自古以来,人们的发展便与金属锻造紧密相关。从青铜时代到铁器时代,冶金技术的进步推动了文明的崛起和人类疆域的扩张。刀剑在烈火中锻造,在水中淬火,与碳融合成钢,然后由工匠锤打成型。每逢战事,拥有最精良武器和最坚固盔甲的军队就会占据显著的优势。攻防能力往往取决于兵工厂里的冶金匠人的技艺。
随着技术的进步,金属的冶炼和合金化工艺也在日趋精进。工业革命时期,流水线生产对材质均匀性补给稳定性提出了更高的要求。在美国,巨型钢铁厂的熔炉红光映彻数英里,照亮天际,它们对于开辟美洲大陆乃至连接世界的交通方式的诞生至关重要。
二十 世纪初,无线电和电视开始采用真空管,而电灯泡则需要在通电的发光元件(通常是钨)周围产生真空环境。几乎是与此同时,真空炉的实验开始展现出工业应用的前景,1929 年,雷神公司(the Raytheon Corporation)首次订购了一台真空炉。
1960年代 Ipsen的真空炉
1959 年,Harold Ipsen先生,也即是Ipsen公司的创始人,在伊利诺伊州罗克福德(Rockford)开始试验自己的真空炉。Ipsen 采用了热区结构,解决了淬火难题,并尝试使用惰性气体来有效消除氧气和水蒸气的影响。他已经预见到,真空炉技术将成为一股不可忽视的力量。
真空炉能够将热量有效传递到金属部件,改变其晶格结构,以实现硬化、时效或应力消除,也能通过钎焊等工艺,将一种金属与另一种金属牢固地结合在一起。由于排除了氧气和水蒸汽,避免了生锈和其他金属氧化物的产生,所以经真空热处理后的部件表面光洁明亮。真空度越高,零件表面就越洁净,光亮。
二十世纪60年代,太空竞赛使得精密合金以及特殊稀有金属的需求激增。真空热处理技术被应用,以确保零部件制作的高精度和高可靠性。在载人航天领域,零件性能的可预测性和可靠性至关重要。
清洁可靠的部件应用也延伸至医疗领域,助力解决关节老化磨损问题,尤其是膝关节和髋关节。利用铬合金、钛合金、锆合金和镍基合金制造出的持久耐用的关节置换部件,而且即使在微观层面上也保持洁净,这一能力使得真空炉成为不可或缺的医疗资源。
真空炉具有精妙的控制能力,使其成为依赖高度一致性和特定冶金特性的行业的关键设备:它能确保工艺流程间更优异的均匀性,处理复杂几何形状的钎焊,调控去合金化工艺过程,精确控制 α 和 β 相,并能精确控制渗碳和渗氮工艺中有效硬化层深度。
制造商们发现,经真空炉处理的零部件通常无需繁琐的后续清洁或额外的机加工艺,也无需进行喷砂或抛丸处理。对淬火油、乙炔或吸热气体发生器的依赖也大幅减少。该工艺主要由内部电加热元件控制,外壁温度由循环水系统控制,既无明火,也不会产生烟气或粉尘。借助真空炉,热处理车间可以成为洁净、温控的厂房,其对环境的影响问题也显著减少。
所以总结一下,我们为什么使用真空炉?因为真空炉技术可以帮助我们找到拓展边界,延续生命的新路径,其成就远超以往。更因为,最壮阔的人类事业,永远始于为我们的远见者、工程师、设计师和操作者,提供我们所能打造的最先进的科技。
来源:易普森工业炉