مضخات التفريغ لأفران اللحام بالفراغ

تستخدم أفران اللحام الفراغي على نطاق واسع في صناعة الطيران والسيارات والمبادلات الحرارية ومعالجة الفولاذ المقاوم للصدأ وصناعات المواد المتقدمة. على عكس المعالجة الحرارية العامة، يتطلب اللحام بالفراغ بيئة فراغية نظيفة للغاية ومستقرة لضمان التدفق المناسب لمعادن الحشو، وسلامة المفاصل، والجودة المعدنية.

وبالتالي، تعتبر مضخات التفريغ عنصرًا حاسمًا في العملية، وليست مجرد معدات مساعدة. تشرح هذه المقالة كيفية تطبيق مضخات التفريغ في أفران اللحام بالنحاس الفراغي، وما هي تقنيات المضخات المستخدمة فعليًا، وكيف يتم تصميم أنظمة الضخ للحصول على جودة فراغ من الدرجة النحاسية.

1. لماذا تعد جودة الفراغ أمرًا بالغ الأهمية في عملية اللحام بالفراغ

في عملية اللحام بالفراغ، يعتمد تكوين المفصل على:

• التدفق الشعري لمعدن الحشو المنصهر

• ترطيب السطح دون تدفق

• الحد الأدنى من أكسدة المواد الأساسية

ولتحقيق ذلك، يجب أن يحافظ الفرن على:

• محتوى الأكسجين المتبقي منخفض جدًا

• ضغط مستقر في جميع أنحاء هضبة درجة حرارة اللحام

• الحد الأدنى من التلوث بالهيدروكربون وبخار الزيت

حتى تقلبات الضغط البسيطة أو التلوث يمكن أن يؤدي إلى:

• ترطيب ضعيف

• الفراغات أو المفاصل الضعيفة

• طبقات ملحومة غير متناسقة

2. متطلبات الفراغ النموذجية لأفران اللحام

تعمل أفران اللحام الفراغي عمومًا في:

• 10⁻³ إلى 10⁻⁵ ملي بار (حسب المادة وسبائك الحشو)

• أوقات عقد طويلة في درجات الحرارة العالية

• حمولة غاز منخفضة ولكن الطلب مرتفع على النظافة

وهذا يضع متطلبات محددة على نظام ضخ الفراغ:

• ضيق تسرب ممتاز

• توليد فراغ نظيف

• ضخ مستقر خلال مراحل إطلاق الغازات

3. مرحلة التخشين: الإخلاء الأولي للفرن

مضخات فراغ دوارة مشحمة بالزيت

تُستخدم مضخات التفريغ الدوارة المشحمة بالزيت بشكل شائع كمضخات تخشين في أنظمة أفران اللحام الفراغي.

وظيفة

• إخلاء الغرفة من الضغط الجوي

• إزالة الهواء السائب والرطوبة

• إعداد النظام لمراحل الضخ ذات الفراغ العالي

لماذا يتم استخدامها

• أداء فراغ خشن موثوق ويمكن التنبؤ به

• كفاءة ضخ عالية أثناء الإخلاء الأولي

• فعالة من حيث التكلفة لمصنعي الفرن

في تطبيقات اللحام بالنحاس، تكون هذه المضخات مجهزة دائمًا بما يلي:

• مرشحات ضباب الزيت عالية الكفاءة

• صمامات العزل المناسبة
  لتقليل هجرة بخار الزيت.

4. مرحلة التعزيز: مضخات تفريغ الجذور

أنظمة مضخة فراغ الجذور لأفران اللحام

تُستخدم مضخات التفريغ الجذرية على نطاق واسع في أفران اللحام بالفراغ لزيادة سرعة الضخ أثناء الانتقال من الفراغ الخام إلى الفراغ العالي.

دور في أنظمة مختلط

• تحسين سرعة الإخلاء بشكل ملحوظ أقل من ~10⁻¹ ملي بار

• تقليل الوقت للوصول إلى ضغط مختلط

• دعم فراغ مستقر أثناء إطلاق الغازات

لا يتم استخدام مضخات الجذور بمفردها؛ تعمل بالاشتراك مع مضخة دعم مثل المضخة الدوارة أو المضخة اللولبية الجافة.

5. دعم الفراغ العالي وتوليد الفراغ النظيف

مضخات فراغ المسمار الجاف

يتم اعتماد مضخات التفريغ اللولبية الجافة بشكل متزايد في منشآت أفران اللحام بالفراغ الحديثة.

المزايا الرئيسية

• غرفة ضغط خالية تمامًا من الزيت

• لا يوجد تدفق خلفي للهيدروكربون

• قدرة عالية على التحمل لمنتجات إطلاق الغازات المعدنية

• مناسبة لدورات درجات الحرارة العالية الطويلة

غالبًا ما يتم اختيار المضخات اللولبية الجافة عندما:

• النظافة المشتركة أمر بالغ الأهمية

• تنطبق معايير الفضاء الجوي أو الطبية

• يجب تعظيم فترات تشغيل الفرن والصيانة

مضخات التفريغ العالية (الانتشار / التوربو الجزيئي)

في التطبيقات التي تتطلب مستويات منخفضة جدًا من الغاز المتبقي، مثل اللحام الفضائي أو مكونات الفولاذ المقاوم للصدأ عالية النقاء، يمكن إضافة مضخات التفريغ العالية:

• مضخات الانتشار (مع الاصطياد المناسب)

• المضخات الجزيئية التوربينية (للأنظمة الأنظف)

يتم دعم هذه المضخات دائمًا بواسطة:

• مضخات التفريغ ذات الريشة الدوارة أو اللولبية الجافة

• معززات الجذور لتحسين الإنتاجية

6. بنية نظام الضخ لأفران اللحام الفراغي

يتضمن نظام ضخ فرن اللحام الفراغي النموذجي ما يلي:

• المرحلة 1: مضخة فراغ دوارة دوارة (التخشين)

• المرحلة 2: معزز فراغ الجذور (سرعة ضخ عالية)

• المرحلة 3: المسمار الجاف أو المضخة ذات التفريغ العالي (التثبيت النظيف)

يضمن هذا التكوين:

• ضخ سريع للأسفل

• فراغ مختلط نظيف ومستقر

• أداء موثوق به عبر الدورات المتكررة

7. تحديات الفراغ الشائعة في أفران اللحام

التحكم في الأكسجين المتبقي

حتى التسريبات الدقيقة أو الضخ غير الكافي يمكن أن يسبب الأكسدة عند درجات حرارة اللحام.

إطلاق الغازات أثناء التدفئة

تطلق المواد الأساسية الغازات مع ارتفاع درجة الحرارة، مما يتطلب قدرة ضخ مستقرة.

خطر التلوث بالنفط

يمكن أن تؤدي المضخات محكمة الغلق بالزيت التي تم تكوينها بشكل غير صحيح إلى إدخال الهيدروكربونات، مما يؤثر على جودة الوصلة.

تسلط هذه التحديات الضوء على أهمية تصميم النظام مثل اختيار المضخة.

8. حلول Wordfik لمضخات التفريغ لأفران اللحام بالفراغ

توفر شركة Wordfik أنظمة مضخات تفريغ مصممة خصيصًا لتطبيقات أفران اللحام بالفراغ.

الحلول المتاحة

• مضخات دوارة مشحمة بالزيت من أجل التخشين الموثوق به

• حزم مضخة تقوية الجذور لسرعة ضخ عالية

• مضخات التفريغ اللولبية الجافة لتشغيل نظيف وخالي من الزيت

• ألواح فراغ مخصصة لمصنعي المعدات الأصلية للأفران

تم تصميم كل نظام على أساس:

• حجم الفرن

• ضغط اللحام المستهدف

• وقت الدورة والملف الحراري

• متطلبات النظافة

9. ملخص

تتطلب أفران اللحام الفراغي بيئات فراغية نظيفة ومستقرة ويتم التحكم فيها جيدًا. يعد اختيار المجموعة الصحيحة من المضخات الخشنة والمضخات المعززة وتقنيات التفريغ النظيف أمرًا ضروريًا لتحقيق وصلات ملحومة عالية الجودة وأداء متسق للفرن.

تعمل أنظمة ضخ التفريغ المصممة بشكل صحيح على تقليل أوقات الدورات وتحسين موثوقية المفاصل ودعم تشغيل الفرن على المدى الطويل.