Como o efeito de desgaseificação da bandeja de tratamento térmico sob vácuo afeta a qualidade da peça de trabalho?

Na fabricação de ponta, a tecnologia de tratamento térmico a vácuo é amplamente utilizada em ferramentas aeroespaciais, de equipamentos médicos e precisão devido às suas características de não oxidação, baixa deformação e controle preciso da temperatura. No entanto, um vínculo frequentemente esquecido nesse processo - o efeito de desgaseificação (Outgassing) do bandeja de tratamento térmico - pode se tornar um "assassino invisível" da qualidade da peça de trabalho.
1. Mecanismo e fonte de efeito de desgaseidade
Em um ambiente de vácuo, moléculas de gás (como H₂o, O₂, Co₂, etc.) adsorvidas na superfície da bandeja de tratamento térmico e na peça de trabalho, bem como gases dissolvidos no material (como H₂, N₂) serão liberados rapidamente devido à alta temperatura e baixa pressão. Esse processo é chamado de "desgaseificação". Em particular, quando a densidade do material da bandeja (como grafite, aço inoxidável ou cerâmica) é insuficiente ou o pré -tratamento é insuficiente, as substâncias voláteis (como o enxofre e os compostos de fósforo) restantes em seus poros agravarão ainda mais o efeito de desgaseificação. Por exemplo, quando a bandeja de grafite está acima de 600 ° C, a taxa de liberação de enxofre pode atingir 10⁻⁴ Pa · m³/s, poluir significativamente o ambiente de vácuo.
2. Impacto negativo do efeito de desgaseificação na qualidade da peça de trabalho
Contaminação e oxidação da superfície
As moléculas de gás liberadas por desgaseificação reagirão com a superfície da peça de trabalho. Por exemplo, quando a pressão parcial do oxigênio excede 10⁻⁵ PA, uma camada de óxido quebradiço (TiO₂) se forma na superfície da liga de titânio, resultando em uma diminuição na vida útil da fadiga de mais de 30%; O vapor de água pode causar "fragilização de hidrogênio" do aço de alto carbono, causando microcracks.
Transferência de calor irregular
O resíduo de gás reduzirá a uniformidade do ambiente a vácuo, resultando em uma diminuição na eficiência da radiação térmica entre a bandeja e a peça de trabalho. Os dados experimentais mostram que, quando o grau de vácuo cai de 10⁻³ PA para 10 ° PA, o desvio da taxa de aquecimento da peça de trabalho da liga de alumínio pode atingir 15%, causando superaquecimento local ou sub -queda.
Deterioração das propriedades do material
Durante o processo de desgaseificação, os principais elementos de algumas ligas (como magnésio e zinco) podem ser perdidos devido à gaseificação. Tomando a liga de alumínio da aviação 7075 como exemplo, para cada aumento de 0,1% na taxa de perda de magnésio, sua resistência à tração diminuirá em cerca de 50 MPa.
3. Estratégia de otimização: Melhoria colaborativa de materiais para processos
Atualização do material de paletes
A escolha de materiais de baixa taxa de saída, como a grafite revestida de carboneto de silício de deposição de vapor químico (CVD), pode reduzir a liberação de enxofre para 10⁻⁷ Pa · m³/s. Os compósitos à base de cerâmica (como Al₂o₃-SiC) têm baixa maior degrosse e alta condutividade térmica.
Inovação do processo de pré -tratamento
O pré-assando a bandeja (800 ℃, 10 horas de recozimento a vácuo) pode remover mais de 90% do gás adsorvido. A pesquisa da NASA mostra que a liberação de gás de bandejas de aço inoxidável pré -tratadas em um forno a vácuo é reduzido em 76%.
Tecnologia dinâmica de controle de vácuo
Durante o estágio de aquecimento, uma bomba molecular e uma bomba criogênica são usadas para estabilizar o grau de vácuo abaixo de 10⁻⁴ Pa; Durante o estágio de resfriamento, o gás argônio de alta pureza (pureza 99,999%) é introduzido para inibir efetivamente a oxidação secundária.