RU2705186C1

RU2705186C1 - Method of workpiece cooling in vacuum heating chamber of vacuum furnace and vacuum furnace

Info

Publication number: RU2705186C1
Application number: RU2019100533A
Authority: RU
Inventors: Николай Иосифович Беспалко; Владимир Николаевич Понеделко
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Катод"
Priority date: 2019-01-14
Filing date: 2019-01-14
Publication date: 2019-11-05

Abstract

FIELD: cooling.

SUBSTANCE: technical solution relates to vacuum furnaces and cooling methods in their vacuum chambers of heating workpieces after heating and can be used in various processes for cooling workpieces of articles or materials after their high-temperature heating in vacuum conditions. Method of cooling a workpiece after heating in a vacuum furnace containing a vacuum heating chamber and a gas cooling system includes controlled supply of cooling gas into a vacuum heating chamber, wherein cooling gas is supplied to a vacuum heating chamber to pressure in latter from 1 Pa to less than 100 Pa. Furnace contains a vacuum heating chamber and a gas cooling system made with possibility of adjustable supply of cooling gas into a vacuum heating chamber. Gas cooling system is made with possibility of adjustable supply of cooling gas into vacuum heating chamber to pressure in latter from 1 Pa to less than 100 Pa.

EFFECT: reduced consumption of material and energy resources for production and operation of a vacuum furnace and for implementation of a method for cooling a workpiece in a vacuum chamber for heating a vacuum furnace after heating, reduced probability of thermal blow of the workpiece, elimination of blank oxidation under the influence of cooling medium at simultaneous reduction of cooling time of the blank in comparison with duration of its cooling solely due to thermal radiation.

11 cl, 1 dwg

Description

Заявляемое техническое решение относится к вакуумным печам и способам охлаждения заготовок после нагревания в вакуумных печах и может быть использовано в различных технологических процессах для охлаждения заготовок изделий или материалов после их высокотемпературного нагревания в условиях вакуума, осуществляемого с целью, например, отжига, высокотемпературной пайки или сплавления составных частей заготовок изделий друг с другом.The claimed technical solution relates to vacuum furnaces and methods for cooling workpieces after heating in vacuum furnaces and can be used in various technological processes for cooling workpieces of products or materials after high-temperature heating under vacuum conditions, for example, annealing, high-temperature brazing or alloying component parts of product blanks with each other.

Вакуумная печь представляет собой устройство для термообработки заготовок изделий или материалов в условиях вакуума. Основным узлом типовой вакуумной печи является вакуумная камера нагрева, представляющая собой нагреваемый герметичный сосуд с подсоединенной к нему системой вакуумирования, посредством которой внутри вакуумной камеры нагрева создается и поддерживается вакуум необходимой степени. Нагревание заготовок в условиях вакуума имеет ряд преимуществ, в том числе, таких, как сведение к минимуму изменения размеров обрабатываемых заготовок, а также, отсутствие окисления их поверхности, что обусловлено тем, что нагревание осуществляется в безокислительной и чистой среде. Вместе с тем, поскольку перенос тепловой энергии в вакууме происходит не за счет конвекции и теплопроводности, а лишь за счёт теплового излучения, то охлаждение заготовок после их нагревания в условиях вакуума происходит очень медленно. Это обстоятельство увеличивает время рабочего цикла вакуумной печи, что нежелательно, поскольку экономически не выгодно. Известно, что для устранения данного недостатка охлаждение заготовок в вакууме осуществляют в потоке циркулирующего охлаждающего газа при достаточно высоком, как правило, при атмосферном или избыточном, давлении. Такой способ увеличивает скорость охлаждения заготовок за счет теплоотдачи, которая обеспечивается конвекцией достаточно плотного и холодного потока охлаждающего газа внутри вакуумной камеры нагрева. Однако данный способ имеет тот недостаток, что для создания потока охлаждающего газа внутри вакуумной камеры нагрева, обеспечения его циркуляции и охлаждения требуется применение дополнительных устройств и материалов, - вентилятора с электроприводом, системы охлаждения циркулирующего газа с достаточным количеством охлаждающей жидкости и т.д. Это, соответственно, усложняет конструкцию вакуумной печи, требует дополнительного рабочего пространства для размещения упомянутых дополнительных устройств, увеличивает материально-энергетические затраты на изготовление и эксплуатацию оборудования и обеспечение технологического процесса охлаждения. Кроме этого, известный способ охлаждения заготовок в вакууме посредством циркулирующего газового потока не может быть применим в некоторых технологических процессах вакуумной термообработки, при осуществлении которых предъявляются достаточно строгие требования относительно влияния охлаждающей газовой среды на обрабатываемые заготовки, поскольку не выполнение этих требований может усложнить последующую обработку заготовок или оказать негативное влияние на технико-эксплуатационные характеристики готовой продукции. Одним из таких требований является отсутствие в заготовках тепловых напряжений, поскольку последние могут привести к деформации и изменению геометрии заготовок, нарушению сплошности и образованию трещин в их структуре, разрушению. В частности, это относится к заготовкам из хрупких и малопластичных материалов с низкой теплопроводностью (стекло, керамика и др.). Тепловые напряжения, как известно, возникают из-за термоудара, то есть чрезмерно резкого и неравномерного изменения температуры обрабатываемой заготовки, что, в свою очередь, может произойти вследствие большой разницы температур довольно горячей заготовки и контактирующего с ней довольно плотного и холодного потока охлаждающей среды, а также из-за неравномерного обтекания поверхности охлаждаемой заготовки потоком охлаждающей среды. Другим таким требованием является отсутствие окисления поверхности обрабатываемой заготовки, которое может возникать из-за присутствия кислорода и водяных паров в остаточной атмосфере внутри вакуумной камеры нагрева. Довольно большое количество технологических процессов с указанными требованиями осуществляется в области электронного приборостроения. Например, при изготовлении фотокатодов для фотоэлектронных приборов третьего поколения стеклянную пластину входного окна соединяют с гетероэпитаксиальной структурой методом термодиффузионной сварки в вакууме. Одним из важных требований, предъявляемых к упомянутому технологическому процессу, является исключение термоударов, поскольку они приводят к повреждению или разрушению стеклянной пластины и, как следствие, к негодности изготовленного фотокатода или, в случае скрытых дефектов стекла, к снижению качества работы фотокатода в составе фотоэлектронного прибора и/или снижению надежности последнего. При этом в случае одновременной сварки в вакуумной камере нагрева партии из нескольких заготовок фотокатодов очень важным условием является равномерное распределение температуры по всем охлаждаемым заготовкам партии. Выполнение данного условия позволяет максимально точно воспроизвести технологически заданный уровень напряжений в спаях «гетероэпитаксиальная структура-стекло» во всех заготовках партии, что, в свою очередь, очень важно при последующей термообработке заготовок фотокатодов для предотвращения появления в них дефектов, вызванных превышением порога пластической деформации гетероэпитаксиальной структуры. В данном технологическом процессе также требуется свести к минимуму содержание кислорода и водяных паров в остаточной атмосфере. Это необходимо для предотвращения окисления гетероэпитаксиальной структуры, которое нежелательно, поскольку усложняет последующую окончательную обработку гетероэпитаксиальной структуры для получения готового к использованию фотокатода. Таким образом, в ряде случаев вакуумной термообработки заготовок очень важно исключить негативное влияние на них охлаждающей газовой среды. Вместе с этим, как и для любого технологического процесса, для процесса вакуумной термообработки и, в частности, охлаждения заготовок в условиях вакуума немаловажное значение имеют такие показатели эффективности технологического процесса, как временные затраты (то есть, обусловленные продолжительностью рабочего цикла) и материально-энергетические затраты на его осуществление. Таким образом, существует проблема оптимизации технологического процесса охлаждения заготовки после её нагревания в условиях вакуума по такому технологическому критерию, как отсутствие негативного влияния охлаждающей среды на обрабатываемую заготовку и, одновременно, по таким технико-экономическим критериям, как материально-энергетические и временные затраты.A vacuum furnace is a device for heat treatment of workpieces of products or materials in a vacuum. The main unit of a typical vacuum furnace is a vacuum heating chamber, which is a heated sealed vessel with an evacuation system connected to it, through which a necessary degree of vacuum is created and maintained inside the heating vacuum chamber. Workpiece heating under vacuum has several advantages, including such as minimizing changes in the size of the processed workpieces, as well as the absence of oxidation of their surface, which is due to the fact that the heating is carried out in an oxidizing and clean environment. However, since the transfer of thermal energy in a vacuum does not occur due to convection and heat conduction, but only due to thermal radiation, the workpieces are cooled very slowly after heating under vacuum conditions. This circumstance increases the working cycle of the vacuum furnace, which is undesirable, since it is not economically profitable. It is known that to eliminate this drawback, the workpieces are cooled in a vacuum in a circulating cooling gas stream at a sufficiently high pressure, as a rule, at atmospheric or overpressure. This method increases the cooling rate of the workpieces due to heat transfer, which is provided by convection of a sufficiently dense and cold flow of cooling gas inside the vacuum heating chamber. However, this method has the disadvantage that in order to create a flow of cooling gas inside the vacuum heating chamber, to ensure its circulation and cooling, the use of additional devices and materials is required — an electric fan, a circulating gas cooling system with a sufficient amount of cooling liquid, etc. This, accordingly, complicates the design of the vacuum furnace, requires additional working space to accommodate the mentioned additional devices, increases material and energy costs to manufacture and operation of equipment and ensuring the technological process of cooling. In addition, the known method of cooling workpieces in vacuum by means of a circulating gas stream cannot be applicable in some technological processes of vacuum heat treatment, the implementation of which requires quite strict requirements regarding the influence of the cooling gas medium on the workpieces being processed, since failure to fulfill these requirements may complicate the subsequent processing of workpieces or have a negative impact on the technical and operational characteristics of the finished product. One of these requirements is the absence of thermal stresses in the workpieces, since the latter can lead to deformation and changes in the geometry of the workpieces, disruption of continuity and the formation of cracks in their structure, and destruction. In particular, this applies to billets of brittle and low-plastic materials with low thermal conductivity (glass, ceramics, etc.). Thermal stresses are known to arise due to thermal shock, that is, an excessively sharp and uneven change in the temperature of the workpiece, which, in turn, can occur due to a large temperature difference between a rather hot workpiece and a fairly dense and cold flow of a cooling medium in contact with it, and also due to the uneven flow around the surface of the cooled workpiece by the flow of the cooling medium. Another such requirement is the absence of surface oxidation of the workpiece, which may occur due to the presence of oxygen and water vapor in the residual atmosphere inside the vacuum heating chamber. A fairly large number of technological processes with these requirements are carried out in the field of electronic instrumentation. For example, in the manufacture of photocathodes for third-generation photoelectronic devices, the glass plate of the input window is connected to the heteroepitaxial structure by thermodiffusion welding in vacuum. One of the important requirements for the mentioned technological process is the exclusion of thermal shock, since they lead to damage or destruction of the glass plate and, as a result, to the unsuitability of the manufactured photocathode or, in the case of hidden glass defects, to a decrease in the quality of the photocathode as part of the photoelectronic device and / or lower reliability of the latter. In this case, in the case of simultaneous welding in a vacuum chamber of heating a batch of several blanks of photocathodes, a very important condition is the uniform distribution of temperature over all cooled blanks of the batch. Fulfillment of this condition makes it possible to reproduce the technologically specified level of stresses in the heteroepitaxial structure-glass junctions as accurately as possible in all billet blanks, which, in turn, is very important during subsequent heat treatment of the photocathode blanks to prevent defects in them caused by exceeding the threshold of plastic deformation of the heteroepitaxial structure. In this process, it is also required to minimize the oxygen and water vapor content in the residual atmosphere. This is necessary to prevent oxidation of the heteroepitaxial structure, which is undesirable because it complicates the subsequent final processing of the heteroepitaxial structure to obtain a ready-to-use photocathode. Thus, in a number of cases of vacuum heat treatment of workpieces, it is very important to exclude the negative influence of a cooling gas medium on them. At the same time, as for any technological process, for the process of vacuum heat treatment and, in particular, cooling of workpieces under vacuum conditions, such indicators of process efficiency as time costs (that is, due to the duration of the working cycle) and material and energy the costs of its implementation. Thus, there is a problem of optimizing the technological process of cooling a workpiece after it is heated in a vacuum according to such a technological criterion as the absence of a negative influence of the cooling medium on the workpiece and, at the same time, according to such technical and economic criteria as material and energy and time costs.

Из описания к патенту CN203534207 (U) «Rapid cycling air cooling vacuum furnace» (опубликовано 09.04.2014) известно техническое решение способа циклического воздушного охлаждения заготовки в вакуумной печи, которое принято в качестве ближайшего аналога заявленного способа охлаждения заготовки в вакуумной камере нагрева вакуумной печи. Согласно известному способу циклического воздушного охлаждения заготовки в вакуумной печи, ближайшему аналогу, после завершения термической обработки заготовки её нагреванием в вакуумной печи, в вакуумную камеру нагрева подают поток охлаждающего газа под давлением в пределах от 100 Па до 20000 Па. При этом обеспечивают принудительную циркуляцию охлаждающего газа через вакуумную камеру нагрева за счет создания на её входе и выходе большой разности давлений, а также, обеспечивают водяное охлаждение циркулирующего потока охлаждающего газа. Известный способ циклического воздушного охлаждения заготовки в вакуумной печи позволяет уменьшить время охлаждения заготовки по сравнению с продолжительностью её охлаждения исключительно за счет теплового излучения. Однако известный способ циклического воздушного охлаждения заготовки в вакуумной печи имеет недостаток, связанный с тем, что нагретая до высокой температуры заготовка подвергается воздействию довольно плотного, однонаправленного и, вместе с этим, относительно холодного газового потока, поскольку водяное охлаждение последнего создает дополнительную разницу температур заготовки и охлаждающего газа. В результате этого высока вероятность того, что заготовка будет охлаждаться настолько быстро и неравномерно, что будет подвергнута термоудару, и это может привести к её повреждению или разрушению. Вместе с этим, для возможности осуществления известного способа, ближайшего аналога, требуется использование достаточно большого количества охлаждающего газа и охлаждающей воды, а также дополнительное оборудование. Так, из описания к патенту CN203534207 (U) следует, что для осуществления упомянутого известного способа охлаждения заготовки вакуумная печь, помимо вакуумной камеры нагрева вместе с системой, обеспечивающей режим её вакуумирования, дополнительно содержит контурный газовый трубопровод, дополнительную систему насосного оборудования для создания на входе и выходе вакуумной камеры нагрева большой разности давлений и обеспечения за счет этого циркуляции охлаждающего газа через вакуумную камеру нагрева, а также систему водяного охлаждения для охлаждения циркулирующего газа. Кроме этого, из описания к патенту CN203534207 (U) следует, что для того, чтобы в вакуумной камере нагрева создать максимально возможное низкое давление циркулирующего охлаждающего газа в пределах от 100 Па до 20000 Па, требуется использование дополнительного технического обеспечения для предотвращения повреждения ротора насоса. Таким образом, реализация известного способа циклического воздушного охлаждения заготовки в вакуумной печи, ближайшего аналога, требует существенных затрат материальных и энергетических ресурсов, в том числе, на изготовление и эксплуатацию вакуумной печи.From the description of the patent CN203534207 (U) "Rapid cycling air cooling vacuum furnace" (published 04/09/2014) there is a technical solution to the method of cyclic air cooling of a workpiece in a vacuum furnace, which is taken as the closest analogue of the claimed method of cooling the workpiece in a vacuum heating chamber of a vacuum furnace . According to the known method of cyclic air cooling of a workpiece in a vacuum furnace, the closest analogue, after the heat treatment of the workpiece is completed by heating it in a vacuum furnace, a flow of cooling gas under pressure ranging from 100 Pa to 20,000 Pa is supplied to the vacuum heating chamber. At the same time, they provide forced circulation of the cooling gas through the vacuum heating chamber due to the creation of a large pressure difference at its inlet and outlet, and also provide water cooling of the circulating flow of cooling gas. The known method of cyclic air cooling of a workpiece in a vacuum oven allows to reduce the cooling time of the workpiece in comparison with the duration of its cooling solely due to thermal radiation. However, the known method of cyclic air cooling of a workpiece in a vacuum furnace has the disadvantage that the workpiece heated to a high temperature is exposed to a rather dense, unidirectional and, at the same time, relatively cold gas stream, since water cooling of the workpiece creates an additional difference in the temperature of the workpiece and cooling gas. As a result of this, it is highly likely that the workpiece will cool so quickly and unevenly that it will be subjected to thermal shock, and this can lead to damage or destruction. At the same time, for the possibility of implementing the known method, the closest analogue, the use of a sufficiently large amount of cooling gas and cooling water, as well as additional equipment, is required. So, from the description of patent CN203534207 (U), it follows that, in order to implement the aforementioned known method for cooling a workpiece, a vacuum furnace, in addition to a vacuum heating chamber together with a system providing a mode of its evacuation, additionally contains a gas circuit, an additional system of pumping equipment for creating an inlet and the output of the vacuum heating chamber of a large pressure difference and due to this circulation of the cooling gas through the vacuum heating chamber, as well as a water cooling system for cooling circulating gas. In addition, from the description of patent CN203534207 (U), it follows that in order to create the highest possible low pressure of the circulating cooling gas in the vacuum chamber in the range from 100 Pa to 20,000 Pa, the use of additional technical equipment is required to prevent damage to the pump rotor. Thus, the implementation of the known method of cyclic air cooling of a workpiece in a vacuum furnace, the closest analogue, requires significant material and energy resources, including the manufacture and operation of a vacuum furnace.

Из описания к патенту CN203534207 (U) «Rapid cycling air cooling vacuum furnace» (опубликовано 09.04.2014) также известно техническое решение вакуумной печи с быстрым циклическим воздушным охлаждением, которое принято в качестве ближайшего аналога заявленного технического решения вакуумной печи. Вакуумная печь с быстрым циклическим воздушным охлаждением, ближайший аналог, содержит, собственно, вакуумную камеру нагрева с системой, обеспечивающей режим её вакуумирования (системой вакуумирования) и систему воздушного охлаждения. При этом система воздушного охлаждения содержит контурный трубопровод с системой водяного охлаждения и двухроторный вакуумный насос (насос Рутса) с двигателем переменной частоты. Вакуумная камера нагрева и компоненты системы воздушного охлаждения соединены в контур циркулирующего охлаждающего газа в последовательном режиме, а циркулирующий охлаждающий газ подают в вакуумную камеру нагрева под давлением в пределах от 100 Па до 20000 Па. Система газового охлаждения также содержит запорно-регулирующую арматуру, расположенную на трубопроводе для возможности регулируемой подачи охлаждающего газа в вакуумную камеру нагрева. Вакуумная печь с быстрым циклическим воздушным охлаждением, ближайший аналог, позволяет уменьшить время охлаждения заготовки в сравнении с продолжительностью её охлаждения исключительно за счет теплового излучения. Однако известная вакуумная печь с быстрым циклическим воздушным охлаждением имеет недостаток, связанный с тем, что при работе упомянутой вакуумной печи в режиме охлаждения нагретая до высокой температуры заготовка подвергается воздействию довольно плотного, однонаправленного и, вместе с этим, довольно холодного, относительно заготовки, газового потока, поскольку водяное охлаждение охлаждающего газа создает дополнительную разницу температур последнего и заготовки. В результате этого высока вероятность того, что заготовка будет охлаждаться настолько быстро и неравномерно, что будет подвергнута термоудару, и это может привести к её повреждению или разрушению. Так, например, при охлаждении заготовки фотокатода, изготавливаемого на стеклянной пластине, в указанных условиях принудительной циркуляции охлажденного газа термоудар возможен даже при плотности охлаждающего газового потока, соответствующей его давлению 100 Па. Вместе с этим, работа упомянутой известной вакуумной печи в режиме охлаждения заготовки требует использования дополнительного хладагента – воды, а расход охлаждающего газа и охлаждающей воды должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить их циркуляцию в соответствующих системах, причем, с достаточно высокой плотностью потоков. Вместе с этим также, для обеспечения работы в режиме охлаждения заготовки после нагревания в конструкции упомянутой известной вакуумной печи предусмотрено использование дополнительного оборудования. Так, система охлаждения известной вакуумной печи содержит контурный трубопровод, дополнительную систему насосного оборудования для создания на входе и выходе вакуумной камеры нагрева большой разности давлений и обеспечения за счет этого циркуляции охлаждающего газа через вакуумную камеру нагрева, а также систему водяного охлаждения для охлаждения циркулирующего газа. Кроме этого, из описания к патенту CN203534207 (U) следует, что для того, чтобы в вакуумной камере нагрева создать максимально возможное низкое давление циркулирующего охлаждающего газа в пределах от 100 Па до 20000 Па, требуется использование дополнительного технического обеспечения для предотвращения повреждения ротора насоса. Таким образом, конструкция известной вакуумной печи с быстрым циклическим воздушным охлаждением, ближайшего аналога, довольно сложна и требует существенных затрат материальных и энергетических ресурсов для её изготовления, эксплуатации и осуществления в ней процесса охлаждения заготовки после нагревания.From the description of the patent CN203534207 (U) "Rapid cycling air cooling vacuum furnace" (published 04/09/2014) the technical solution of the vacuum furnace with fast cyclic air cooling, which is accepted as the closest analogue of the claimed technical solution of the vacuum furnace, is also known. A vacuum oven with fast cyclic air cooling, the closest analogue, contains, in fact, a vacuum heating chamber with a system providing its vacuum mode (vacuum system) and an air cooling system. In this case, the air cooling system comprises a contour pipeline with a water cooling system and a two-rotor vacuum pump (Roots pump) with a variable frequency motor. The vacuum heating chamber and the components of the air cooling system are connected to the circuit of the circulating cooling gas in series mode, and the circulating cooling gas is supplied to the vacuum heating chamber under pressure ranging from 100 Pa to 20,000 Pa. The gas cooling system also contains shut-off and control valves located on the pipeline for the possibility of a regulated supply of cooling gas to the vacuum heating chamber. A vacuum oven with fast cyclic air cooling, the closest analogue, allows to reduce the cooling time of the workpiece in comparison with the duration of its cooling solely due to thermal radiation. However, the known vacuum furnace with fast cyclic air cooling has the disadvantage that, when the said vacuum furnace is in cooling mode, the workpiece heated to a high temperature is exposed to a rather dense, unidirectional and, at the same time, rather cold gas stream relative to the workpiece , since water cooling of the cooling gas creates an additional temperature difference between the latter and the workpiece. As a result of this, it is highly likely that the workpiece will cool so quickly and unevenly that it will be subjected to thermal shock, and this can lead to damage or destruction. So, for example, when cooling a blank of a photocathode made on a glass plate, under the indicated conditions of forced circulation of the cooled gas, thermal shock is possible even at a density of the cooling gas stream corresponding to its pressure of 100 Pa. At the same time, the operation of the aforementioned known vacuum furnace in cooling the workpiece requires the use of additional refrigerant - water, and the flow rate of the cooling gas and cooling water must be large enough to ensure their circulation in the respective systems, moreover, with a sufficiently high flow density. At the same time, in order to ensure operation in the cooling mode of the workpiece after heating, the construction of the above-mentioned known vacuum furnace provides for the use of additional equipment. Thus, the cooling system of the known vacuum furnace contains a loop pipe, an additional system of pumping equipment to create a large pressure difference at the inlet and outlet of the vacuum chamber and thereby provide cooling gas circulation through the vacuum heating chamber, as well as a water cooling system for cooling the circulating gas. In addition, it follows from the description of patent CN203534207 (U) that in order to create the highest possible low pressure of the circulating cooling gas in the vacuum heating chamber in the range from 100 Pa to 20,000 Pa, the use of additional technical equipment is required to prevent damage to the pump rotor. Thus, the design of the known vacuum furnace with fast cyclic air cooling, the closest analogue, is quite complex and requires significant material and energy resources for its manufacture, operation and implementation of the process of cooling the workpiece after heating.

Техническая проблема, на решение которой направлены заявляемое техническое решение способа охлаждения заготовки после нагревания в вакуумной печи, содержащей вакуумную камеру нагрева и систему газового охлаждения, и заявляемое техническое решение вакуумной печи, содержащей вакуумную камеру нагрева и систему газового охлаждения, состоит в оптимизации процесса охлаждения заготовки после нагревания в упомянутой вакуумной печи по такому технологическому критерию, как отсутствие негативного влияния охлаждающей среды на заготовку и, одновременно, по таким технико-экономическим критериям, как материально-энергетические и временные затраты. The technical problem to be solved by the claimed technical solution of the method for cooling the workpiece after heating in a vacuum oven containing a vacuum heating chamber and a gas cooling system, and the claimed technical solution of a vacuum furnace containing a vacuum heating chamber and a gas cooling system, consists in optimizing the process of cooling the workpiece after heating in the aforementioned vacuum furnace according to such a technological criterion as the absence of negative influence of the cooling medium on the workpiece and, od TERM, for such technical-economic criteria such as material and energy and time costs.

Указанная техническая проблема решается тем, что в способе охлаждения заготовки после нагревания в вакуумной печи, содержащей вакуумную камеру нагрева и систему газового охлаждения, включающем регулируемую подачу охлаждающего газа в вакуумную камеру нагрева, согласно заявляемому техническому решению охлаждающий газ подают в вакуумную камеру нагрева до давления в последней от 1 Па до менее 100 Па. В отличие от технического решения ближайшего аналога при осуществлении заявляемого способа охлаждения заготовки после нагревания в вакуумной печи, содержащей вакуумную камеру нагрева и систему газового охлаждения, охлаждающий газ подают в вакуумную камеру нагрева до давления в последней от 1 Па до менее 100 Па, то есть, с очень высокой степенью разрежения, при этом газ подают без предварительного его охлаждения и создания циркулирующего потока. Такой способ подачи охлаждающего газа позволяет исключить использование насосного оборудования для создания разности давления на входе и выходе вакуумной камеры нагрева в режиме охлаждения, контурного трубопровода для прохождения в нем циркулирующего газового потока, а также системы водяного охлаждения охлаждающего газа с достаточным количеством воды в качестве хладагента. При этом для обеспечения давления в вакуумной камере нагрева от 1 Па до менее 100 Па требуется очень малый расход охлаждающего газа. Соответственно, в сравнении со способом, ближайшим аналогом, заявляемый способ охлаждения заготовки после нагревания в вакуумной печи, содержащей вакуумную камеру нагрева и систему газового охлаждения, позволяет уменьшить затраты материально-энергетических ресурсов. Такой способ подачи охлаждающего газа позволяет также снизить температурный градиент в теле заготовки в процессе её охлаждения и, следовательно, снизить вероятность возникновения термоудара заготовки. Это обусловлено тем, что, в отличие от технического решения ближайшего аналога, заготовка охлаждается в условиях естественной, а не принудительной конвекции охлаждающего газа, с намного меньшей его плотностью и с меньшей разницей температур заготовки и охлаждающей среды. При этом при давлении от 1 Па до менее 100 Па в вакуумной камере нагрева практически исключается присутствие кислорода и водяных паров, что исключает окисляющее воздействие охлаждающей среды на охлаждаемую заготовку. Вместе с этим, при давлениях от 1 Па до менее 100 Па плотность охлаждающего газа такова, что его теплопроводность ещё не зависит от давления, поскольку обусловлена столкновением молекул между собой, а не со стенками вакуумной камеры нагрева. То есть, в указанном диапазоне давлений теплопроводность охлаждающего газа остается такой же, как при более высоких его давлениях и, соответственно, более высоких плотностях. Поэтому, так же, как и известный способ, ближайший аналог, заявляемый способ охлаждения заготовки после нагревания в упомянутой вакуумной печи обеспечивает существенное уменьшение времени охлаждения заготовки в сравнении с продолжительностью её охлаждения в вакуумной камере нагрева исключительно за счет теплового излучения. Так, заявляемый способ охлаждения заготовки после нагревания в вакуумной печи, содержащей вакуумную камеру нагрева и систему газового охлаждения, позволяет уменьшить время охлаждения заготовки до пяти раз в сравнении с продолжительностью её охлаждения в упомянутой вакуумной печи исключительно за счет теплового излучения. Техническими результатами заявляемого способа охлаждения заготовки после нагревания в вакуумной печи, содержащей вакуумную камеру нагрева и систему газового охлаждения, являются уменьшение расхода материально-энергетических ресурсов на осуществление и материально-техническое обеспечение заявляемого способа, снижение вероятности термоудара заготовки, исключение окисления заготовки под воздействием охлаждающей среды, при одновременном обеспечении уменьшения времени охлаждения заготовки в сравнении с продолжительностью её охлаждения исключительно за счет теплового излучения. Указанные технические результаты решают техническую проблему оптимизации процесса охлаждения заготовки после нагревания в вакуумной печи, содержащей вакуумную камеру нагрева и систему газового охлаждения, по такому технологическому критерию, как отсутствие негативного влияния охлаждающей среды на заготовку и, одновременно, по таким технико-экономическим критериям, как материально-энергетические и временные затраты. This technical problem is solved by the fact that in the method of cooling a workpiece after heating in a vacuum oven containing a vacuum heating chamber and a gas cooling system comprising a controlled supply of cooling gas to the vacuum heating chamber, according to the claimed technical solution, the cooling gas is supplied to the vacuum heating chamber to a pressure of the latter from 1 Pa to less than 100 Pa. In contrast to the technical solution of the closest analogue, when implementing the inventive method for cooling a workpiece after heating in a vacuum oven containing a vacuum heating chamber and a gas cooling system, cooling gas is supplied to the vacuum heating chamber to a pressure of from 1 Pa to less than 100 Pa, i.e., with a very high degree of rarefaction, while the gas is supplied without first cooling it and creating a circulating stream. This method of supplying cooling gas eliminates the use of pumping equipment to create a pressure difference at the inlet and outlet of the vacuum heating chamber in cooling mode, a loop pipe for passing a circulating gas flow in it, as well as a water cooling system for cooling gas with a sufficient amount of water as a refrigerant. Moreover, in order to provide pressure in the vacuum heating chamber from 1 Pa to less than 100 Pa, a very small flow rate of cooling gas is required. Accordingly, in comparison with the method closest to the analogue, the inventive method of cooling a workpiece after heating in a vacuum oven containing a vacuum heating chamber and a gas cooling system, allows to reduce the cost of material and energy resources. This method of supplying cooling gas also allows to reduce the temperature gradient in the body of the workpiece during its cooling and, therefore, to reduce the likelihood of thermal shock of the workpiece. This is due to the fact that, in contrast to the technical solution of the closest analogue, the workpiece is cooled under conditions of natural rather than forced convection of the cooling gas, with its much lower density and with a smaller difference in temperature between the workpiece and the cooling medium. At the same time, at a pressure of 1 Pa to less than 100 Pa, the presence of oxygen and water vapor is virtually eliminated in the vacuum heating chamber, which eliminates the oxidizing effect of the cooling medium on the cooled workpiece. At the same time, at pressures from 1 Pa to less than 100 Pa, the density of the cooling gas is such that its thermal conductivity is not yet dependent on pressure, since it is due to the collision of molecules with each other, and not with the walls of the vacuum heating chamber. That is, in the indicated pressure range, the thermal conductivity of the cooling gas remains the same as at its higher pressures and, accordingly, higher densities. Therefore, as well as the known method, the closest analogue, the inventive method of cooling the preform after heating in the mentioned vacuum furnace provides a significant reduction in the cooling time of the preform in comparison with the duration of its cooling in the vacuum heating chamber solely due to thermal radiation. Thus, the inventive method of cooling a workpiece after heating in a vacuum oven containing a vacuum heating chamber and a gas cooling system allows to reduce the cooling time of the workpiece up to five times in comparison with the duration of its cooling in said vacuum furnace solely due to thermal radiation. The technical results of the proposed method for cooling a workpiece after heating in a vacuum oven containing a vacuum heating chamber and a gas cooling system are a reduction in the consumption of material and energy resources for the implementation and material and technical support of the proposed method, a decrease in the probability of thermal shock of the workpiece, elimination of oxidation of the workpiece under the influence of a cooling medium , while ensuring a reduction in the cooling time of the workpiece in comparison with the duration of its cooling eniya solely due to thermal radiation. These technical results solve the technical problem of optimizing the workpiece cooling process after heating in a vacuum oven containing a vacuum heating chamber and a gas cooling system, by such a technological criterion as the absence of a negative influence of the cooling medium on the workpiece and, at the same time, by such technical and economic criteria as material and energy and time costs.

В способе охлаждения заготовки после нагревания в вакуумной печи, содержащей вакуумную камеру нагрева и систему газового охлаждения, в качестве охлаждающего газа используют инертный газ или водород.In the method for cooling a workpiece after heating in a vacuum oven containing a vacuum heating chamber and a gas cooling system, an inert gas or hydrogen is used as the cooling gas.

В способе охлаждения заготовки после нагревания в вакуумной печи, содержащей вакуумную камеру нагрева и систему газового охлаждения, предпочтительно охлаждающий газ подавать в вакуумную камеру нагрева при температуре в последней не выше 300 °С. Это позволяет дополнительно уменьшить расход охлаждающего газа и снизить вероятность его негативного влияния на заготовку и, при этом, обеспечить достаточно высокую скорость охлаждения заготовки, поскольку при температурах выше указанного значения охлаждение заготовки ещё в достаточной степени обусловлено тепловым излучением за счет его высокой интенсивности. In the process of cooling after heating the preform in a vacuum furnace comprising a vacuum chamber and heating gas cooling system, the cooling gas is preferably fed into a vacuum heating chamber at a temperature not higher than the last 300 ° C. This allows you to further reduce the consumption of cooling gas and reduce the likelihood of its negative impact on the workpiece and, at the same time, ensure a sufficiently high cooling rate of the workpiece, since at temperatures above this value, the workpiece cooling is still sufficiently due to thermal radiation due to its high intensity.

В способе охлаждения заготовки после нагревания в вакуумной печи, содержащей вакуумную камеру нагрева и систему газового охлаждения, вакуумную камеру нагрева дополнительно возможно охлаждать с её внешней стороны, для чего могут быть использованы газ или жидкость. In the method of cooling a workpiece after heating in a vacuum oven containing a vacuum heating chamber and a gas cooling system, it is further possible to cool the vacuum heating chamber from its outer side, for which gas or liquid can be used.

Указанная техническая проблема также решается тем, что в вакуумной печи, содержащей вакуумную камеру нагрева и систему газового охлаждения, выполненную с возможностью регулируемой подачи охлаждающего газа в вакуумную камеру нагрева, согласно заявляемому техническому решению система газового охлаждения выполнена с возможностью регулируемой подачи охлаждающего газа в вакуумную камеру нагрева до давления в последней от 1 Па до менее 100 Па. В отличие от технического решения вакуумной печи с быстрым циклическим воздушным охлаждением, ближайшего аналога, в заявляемом техническом решении вакуумной печи система газового охлаждения выполнена с возможностью подачи охлаждающего газа в вакуумную камеру нагрева до давления в последней от 1 Па до менее 100 Па, то есть, с высокой степенью разрежения. Это позволяет исключить использование насосного оборудования для создания разности давления на входе и выходе вакуумной камеры нагрева в режиме охлаждения, контурного трубопровода для прохождения в нем циркулирующего газового потока, а также системы водяного охлаждения охлаждающего газа и воды в качестве хладагента. При этом для обеспечения давления в вакуумной камере нагрева от 1 Па до менее 100 Па требуется очень малый расход охлаждающего газа. Соответственно, в сравнении с вакуумной печью с быстрым циклическим воздушным охлаждением, ближайшим аналогом, заявляемая вакуумная печь позволяет уменьшить затраты материально-энергетических ресурсов. Также заявляемая вакуумная печь позволяет уменьшить температурный градиент в теле заготовки в процессе её охлаждения после нагревания в вакуумной камере и, следовательно, снизить вероятность возникновения термоудара заготовки за счет того, что в заявляемой вакуумной печи охлаждение заготовки обеспечивается естественной, а не принудительной конвекцией охлаждающего газа, с существенно меньшей его плотностью и с меньшей разницей температур заготовки и охлаждающей среды. При этом при давлении от 1 Па до менее 100 Па в вакуумной камере нагрева практически исключается присутствие кислорода и водяных паров, что исключает окисляющее воздействие охлаждающей среды на охлаждаемую заготовку. Вместе с этим, при давлениях от 1 Па до менее 100 Па плотность охлаждающего газа такова, что его теплопроводность ещё не зависит от давления, поскольку обусловлена столкновением молекул между собой, а не со стенками вакуумной камеры нагрева. То есть, в указанном диапазоне давлений теплопроводность охлаждающего газа остается такой же, как при более высоких его давлениях и, соответственно, плотностях. Поэтому, так же, как и известная вакуумная печь, ближайший аналог, заявляемая вакуумная печь обеспечивает существенное уменьшение времени охлаждения заготовки в сравнении с продолжительностью её охлаждения в вакуумной камере нагрева исключительно за счет теплового излучения. Так, заявляемая вакуумная печь позволяет уменьшить время охлаждения заготовки до пяти раз в сравнении с её охлаждением в вакуумной камере нагрева исключительно за счет теплового излучения. Техническими результатами заявляемой вакуумной печи являются уменьшение расхода материально-энергетических ресурсов на её изготовление, эксплуатацию и осуществление процесса охлаждения заготовки в вакуумной камере нагрева после нагревания, снижение вероятности термоудара заготовки, исключение окисления заготовки под воздействием охлаждающей среды, при одновременном обеспечении уменьшения времени охлаждения заготовки в сравнении с продолжительностью её охлаждения исключительно за счет теплового излучения. Указанные технические результаты решают техническую проблему оптимизации процесса охлаждения заготовки в вакуумной камере нагрева вакуумной печи после нагревания по такому технологическому критерию, как отсутствие негативного влияния охлаждающей среды на заготовку и, одновременно, по таким технико-экономическим критериям, как материально-энергетические и временные затраты. The indicated technical problem is also solved by the fact that in a vacuum furnace containing a vacuum heating chamber and a gas cooling system configured to provide a controlled supply of cooling gas to a vacuum heating chamber, according to the claimed technical solution, a gas cooling system is configured to supply a controlled cooling gas to a vacuum chamber heating to a pressure in the latter from 1 Pa to less than 100 Pa. In contrast to the technical solution of a vacuum furnace with fast cyclic air cooling, the closest analogue, in the claimed technical solution of a vacuum furnace, the gas cooling system is configured to supply cooling gas to the vacuum heating chamber to a pressure in the latter from 1 Pa to less than 100 Pa, i.e., with a high degree of depression. This eliminates the use of pumping equipment to create a pressure difference at the inlet and outlet of the vacuum heating chamber in cooling mode, a loop pipe for the passage of a circulating gas flow in it, and also a water cooling system for the cooling gas and water as a refrigerant. Moreover, in order to provide pressure in the vacuum heating chamber from 1 Pa to less than 100 Pa, a very small flow rate of cooling gas is required. Accordingly, in comparison with a vacuum furnace with fast cyclic air cooling, the closest analogue, the inventive vacuum furnace can reduce the cost of material and energy resources. Also, the inventive vacuum furnace allows to reduce the temperature gradient in the body of the workpiece during its cooling after heating in a vacuum chamber and, therefore, to reduce the likelihood of thermal shock of the workpiece due to the fact that in the inventive vacuum furnace the workpiece is cooled by natural rather than forced convection of cooling gas, with a significantly lower density and a lower temperature difference between the workpiece and the cooling medium. At the same time, at a pressure of 1 Pa to less than 100 Pa, the presence of oxygen and water vapor is virtually eliminated in the vacuum heating chamber, which eliminates oxidizing effect of the cooling medium on the cooled workpiece. At the same time, at pressures from 1 Pa to less than 100 Pa, the density of the cooling gas is such that its thermal conductivity is not yet dependent on pressure, since it is due to the collision of molecules with each other, and not with the walls of the vacuum heating chamber. That is, in the indicated pressure range, the thermal conductivity of the cooling gas remains the same as at its higher pressures and, accordingly, densities. Therefore, just like the well-known vacuum furnace, the closest analogue, the inventive vacuum furnace provides a significant reduction in the cooling time of the workpiece in comparison with the duration of its cooling in a vacuum heating chamber solely due to thermal radiation. So, the inventive vacuum furnace can reduce the cooling time of the workpiece up to five times in comparison with its cooling in a vacuum heating chamber solely due to thermal radiation. The technical results of the claimed vacuum furnace are to reduce the consumption of material and energy resources for its manufacture, operation and implementation of the process of cooling the workpiece in a vacuum heating chamber after heating, reducing the likelihood of thermal shock of the workpiece, eliminating the oxidation of the workpiece under the influence of a cooling medium, while ensuring a reduction in the cooling time of the workpiece in compared with the duration of its cooling solely due to thermal radiation. These technical results solve the technical problem of optimizing the process of cooling a workpiece in a vacuum chamber of heating a vacuum furnace after heating according to such a technological criterion as the absence of a negative effect of the cooling medium on the workpiece and, at the same time, according to such technical and economic criteria as material and energy and time costs.

В заявляемой вакуумной печи охлаждающий газ представляет собой инертный газ или водород.In the inventive vacuum furnace, the cooling gas is an inert gas or hydrogen.

В заявляемой вакуумной печи для возможности подачи охлаждающего газа в вакуумную камеру нагрева система газового охлаждения содержит трубу с входом, выполненным с возможностью сообщения с источником охлаждающего газа, и с выходом, выполненным с возможностью сообщения с вакуумной камерой нагрева. При этом для возможности регулируемой подачи охлаждающего газа в вакуумную камеру нагрева система газового охлаждения содержит запорно-регулирующий клапан, расположенный на трубе.In the inventive vacuum furnace for the possibility of supplying cooling gas to the vacuum heating chamber, the gas cooling system comprises a pipe with an input configured to communicate with a source of cooling gas, and with an output configured to communicate with a vacuum heating chamber. At the same time, for the possibility of a controlled supply of cooling gas to the vacuum heating chamber, the gas cooling system contains a shut-off and control valve located on the pipe.

В заявляемой вакуумной печи предпочтительно охлаждающий газ подавать в вакуумную камеру нагрева при температуре в последней не выше 300 °С. Это позволяет дополнительно уменьшить расход охлаждающего газа и снизить вероятность его негативного влияния на заготовку и, при этом, обеспечить достаточно высокую скорость охлаждения заготовки, поскольку при температурах выше указанного значения охлаждение заготовки ещё в достаточной степени обусловлено тепловым излучением за счет его высокой интенсивности. In the inventive vacuum furnace, it is preferable to supply cooling gas to the vacuum heating chamber at a temperature in the latter of not higher than 300 ° C. This allows you to further reduce the consumption of cooling gas and reduce the likelihood of its negative impact on the workpiece and, at the same time, ensure a sufficiently high cooling rate of the workpiece, since at temperatures above this value, the workpiece cooling is still sufficiently due to thermal radiation due to its high intensity.

Заявляемая вакуумная печь может быть выполнена с дополнительной возможностью охлаждения вакуумной камеры нагрева с её внешней стороны.The inventive vacuum furnace can be made with the additional possibility of cooling the vacuum heating chamber from its outer side.

На фигуре изображена общая схема устройства вакуумной печи.The figure shows a General diagram of the device of a vacuum furnace.

Вакуумная печь (фигура) содержит вакуумную камеру нагрева 1 и систему (на фиг. не показано) газового охлаждения. Система газового охлаждения содержит трубу 2 с входом (на фиг. не показано) и выходом (на фиг. не показано), а также запорно-регулирующий клапан 3, который расположен на трубе 2. Вход трубы 2 выполнен с возможностью сообщения с источником охлаждающего газа (на фиг. не показано), а выход трубы 2 выполнен с возможностью сообщения с вакуумной камерой нагрева 1. Система газового охлаждения выполнена с возможностью регулируемой подачи охлаждающего газа в вакуумную камеру нагрева 1 до давления в последней от 1 Па до менее 100 Па.The vacuum furnace (figure) comprises a vacuum heating chamber 1 and a gas cooling system (not shown in FIG.). The gas cooling system comprises a pipe 2 with an input (not shown in FIG.) And an output (not shown in FIG.), As well as a shut-off and control valve 3, which is located on the pipe 2. The pipe 2 inlet is configured to communicate with the cooling gas source (not shown in FIG.), and the outlet of the pipe 2 is configured to communicate with the vacuum heating chamber 1. The gas cooling system is configured to supply a cooling gas to the vacuum heating chamber 1 to a pressure of 1 Pa to less than 100 Pa in the latter.

Заявляемые технические решения вакуумной печи, содержащей вакуумную камеру нагрева и систему газового охлаждения, и способа охлаждения заготовки после нагревания в вакуумной печи, содержащей вакуумную камеру нагрева и систему газового охлаждения, осуществляются следующим образом.The claimed technical solutions of a vacuum furnace containing a vacuum heating chamber and a gas cooling system, and a method of cooling a workpiece after heating in a vacuum furnace containing a vacuum heating chamber and a gas cooling system, are as follows.

Вакуумная печь содержит вакуумную камеру нагрева 1 и систему (на фиг. не показано) газового охлаждения. Вакуумная камера нагрева 1 может быть выполнена известными в технике способами в виде нагревательного герметичного сосуда с подсоединенной к нему системой вакуумирования для создания вакуума необходимой степени в вакуумной камере нагрева. Система газового охлаждения выполнена с возможностью регулируемой подачи охлаждающего газа в вакуумную камеру нагрева 1 до давления в последней от 1 Па до менее 100 Па и содержит трубу 2 с входом (на фиг. не показано) и выходом (на фиг. не показано), а также запорно-регулирующий клапан 3, расположенный на трубе 2. При этом вход трубы 2 выполнен с возможностью сообщения с источником охлаждающего газа (на фиг. не показано), а выход трубы 2 выполнен с возможностью сообщения с вакуумной камерой нагрева 1. Источник охлаждающего газа может быть выполнен, например, в виде газонаполненного баллона, а в качестве охлаждающего газа может быть использован водород или инертный газ, например, гелий. Перед началом работы вакуумной печи запорно-регулирующий клапан 3 на трубе 2 закрывают с тем, чтобы вакуумная камера нагрева 1 и источник охлаждающего газа не сообщались друг с другом. Для термической обработки заготовки (на фиг. не показано) в условиях вакуума её помещают в вакуумную камеру нагрева 1, последнюю герметично закрывают и откачивают из неё воздух до необходимой степени вакуума посредством системы вакуумирования. Заготовку нагревают до заданной температуры, и, при необходимости, выдерживают в течение заданного времени. После завершения высокотемпературной обработки заготовки нагревание прекращают и заготовку оставляют в вакуумной камере нагрева 1 для её охлаждения. Для ускорения охлаждения заготовки открывают запорно-регулирующий клапан 3 и подают охлаждающий газ в вакуумную камеру нагрева 1 до давления в последней от 1 Па до менее 100 Па. Посредством запорно-регулирующего клапана 3 также регулируют количество подаваемого охлаждающего газа и, соответственно, величину его давления в вакуумной камере нагрева 1. При этом до подачи охлаждающего газа в вакуумную камеру нагрева 1 в последней обеспечивают давление остаточного газа не более 10^-3 Па, что предпочтительно для исключения негативного влияния остаточного газа на процесс охлаждения. Охлаждающий газ подают в вакуумную камеру нагрева 1 при температуре в последней не выше 300 °С, а до момента понижения температуры в вакуумной камере нагрева 1 до указанного уровня заготовку охлаждают в последней за счет естественного теплового излучения. Такой режим охлаждения дополнительно уменьшает расход охлаждающего газа и снижает вероятность его негативного влияния на заготовку притом, что обеспечивается достаточно высокая скорость охлаждения заготовки.The vacuum furnace contains a vacuum heating chamber 1 and a gas cooling system (not shown in FIG.). The vacuum heating chamber 1 can be made by methods known in the art in the form of a sealed heating vessel with an evacuation system connected to it to create the necessary degree of vacuum in the vacuum heating chamber. The gas cooling system is configured to supply a cooling gas to the vacuum heating chamber 1 to a pressure in the latter of 1 Pa to less than 100 Pa and contains a pipe 2 with an inlet (not shown in FIG.) And an outlet (not shown in FIG.), And also a shut-off and control valve 3 located on the pipe 2. In this case, the inlet of the pipe 2 is configured to communicate with a source of cooling gas (not shown in FIG.), and the output of the pipe 2 is configured to communicate with a vacuum heating chamber 1. Source of cooling gas can be performed on for example, in the form of a gas-filled balloon, and hydrogen or an inert gas, for example helium, can be used as a cooling gas. Before starting the operation of the vacuum furnace, the shut-off and control valve 3 on the pipe 2 is closed so that the vacuum heating chamber 1 and the cooling gas source are not in communication with each other. For heat treatment of the workpiece (not shown in Fig.) Under vacuum, it is placed in the heating vacuum chamber 1, the latter is hermetically sealed and air is pumped out of it to the required degree of vacuum by means of a vacuum system. The billet is heated to a predetermined temperature, and, if necessary, kept for a predetermined time. After completion of the high-temperature processing of the workpiece, the heating is stopped and the workpiece is left in the vacuum heating chamber 1 to cool it. To accelerate the cooling of the workpiece open the shut-off and control valve 3 and supply cooling gas to the vacuum heating chamber 1 to a pressure in the latter of 1 Pa to less than 100 Pa. By shut-off valve 3 also regulate the amount of supplied cooling gas and, accordingly, the value of its pressure in the vacuum heating chamber 1. In this case, until the cooling gas is supplied to the vacuum heating chamber 1, the latter provides a residual gas pressure of not more than 10^-3 Pa, which is preferable to eliminate the negative impact of residual gas on the cooling process. The cooling gas is fed into the vacuum heating chamber 1 at a temperature in the latter not higher than 300 ° C, and until the temperature in the vacuum heating chamber 1 drops to the indicated level, the workpiece is cooled in the latter due to natural thermal radiation. This cooling mode additionally reduces the flow rate of the cooling gas and reduces the likelihood of its negative effect on the workpiece, while ensuring a sufficiently high cooling rate of the workpiece.

Заявляемые вакуумная печь, содержащая вакуумную камеру нагрева и систему газового охлаждения, и способ охлаждения заготовки после нагревания в упомянутой вакуумной печи, позволяют уменьшить время охлаждения заготовки до пяти раз в сравнении с продолжительностью её охлаждения исключительно за счет теплового излучения. При этом в отличие от технических решений ближайших аналогов уменьшаются расходы материально-энергетических ресурсов на изготовление, эксплуатацию заявляемой вакуумной печи и осуществление в ней заявляемого способа охлаждения заготовки после нагревания. Заявляемый способ охлаждения заготовки после нагревания в упомянутой вакуумной печи может быть реализован в любых вакуумных печах без каких либо ограничений и практически без дополнительных капитальных затрат, что свидетельствует также о более высокой технологичности заявляемого способа охлаждения и более широкой области его применения в сравнении с ближайшим аналогом. Также заявляемые вакуумная печь и способ охлаждения заготовки после нагревания в упомянутой вакуумной печи позволяют снизить вероятность возникновения термоудара заготовки, исключают окисление поверхности заготовки под воздействием охлаждающей среды. Достигаемые технические результаты позволяют оптимизировать процесс охлаждения заготовки после нагревания в вакуумной печи и вакуумную печь по такому технологическому критерию, как отсутствие негативного влияния охлаждающей среды на заготовку и, одновременно, по таким технико-экономическим критериям, как материально-энергетические и временные затраты. The inventive vacuum furnace containing a vacuum heating chamber and a gas cooling system, and a method of cooling a workpiece after heating in said vacuum furnace, can reduce the cooling time of a workpiece up to five times in comparison with the duration of its cooling solely due to thermal radiation. In this case, in contrast to the technical solutions of the closest analogues, the costs of material and energy resources for the manufacture, operation of the inventive vacuum furnace and the implementation in it of the inventive method of cooling the workpiece after heating are reduced. The inventive method of cooling a workpiece after heating in the aforementioned vacuum furnace can be implemented in any vacuum furnace without any restrictions and practically without additional capital costs, which also indicates a higher adaptability of the proposed cooling method and a wider field of application in comparison with the closest analogue. Also, the inventive vacuum furnace and the method of cooling the preform after heating in the above-mentioned vacuum furnace can reduce the likelihood of thermal shock of the preform, exclude oxidation of the surface of the preform under the influence of a cooling medium. The achieved technical results allow us to optimize the process of cooling the workpiece after heating in a vacuum furnace and a vacuum furnace according to such technological criteria as the absence of a negative influence of the cooling medium on the workpiece and, at the same time, according to such technical and economic criteria as material and energy and time costs.

Claims

1. The method of cooling the workpiece after heating in a vacuum oven containing a vacuum heating chamber and a gas cooling system, comprising a controlled supply of cooling gas to the vacuum heating chamber, characterized in that the cooling gas is supplied to the vacuum heating chamber to a pressure of from 1 Pa to less 100 Pa

2. The method according to p. 1, characterized in that the inert gas or hydrogen is used as the cooling gas.

3. The method according to p. 1, characterized in that the cooling gas is fed into the vacuum heating chamber at a temperature in the latter not higher than 300 ° C.

4. The method according to p. 1, characterized in that the vacuum heating chamber is additionally cooled from its outer side.

5. The method according to p. 4, characterized in that for additional cooling of the vacuum heating chamber from its outer side using gas or liquid.

6. A vacuum furnace containing a vacuum heating chamber and a gas cooling system configured to supply a cooling gas to a vacuum heating chamber, characterized in that the gas cooling system is configured to supply a cooling gas to a vacuum heating chamber to a pressure of from 1 Pa to less than 100 Pa.

7. The vacuum oven according to claim 6, characterized in that the cooling gas is an inert gas or hydrogen.

8. The vacuum furnace according to claim 6, characterized in that for the possibility of supplying cooling gas to the vacuum heating chamber, the gas cooling system comprises a pipe with an input configured to communicate with a source of cooling gas, and with an output configured to communicate with a vacuum heating chamber.

9. The vacuum furnace according to claim 8, characterized in that for the possibility of a controlled supply of cooling gas to the vacuum heating chamber, the gas cooling system comprises a shut-off and control valve located on the pipe.

10. The vacuum furnace according to claim 6, characterized in that the cooling gas is fed into the vacuum heating chamber at a temperature in the latter of not higher than 300 ° C.

11. The vacuum furnace according to claim 6, characterized in that it is made with the possibility of cooling the vacuum heating chamber from its outer side.