Un horno de vacío es un tipo de horno en el que el producto en el horno está rodeado por un vacío durante el procesamiento. La ausencia de aire u otros gases evita la oxidación , la pérdida de calor del producto por convección y elimina una fuente de contaminación. Esto permite que el horno caliente materiales (normalmente metales y cerámicas) a temperaturas de hasta 3000 °C (5432 °F ) [1] con materiales seleccionados. Las temperaturas máximas del horno y los niveles de vacío dependen de los puntos de fusión y las presiones de vapor de los materiales calentados. Los hornos de vacío se utilizan para realizar procesos como recocido , soldadura fuerte , sinterización y tratamientos térmicos con alta consistencia y baja contaminación.
Las características de un horno de vacío son:
Calentar metales a altas temperaturas al aire libre normalmente provoca una oxidación rápida , lo cual es indeseable. Un horno de vacío elimina el oxígeno y evita que esto suceda.
A menudo se utiliza un gas inerte , como el argón , para enfriar rápidamente los metales tratados a niveles no metalúrgicos (por debajo de 400 °F [200 °C]) después del proceso deseado en el horno. [2] Este gas inerte se puede presurizar a dos veces la atmósfera o más, luego circular a través del área de la zona caliente para recoger calor antes de pasar a través de un intercambiador de calor para eliminar el calor. Este proceso continúa hasta alcanzar la temperatura deseada.
Los hornos de vacío se utilizan en una amplia gama de aplicaciones tanto en industrias de producción como en laboratorios de investigación. Por ejemplo, se puede utilizar un horno de vacío de baja temperatura para secar biomasa de manera mucho más eficiente que el secado solo. [3] De manera similar, el secado al vacío por microondas ha demostrado potencial para secar alimentos como los arándanos. [4] [5]
A temperaturas inferiores a 1200 °C, se suele utilizar un horno de vacío para el tratamiento térmico de aleaciones de acero . Muchas aplicaciones generales de tratamiento térmico implican el endurecimiento y revenido de una pieza de acero para hacerla fuerte y resistente durante el servicio. El endurecimiento implica calentar el acero a una temperatura predeterminada y luego enfriarlo rápidamente en agua, aceite o un medio adecuado.
Otra aplicación de los hornos de vacío es la carburación al vacío , también conocida como carburación a baja presión o LPC. En este proceso, se introduce un gas (como acetileno) como presión parcial en la zona caliente a temperaturas típicamente entre 1600 y 1950 °F (870 y 1070 °C). El gas se disocia en sus elementos constituyentes (en este caso carbono e hidrógeno). Luego, el carbono se difunde en la superficie de la pieza. Esta función normalmente se repite, variando la duración de la entrada de gas y el tiempo de difusión. Una vez que la carga de trabajo está "envuelta" adecuadamente, el metal se enfría usando aceite o gas a alta presión (HPGQ). Para HPGQ, se utiliza comúnmente nitrógeno o, para un enfriamiento más rápido, helio. Este proceso también se conoce como endurecimiento de casos .
Otra aplicación de los hornos de vacío a baja temperatura es el desaglomerado, un proceso para eliminar aglutinantes. Se aplica calor al vacío en una cámara sellada, derritiendo o vaporizando el aglutinante del agregado . El conglomerante es evacuado por el sistema de bombeo y recogido o purgado aguas abajo. El material con un punto de fusión más alto se deja en estado purificado y puede procesarse posteriormente.
Los hornos de vacío capaces de alcanzar temperaturas superiores a 1200 °C se utilizan en diversos sectores industriales, como la electrónica, la medicina, el crecimiento de cristales, la energía y las gemas artificiales. El procesamiento de materiales a alta temperatura, tanto metálicos como no metálicos, en un entorno de vacío permite que el recocido , la soldadura fuerte , la purificación , la sinterización y otros procesos se realicen de forma controlada.