Ciência Dos Materiais Com O Forno De Vácuo De Laboratório

O que é um forno de vácuo?

Um forno de vácuo é um tipo especializado de forno que foi concebido para funcionar num ambiente de vácuo. Isto significa que o forno é selado e o ar no interior é bombeado para fora, criando uma baixa pressão ou vácuo no interior.

O vácuo ajuda a evitar a contaminação dos materiais que estão a ser aquecidos e também permite um controlo preciso da temperatura.

Existem dois tipos principais de fornos de vácuo: parede fria e parede quente. Os fornos de vácuo de parede fria têm um recipiente arrefecido a água que é mantido frio durante o processo de tratamento térmico.

Os elementos de aquecimento estão localizados no interior do recipiente, que é selado e bombeado para criar o vácuo. Os fornos de vácuo de parede quente, por outro lado, têm elementos de aquecimento localizados no exterior do recipiente de vácuo, normalmente sob a forma de um tubo de cerâmica ou de quartzo. O próprio recipiente é aquecido e o vácuo é criado bombeando o ar para o interior.

Os fornos de vácuo são normalmente utilizados numa variedade de indústrias, incluindo a ciência dos materiais, aeroespacial, automóvel e eletrónica. São utilizados para efetuar uma variedade de processos de tratamento térmico, como o recozimento, a sinterização e a brasagem.

O controlo preciso da temperatura e os baixos níveis de contaminação oferecidos pelos fornos de vácuo tornam-nos ideais para este tipo de processos.

Que aplicações requerem um forno de vácuo?

Existem muitas aplicações que requerem a utilização de um forno de vácuo. Uma aplicação comum é a soldadura e brasagem por vácuo, em que o vácuo ajuda a evitar a contaminação dos materiais que estão a ser unidos e também permite um controlo preciso da temperatura. Outras aplicações que podem exigir um forno de vácuo incluem o recozimento a vácuo, que é utilizado para melhorar as propriedades mecânicas dos materiais; e a sinterização, que é um processo utilizado para produzir objectos sólidos a partir de um material em pó, aquecendo-o a uma temperatura abaixo do seu ponto de fusão.

Para além destas aplicações específicas, os fornos de vácuo também são utilizados para qualquer tipo de tratamento térmico que exija uma atmosfera definida e não oxidante. Isto pode incluir processos como o endurecimento, a têmpera e o alívio de tensões. A utilização de um forno de vácuo permite um controlo preciso da atmosfera durante o processo de tratamento térmico, o que pode ser importante para alcançar os resultados desejados.

Os fornos de vácuo também podem ser úteis para o tratamento térmico com uma concentração de oxigénio definida que é diferente da composição do ar. Por exemplo, um forno de vácuo pode ser utilizado para o tratamento térmico de materiais numa atmosfera de oxigénio 100% puro. Isto pode ser útil para melhorar as propriedades de certos materiais ou para produzir certos tipos de materiais.

Por que razão são necessárias altas temperaturas num forno de vácuo?

Existem várias razões pelas quais um forno de vácuo pode ser necessário para o tratamento térmico a alta temperatura. Uma das razões é que a temperatura máxima que pode ser atingida utilizando elementos de aquecimento do tipo resistência normal num ambiente de ar/oxidação está normalmente limitada a cerca de 1800°C. Para atingir temperaturas mais elevadas, deve ser utilizado um forno de vácuo e deve ser aplicada uma atmosfera não oxidante.

Outra razão pela qual um forno de vácuo pode ser necessário para o tratamento térmico a alta temperatura é que permite um controlo preciso da temperatura. Num ambiente de vácuo, a perda de calor para o ambiente circundante é minimizada, o que facilita a manutenção de uma temperatura consistente dentro do forno. Isto é especialmente importante para o tratamento térmico a alta temperatura, uma vez que pequenas variações na temperatura podem ter um impacto significativo nas propriedades finais do material a ser tratado.

Finalmente, os fornos de vácuo conseguem atingir temperaturas muito mais elevadas do que os fornos normais. Com elementos de aquecimento do tipo resistência, os fornos de vácuo podem atingir temperaturas até 3000°C. Isto torna-os ideais para uma vasta gama de aplicações de tratamento térmico a alta temperatura, tais como fusão e fundição, sinterização e recozimento.

Quais são as atmosferas possíveis para os fornos de vácuo?

Existem vários tipos de atmosferas que são possíveis num forno de vácuo. A atmosfera mais básica é o próprio vácuo, que é criado bombeando o ar para fora do forno para criar um ambiente de baixa pressão. Dependendo da aplicação, o nível de vácuo pode variar entre vácuo grosseiro, vácuo fino, vácuo elevado e vácuo ultra-elevado.

Para além de uma atmosfera de vácuo, também é possível trabalhar com vários gases ou misturas de gases num forno de vácuo. Alguns gases comuns que são utilizados em fornos de vácuo incluem árgon, azoto, hidrogénio, monóxido de carbono e hélio. A escolha do gás ou da mistura de gases dependerá dos requisitos específicos do processo de tratamento térmico e das propriedades do material que está a ser tratado.

Tipos de elementos de aquecimento

Existem vários tipos de elementos de aquecimento que são normalmente utilizados em fornos de vácuo. Num forno de vácuo de parede fria, que é um tipo de forno que tem um recipiente arrefecido a água que é mantido frio durante o processo de tratamento térmico, os elementos de aquecimento mais comuns são feitos de grafite, molibdénio ou tungsténio.

Estes materiais são escolhidos porque têm baixas pressões mesmo a altas temperaturas, o que os torna adequados para utilização num ambiente de vácuo. Por exemplo, os elementos de aquecimento de grafite podem ser utilizados para atingir temperaturas até 2200°C num forno de vácuo, enquanto os elementos de aquecimento de molibdénio e tungsténio podem atingir temperaturas de 1600°C e 2200°C, respetivamente.

Podem também ser utilizados outros tipos de elementos de aquecimento em fornos de vácuo, dependendo dos requisitos específicos do processo de tratamento térmico e das propriedades do material que está a ser tratado. Por exemplo, alguns fornos de vácuo utilizam aquecimento por indução ou elementos de aquecimento radiante para atingir temperaturas elevadas.

Forno de vácuo Kindle Tech

Existe uma variedade de diferentes tipos de fornos de vácuo disponíveis, cada um dos quais é adequado a diferentes aplicações e requisitos. Alguns exemplos dos tipos de fornos de vácuo oferecidos pela Kindle Tech incluem:

Fornos de câmara de vácuo: Estes fornos têm uma câmara selada que é bombeada para criar vácuo e são utilizados para uma vasta gama de aplicações de tratamento térmico.
Fornos de vácuo com campânula: Estes fornos têm uma campânula ou compartimento que é selado e bombeado para criar vácuo e são frequentemente utilizados para processos de tratamento térmico que requerem uma atmosfera definida.
Fornos de carga inferior: Estes fornos têm uma câmara selada que é acedida a partir do fundo e são frequentemente utilizados para processos de tratamento térmico que requerem que o material a ser tratado seja carregado e descarregado a partir do fundo.
Fornos de vácuo de laboratório: Estes são fornos de bancada mais pequenos, concebidos para utilização num ambiente laboratorial. São frequentemente utilizados para investigação e desenvolvimento, ou para processos de tratamento térmico em pequena escala.
Fornos tubulares de vácuo: Estes fornos têm um tubo selado que é bombeado para criar vácuo e são frequentemente utilizados para processos de tratamento térmico que requerem uma atmosfera definida ou um controlo preciso da temperatura.

Todos estes fornos de vácuo podem ser utilizados com um gás reativo ou um gás inerte, dependendo dos requisitos específicos do processo de tratamento térmico. Também estão disponíveis com uma escolha de isolamento em metal, grafite ou cerâmica e alguns modelos podem ser configurados para funcionar em segurança até 3000°C, mediante pedido.

Opções de vácuo

Os nossos fornos de vácuo oferecem uma gama de opções e características que podem ser adaptadas para satisfazer requisitos e aplicações específicos. Alguns exemplos de opções que podem estar disponíveis para fornos de vácuo incluem software avançado, registadores de dados e controladores digitais sofisticados. Estes podem proporcionar níveis adicionais de controlo sobre o funcionamento do forno e também oferecem capacidades completas de registo de dados.

Outras opções que podem estar disponíveis para fornos de vácuo incluem diferentes bombas, sistemas de vácuo e sistemas de arrefecimento, que podem ser seleccionados para satisfazer requisitos específicos. Estas opções podem ajudar a otimizar o desempenho do forno e garantir que este é adequado para a aplicação pretendida.

Os nossos fornos de vácuo são utilizados numa grande variedade de aplicações, incluindo brasagem, sinterização, recozimento, desgaseificação, secagem, têmpera, soldadura, têmpera e endurecimento. Também são utilizados para moldagem por injeção de metal (MIM) e moldagem por injeção de cerâmica (CIM), bem como para metalização, siliconização, carbonização e outros processos industriais.

Existem vários tipos diferentes de fornos de vácuo disponíveis, cada um dos quais adequado a diferentes aplicações. Por exemplo, os fornos de campânula de vácuo fornecem a pureza mais elevada possível e são adequados para aplicações que requerem um ambiente muito limpo. Os modelos de fornos de vácuo com capacidades de carregamento inferior oferecem um acesso fácil às amostras, enquanto os fornos de vácuo de laboratório têm um design mais compacto que é adequado para um ambiente de investigação. Os fornos tubulares de vácuo baseiam-se nos modelos sem vácuo correspondentes, mas são modificados e equipados com uma unidade de vácuo específica e estão disponíveis numa gama de diâmetros e comprimentos. Alguns modelos, como o HTRH-H2, também podem funcionar numa atmosfera de hidrogénio.