Classificação E Caraterísticas Do Forno De Tratamento Térmico De Atmosfera Controlada

Classificação do forno de tratamento térmico de atmosfera controlada

Forno periódico

Os fornos periódicos, incluindo os fornos de fosso e de caixa selada, são concebidos para a produção de pequenos lotes. Estes fornos são versáteis, capazes de realizar uma série de processos de tratamento térmico, tais como têmpera brilhante, recozimento brilhante, cementação e co-penetração de carbono e nitrogénio. O forno de caixa selada, também conhecido como forno multiusos, é particularmente conhecido pela sua adaptabilidade e eficiência no manuseamento de vários materiais e componentes.

Em cenários de produção de pequenos lotes, os fornos periódicos oferecem um ambiente controlado que garante a qualidade e a consistência dos materiais tratados. O forno tipo poço, com o seu design profundo e cilíndrico, proporciona uma distribuição de calor estável e uniforme, tornando-o ideal para processos que requerem um controlo preciso da temperatura. Por outro lado, o forno de caixa selada é excelente na manutenção de uma atmosfera protetora, que é crucial para evitar a oxidação e a descarbonetação durante o tratamento térmico.

Ambos os tipos de fornos periódicos estão equipados com caraterísticas que melhoram a sua funcionalidade e segurança. Estas incluem mecanismos de vedação robustos para manter a integridade da atmosfera controlada, bem como sistemas avançados de controlo de temperatura para garantir um aquecimento uniforme. A natureza periódica destes fornos permite flexibilidade nos horários de produção, tornando-os adequados para indústrias onde são comuns encomendas personalizadas ou em pequena escala.

alt Forno fechado tipo poço

Forno contínuo

Os fornos contínuos são sistemas de tratamento térmico industrial concebidos para produção de grandes volumes, oferecendo um fluxo contínuo e ininterrupto de peças de trabalho através da câmara de aquecimento. Ao contrário dos fornos de lote, que processam um número limitado de peças de cada vez, os fornos contínuos são concebidos para lidar com um fluxo constante de materiais, tornando-os ideais para ambientes de produção em massa.

Estes fornos estão equipados com vários mecanismos para assegurar um movimento suave e contínuo das peças de trabalho. Os sistemas comuns incluem correias transportadoras, "vigas móveis", parafusos rotativos e outros meios automatizados de transporte de peças através do forno. Embora a carga e a descarga manual ainda possam ocorrer, o tempo do processo é normalmente medido em minutos e não em horas, o que realça a sua eficiência em ambientes de alta produção.

A natureza contínua destes fornos permite processos de tratamento térmico consistentes, tais como têmpera brilhante, revenido, cementação e carbonitretação. Os elementos de aquecimento do forno geram o calor necessário, enquanto o sistema de transporte ou de rolos assegura que as peças de trabalho se movem de forma constante através da câmara de aquecimento, sendo submetidas ao tratamento especificado à medida que avançam. Este fluxo contínuo não só aumenta a produtividade como também assegura a uniformidade do processo de tratamento, conduzindo a uma qualidade consistente do produto.

Caraterísticas do forno de tratamento térmico de atmosfera controlada

Boa vedação da câmara do forno

A vedação eficaz da câmara do forno é crucial para manter a integridade e a eficiência do processo de tratamento térmico em atmosfera controlada. Isto envolve a selagem de vários componentes críticos, incluindo o corpo do forno, as portas, os orifícios do elemento de aquecimento elétrico, os orifícios dos termopares, os orifícios do eixo da ventoinha e os orifícios mecânicos de saída. Cada um destes componentes deve ser meticulosamente selado para evitar qualquer fuga da atmosfera controlada, o que poderia comprometer o processo de tratamento.

O corpo do forno emprega normalmente soldaduras contínuas para garantir uma vedação estanque, enquanto os componentes amovíveis, como as juntas da porta, são frequentemente fabricados com materiais como corda de amianto e vidro de água. Estas juntas são comprimidas com parafusos para criar uma vedação estanque. Além disso, são utilizados enchimentos de vedação especializados, flanges de compressão, vedantes de óleo e métodos de arrefecimento a água para melhorar ainda mais a vedação em torno de várias aberturas do forno.

Para as portas do forno, é frequentemente utilizado um sistema de porta dupla, em que as salas da frente e de trás do material são separadas por duas portas que abrem e fecham alternadamente. Esta conceção impede que o ar não controlado entre diretamente no forno. As próprias portas estão equipadas com ranhuras de vedação de areia, rolos e blocos oblíquos que, quando combinados com os parafusos da porta, criam uma vedação assistida por gravidade. Alguns modelos também incorporam vedantes de proteção contra o fogo para maior segurança.

Os elementos de aquecimento elétrico, que são essenciais para manter a temperatura desejada dentro do forno, requerem materiais ou revestimentos que sejam resistentes à carburação. Estes elementos são frequentemente alimentados por sistemas de baixa pressão para garantir a sua longevidade e eficácia.

A deteção regular de fugas é também uma prática essencial para manter a integridade do sistema de vedação do forno. Isto implica verificações periódicas do sistema de tubagem para identificar e resolver prontamente quaisquer potenciais fugas. Ao assegurar uma boa vedação, o forno pode manter uma atmosfera estável e controlada, o que é vital para o sucesso do tratamento térmico dos materiais.

Manutenção da pressão positiva do forno

A manutenção de uma pressão positiva no interior do forno é crucial para evitar explosões e garantir uma atmosfera estável. Isto é conseguido através de uma combinação de mecanismos sofisticados concebidos para controlar meticulosamente o ambiente interno. As principais medidas incluem a regulação precisa da entrada de gás, que é frequentemente gerida através de sistemas automatizados que monitorizam e ajustam os caudais de gás em tempo real. Além disso, são utilizadas vedações de água para criar uma barreira que impede a fuga de gases, mantendo assim os níveis de pressão desejados.

Os sistemas de controlo da pressão são integrados na conceção do forno para monitorizar e ajustar continuamente a pressão interna, assegurando que esta se mantém acima da pressão atmosférica. Isto é particularmente importante em ambientes onde a atmosfera controlada é uma mistura de gases que podem ser perigosos se houver fuga. As câmaras de carga são outro componente crítico, concebido para introduzir materiais no forno sem perturbar a pressão interna. Estas câmaras estão equipadas com mecanismos que permitem a entrada e saída controladas, minimizando as flutuações de pressão.

Os dispositivos de cortina corta-fogo também são utilizados para isolar diferentes secções do forno, proporcionando uma camada adicional de segurança e controlo. Estes dispositivos podem ser rapidamente acionados para selar áreas onde a pressão ou a composição do gás têm de ser mantidas de forma independente. Em conjunto, estas medidas criam um sistema robusto que assegura que o forno funciona de forma segura e eficiente, mantendo a integridade da atmosfera controlada necessária para o processo de tratamento térmico.

Forno de atmosfera controlada

Atmosfera uniforme no forno

Garantir uma atmosfera uniforme dentro do forno é crucial para manter a qualidade consistente do produto durante os processos de tratamento térmico. Esta uniformidade é conseguida através da circulação estratégica da atmosfera controlada, que é facilitada pela integração de ventiladores na maioria dos fornos modernos. Estes ventiladores desempenham um papel fundamental na distribuição uniforme da atmosfera por toda a câmara de aquecimento, evitando assim quaisquer variações localizadas que possam afetar o resultado do tratamento.

A atmosfera é normalmente fornecida a partir da parte lateral ou superior da câmara de aquecimento, dependendo do projeto específico e dos requisitos operacionais do forno. Esta distribuição metódica assegura que cada parte do produto é exposta às mesmas condições ambientais, garantindo assim a uniformidade do processo de tratamento térmico. Esta precisão é essencial para aplicações em que mesmo um ligeiro desvio na atmosfera pode levar a variações significativas nas propriedades do produto final.

Para além dos ventiladores, a conceção do forno também desempenha um papel fundamental na manutenção desta uniformidade. A disposição dos elementos de aquecimento, a configuração dos sistemas de entrada e saída de ar e a construção geral do forno contribuem para a circulação efectiva da atmosfera controlada. Esta abordagem holística garante que o forno funciona de forma eficiente e fiável, fornecendo resultados de alta qualidade de forma consistente.

Instalação de dispositivos de segurança

A instalação de dispositivos de segurança em fornos de tratamento térmico de atmosfera controlada é fundamental devido aos riscos inerentes de toxicidade e explosão associados à atmosfera controlada. Estes dispositivos são meticulosamente concebidos para mitigar os potenciais perigos e garantir a segurança operacional. Os principais dispositivos de segurança incluem:

: Estes impedem o refluxo de gases, assegurando que a atmosfera controlada permanece dentro das áreas designadas e não contamina outras secções da instalação.
Válvulas de fecho: São essenciais para situações de emergência, permitindo o rápido isolamento das linhas de fornecimento de gás para evitar mais fugas ou contaminação.
Válvulas de controlo de chama: São instaladas para detetar e extinguir quaisquer chamas que se possam formar inadvertidamente no interior do forno, evitando assim potenciais explosões.
Manómetros de pressão: Permitem a monitorização em tempo real da pressão interna do forno, garantindo que esta se mantém dentro de limites operacionais seguros.
Alarmes de segurança: Estes são acionados por condições anormais, tais como pressão excessiva ou desvios de temperatura, alertando os operadores para tomarem medidas corretivas imediatas.
Orifícios à prova de explosão: Estes são estrategicamente colocados para ventilar em segurança qualquer acumulação de pressão em caso de explosão, minimizando os danos no forno e nas áreas circundantes.

A integração destes dispositivos de segurança é essencial para manter um ambiente de trabalho seguro e garantir a longevidade e fiabilidade do processo de tratamento térmico em atmosfera controlada.

Válvulas de controlo

Componentes do forno contra a erosão da atmosfera

Para garantir a longevidade e a eficiência de um forno de tratamento térmico em atmosfera controlada, o revestimento do forno deve ser construído com alvenaria de tijolo impermeável. Esta impermeabilidade é crucial, uma vez que impede a fuga da atmosfera controlada, mantendo assim a integridade do processo de aquecimento e a qualidade dos materiais tratados.

Os elementos de aquecimento elétrico, que são parte integrante do funcionamento do forno, enfrentam riscos significativos de erosão devido aos ambientes agressivos em que operam. Para atenuar este risco, estes elementos são frequentemente protegidos através da utilização de tubos de radiação ou do aquecimento numa atmosfera oxidante. Os tubos de radiação actuam como uma barreira, protegendo os elementos de aquecimento do contacto direto com a atmosfera controlada, que pode conter gases corrosivos. Alternativamente, o aquecimento numa atmosfera oxidante pode criar uma camada protetora na superfície dos elementos de aquecimento, reduzindo a sua exposição aos efeitos corrosivos da atmosfera controlada.

Ao empregar estas medidas de proteção, a vida útil dos elementos de aquecimento eléctricos é significativamente prolongada, assegurando o funcionamento contínuo e fiável do forno.