Come un forno a nastro continuo lavora piccoli componenti su scala industriale
Un forno a nastro reticolare è la soluzione ideale per il trattamento termico di grandi volumi di piccoli componenti. Elementi di fissaggio, molle, piccoli ingranaggi, catene e pezzi stampati vengono lavorati in forni a nastro reticolare continuo, in quantità di tonnellate all'ora. Il forno è costituito da una lunga camera orizzontale con un nastro metallico che trasporta i pezzi attraverso una serie di zone di riscaldamento, mantenimento e raffreddamento. Si tratta di una tecnologia consolidata, ma i dettagli progettuali determinano se il forno funzionerà in modo affidabile per 15 anni o se trascorrerà metà della sua vita in manutenzione.
Il processo di base
I pezzi vengono caricati sul nastro trasportatore a un'estremità del forno, solitamente tramite un alimentatore vibrante o un sistema di distribuzione manuale. Il nastro li trasporta attraverso una zona di preriscaldamento, una zona di mantenimento ad alta temperatura e una zona di raffreddamento controllato. Il tempo di permanenza totale nel forno è in genere compreso tra 30 e 90 minuti, a seconda della massa del pezzo, della velocità del nastro e del processo di lavorazione.
Un forno a nastro standard per il trattamento termico di elementi di fissaggio è dotato di 6-8 zone: preriscaldamento, austenitizzazione, mantenimento, raffreddamento rapido, raffreddamento lento, rinvenimento e raffreddamento finale. Ogni zona è controllata in modo indipendente per temperatura e atmosfera. La velocità del nastro è variabile da 0,1 a 0,5 m al minuto, e l'impostazione della velocità è vincolata alla ricetta del processo.
La capacità produttiva di un forno per piccoli componenti (nastro largo 500 mm) è di 100-300 kg all'ora. In un forno per grandi componenti (nastro largo 900 mm) la capacità produttiva è di 400-800 kg all'ora. I forni a nastro a rete più grandi (nastro largo 1200 mm) possono raggiungere una capacità produttiva di 1000-1500 kg all'ora, ma sono rari al di fuori del settore della bulloneria.
Metodi di riscaldamento: elettrico o a gas?
I forni a nastro reticolare utilizzano il riscaldamento elettrico a resistenza o tubi radianti a gas. I modelli elettrici impiegano elementi riscaldanti in nichel-cromo o ferro-cromo-alluminio montati sul tetto e sulle pareti laterali. Gli elementi riscaldano i pezzi per irraggiamento e l'atmosfera è in genere costituita da un gas protettivo (azoto, gas endotermico o gas esotermico) per prevenire l'ossidazione.
I sistemi a gas utilizzano tubi radianti (in genere in carburo di silicio o metallo) riscaldati da bruciatori a gas posti all'esterno del tubo. I tubi radianti trasferiscono il calore ai componenti per irraggiamento, senza esporli ai prodotti della combustione. I sistemi a gas sono comuni per i processi ad alta temperatura (superiori a 950 gradi Celsius) dove le resistenze elettriche sono meno durevoli.
I forni a nastro reticolare di MONTE INTELLIGENCE supportano entrambi i metodi di riscaldamento e la scelta si basa sulla temperatura di esercizio, sul costo locale dell'energia e sui requisiti dell'atmosfera di processo. Per i processi che richiedono un controllo preciso dell'atmosfera (tempra brillante, sinterizzazione), il riscaldamento elettrico con atmosfera controllata è lo standard. Per i processi che richiedono un'elevata produttività e possono tollerare un'atmosfera leggermente ossidante, i forni a gas risultano più economici.
Materiali e costruzione delle cinghie
Il nastro trasportatore è il cuore del forno. I nastri standard sono realizzati con filo in lega resistente alle alte temperature, tipicamente Inconel 600, Inconel 601 o RA330. La durata del nastro è l'aspetto principale della manutenzione e un nastro ben manutenuto può funzionare dai 6 ai 18 mesi, a seconda della temperatura di esercizio, del peso del carico e dell'atmosfera.
Il corretto allineamento del nastro trasportatore è l'aspetto operativo che gli operatori monitorano con maggiore attenzione. Un nastro che si sposta lateralmente sfregherà contro la parete del forno e si lacererà nel giro di poche ore. L'allineamento è controllato da una combinazione di tensione del nastro, allineamento dei rulli e guide laterali. I moderni forni a nastro utilizzano sistemi di allineamento automatici che rilevano la posizione del nastro e regolano i rulli di guida per mantenerlo centrato.
Per applicazioni ad alta temperatura, superiori a 1100 gradi Celsius, il materiale della cinghia è spesso un composito ceramico o una speciale lega ad alto contenuto di nichel. La cinghia in ceramica è più costosa, ma dura da 2 a 3 volte di più rispetto alla cinghia metallica a 1150 gradi Celsius.
Controllo dell'atmosfera
Il controllo dell'atmosfera è fondamentale per la tempra brillante, la sinterizzazione e altri processi in cui l'ossidazione superficiale non è accettabile. Le atmosfere più comuni sono: azoto (per acciai basso legati), gas endotermico (per acciai al carbonio) e miscele di idrogeno e azoto (per acciai inossidabili e acciai per utensili).
Il consumo di atmosfera in un forno a nastro a rete sigillato è compreso tra 2 e 5 volumi di forno all'ora, a seconda della qualità della tenuta e del processo. Un tipico forno a nastro largo 900 mm con una lunghezza di riscaldamento di 6 m ha un volume interno di circa 4 metri cubi e consuma da 8 a 20 metri cubi di gas atmosferico all'ora alla temperatura desiderata.
La pressione del forno è controllata tra 20 e 50 Pa di pressione positiva per impedire l'infiltrazione d'aria. Il regolatore di pressione modula la serranda di scarico per mantenere il valore impostato. Variazioni di pressione superiori a più o meno 10 Pa possono causare perdite d'aria e difetti superficiali sui pezzi.
Processi comuni
I forni a nastro reticolare gestiscono un'ampia gamma di processi. I più comuni sono:
Tempra e rinvenimento: elementi di fissaggio, molle, piccoli ingranaggi, catene. Austenitizzazione a 840-880 gradi Celsius, tempra in olio o polimero, quindi rinvenimento a 400-600 gradi Celsius. Ciclo totale: 60-90 minuti.
Ricottura brillante: stampaggi in acciaio inossidabile, parti in rame, componenti in ottone. Ricottura a 750-900 gradi Celsius in atmosfera di idrogeno o ammoniaca dissociata. Ciclo totale: 30-60 minuti.
Sinterizzazione: componenti in metallurgia delle polveri, componenti in ottone, compositi magnetici morbidi. Sinterizzazione a temperature comprese tra 1100 e 1280 gradi Celsius in atmosfera di idrogeno-azoto o idrogeno puro. Durata totale del ciclo: da 60 a 120 minuti.
Distensione termica: pezzi lavorati, assiemi saldati, filo per molle. Distensione termica a 400-700 gradi Celsius in aria o atmosfera protettiva. Ciclo totale: 30-45 minuti.
Brasatura: brasatura di rame per assemblaggi in acciaio, brasatura di alluminio per scambiatori di calore. Brasatura a 600-700 gradi Celsius sotto flusso o in atmosfera controllata. Ciclo totale: 30-60 minuti.
Criteri di selezione per gli acquirenti
Per gli acquirenti che valutano un forno a nastro reticolare, le domande chiave sono: qual è la ricetta del processo, qual è l'obiettivo di produttività, qual è la geometria del pezzo e qual è la fonte di energia disponibile. La progettazione del forno viene quindi adattata a questi parametri, specificando la larghezza del nastro, la lunghezza di riscaldamento, il numero di zone e il sistema di atmosfera in base all'applicazione.
Il software di ingegneria MONTE INTELLIGENCE è in grado di modellare la produttività, il consumo energetico e l'uniformità del processo per un componente e una ricetta specifici. Il risultato è una specifica del forno con garanzie di prestazione.
Contatta MONTE INTELLIGENCE per informazioni sulla scelta del forno a nastro reticolare.
Per gli acquirenti che prendono in considerazione un forno a nastro continuo, l'ingegneria di MONTE INTELLIGENCE può consigliare una configurazione del forno che si adatti al processo, alla portata e alla fonte di energia disponibile. Visitawww.cnlymonte.com/products-mesh-belt-furnace.html Per specifiche di prodotto e casi di studio di processo, per discutere di un progetto, inviare un'e-mail a helenxu@cnlymonte.com con oggetto "forno a nastro a rete" e dettagli sulla geometria del pezzo, la ricetta di processo e l'obiettivo di produttività.
