Печи цветной металлургии

Оптические печи

Значительное повышение плотности теплового потока может быть достигнуто применением высокоинтенсив­ных излучателей и системы фокусировки излучаемой энергии. Такие устройства получили название оптичес­ких печей.

Источниками излучения энергии в данном случае мо­гут служить лампы накаливания, дуговые лампы высо­кой интенсивности, мощные газоразрядные ксеноновые лампы сверхвысокого давления и оптические квантовые генераторы (ОКТ).

Ксеноновые лампы типа ДКсР выпускаются мощно­стью 3,6 и 10 кВт. Применение ксеноновых ламп и оп­тической системы позволяет получать облученность в пятне нагрева 600—1500 Вт/см2 и температуру до 3000—4000 К.

Особый интерес представляют ОКГ, позволяющие создавать установки с плотностью облучения в пятне на­грева до 1010 Вт/см2. При такой плотности теплового потока можно плавить самые тугоплавкие металлы и даже керамику. Работа ОКГ основана на дискретном изменении энергии электронов, ионов, атомов или моле­кул вещества. Такое изменение может быть вызвано внешним источником возбуждения (накачкой). Возбуж­денные частицы вещества самопроизвольно излучают на длине волны, характерной для данного вещества. При наличии резонансной системы по торцам излучателя, об­разованной плоскопараллельными зеркалами, удается увеличить число возбужденных частиц в веществе и по­лучить мощный поток излучения. В качестве вещества в ОКГ нашли применение кристаллы рубина и алюминиево-иттриевого граната (АИГ), газовые смеси гелия с неоном, азота с углекислым газом, а также полупро­водниковые материалы (арсенид галлия и др.).

Для накачки ОКГ используют вспышку газоразряд­ных ламп, мощный дуговой разряд, электронный пучок. Полупроводниковые ОКГ возбуждаются электрическим током. ОКГ могут работать в импульсном и непрерыв­ном режимах.

В качестве фокусирующей системы в оптических пе­чах применяются стеклянные отражатели, покрытые се­ребром или алюминием, и металлические охлаждаемые отражатели. Коэффициент отражения может достигать 95%. Возможно применение линзовой оптики.

Установки с оптическим нагревом применяются для плавления небольших количеств тугоплавких металлов и их термической обработки. Такие установки не требу­ют создания вакуума. Особый интерес представляют ус­тановки с ОКГ, используемые для точной резки метал­ла и обработки твердых материалов, включая алмаз, выполнения отверстий даже в керамике, локального нагрева и пайки изделий. Выпускаются установки много­целевого назначения. Для управления их работой ши­роко используются ЭВМ, что обеспечивает автоматиза­цию процессов и прецизионность выполнения операций.

Все рубрики