem de tubos de condução do gás, são de preferên cia de material de carvão esforçados com fibras de carbono. A secção condutora da electricidade dos tubos de aquecimento, que é decisiva para a geração do calor, e o diâmetro interior dos tubos de aquecimento, decisivo para o volume de gás que se escoa, têm de estar adaptados mutuamente. A combinação do
elemento de aquecimento com o tubo de condução dos gases conduz a uma simplificação substancial da técnica do fabrico destes fordos.
Se se utilizar para o arrefecimento rápido um gás inerte caro, é vantajoso recuperar este gás. Para isso, depois de terminada a operação de arrefecimento, o gás de arrefecimento é bombado por meio de um compressor para fora do interior do forno e levado para um depósito de armazenamento de alta pressão, onde fica disponível para outras utilizações.

Claims (1)

  1. REIVINDICAÇÕES
    - 1« Forno de vácuo para o tratamento de peças metálicas, com uma caixa de pressão cilíndrica na qual estão montados uma câmara de carga envolvida por resistências de aquecimento dispostas axialmente, provido de um isolamento térmico e um dispositivo de arrefecimento por gás com o qual pode dirigir-se um gás de arrefecimento através de injectores através da câmara de carga sobre um permutador de calor, caracterizado por as resistências de aquecimento (6) serem feitas com a forma de tubos providos de furos (7) para o lado da câmara de carga e estarem ligadas, através de peças isolantes eléctricas (8) com um dispositivo de distribuição do gás de arrefecimento.
    Forno de vácuo de acordo com a reivindi cação 1, caracterizado por o dispositivo de distribuição (9) do gás de arrefecimento estar dotado com um ventilador (11).
    - 6 3«
    Forno de vácuo de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por a parede do isolamento térmico (4) estar provido na zona do dispositivo de distribuição do gás de arrefecimento (9) com uma abertura (12) susceptivel de ser fechada.
    - 4a Forno de vácuo de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizado por estar dotado com uma instalação de recuperação do gás de arrefecimento.
    A requerente declara que o primeiro pedido desta patente foi apresentado na República Federal Ales mã em 28 de Outubro de 1987, sob o P 37 36 502.9-24.
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