Options de four à chambre et d’étuve pour les atmosphères modifiées
Les solutions d'atmosphère modifiée Carbolite Gero pour les fours à chambre et les étuves comprennent des produits avec des moufles intégrés, des équipements de moufle en option ainsi que des solutions entièrement personnalisées.
Pour les températures allant jusqu'à 700°C, Carbolite Gero fabrique la gamme HTMA d'étuves sous atmosphère modifiée. Ces fours sont spécifiquement conçus pour obtenir un excellent contrôle de l'atmosphère inerte, l'objectif principal étant de réduire la concentration d'oxygène à des niveaux très bas.
Des commandes de débit séparées pour les gaz de purge et de traitement signifient qu'une fois que la chambre a été purgée de l'air atmosphérique, le gaz de traitement peut être utilisé avec des débits plus faibles. La commutation entre les gaz de purge et de traitement peut se faire manuellement ou en ajoutant l'option d'un système de contrôle automatique programmable. Des niveaux d'oxygène jusqu'à 50 ppm sont réalisables.
Pour maintenir une atmosphère modifiée, un récipient scellé est nécessaire. Un moufle est généralement utilisé dans les fours à chambre pour répondre à cette exigence. Les équipements et accessoires optionnels pour atmosphère modifiée permettent une plus grande flexibilité opérationnelle, car les produits peuvent être utilisés pour de multiples applications impliquant différents gaz, le vide ou l'absence d'atmosphère modifiée.
Un moufle peut être utilisé pour divers processus de traitement thermique nécessitant une atmosphère inerte ou réactive contrôlée, par exemple pour empêcher l'oxydation ou pour améliorer la dureté de la surface. Le moufle A105, qui comprend un joint en caoutchouc de silicone, peut atteindre des niveaux d'oxygène plus bas que le moufle A107 qui utilise un joint en sable. Fabriqué en alliage NiCr (Inconel) avec une température de fonctionnement maximale de 1100°C ou en acier inoxydable de qualité 314 avec une température de fonctionnement maximale de 1050°C.
Le moufle en alliage A105 NiCr (Inconel) est scellé par une porte isolée amovible à ouverture frontale équipée d'un joint en caoutchouc de silicone. Les connexions d'entrée et de sortie de gaz sont facilement accessibles à l'avant. Des niveaux d'oxygène jusqu'à 30 ppm peuvent être atteints en purgeant avec un gaz inerte approprié.
Les moufles A105 pour les fours de laboratoire CWF sont équipés d'un raccord de thermocouple de 3 mm au centre de la porte. Le moufle et le four doivent être commandés ensemble car le four est modifié pour pouvoir être utilisé avec ou sans le moufle. Le moufle A105 peut être utilisé en combinaison avec le système de sécurité des gaz de laboratoire pour une utilisation sûre de l'hydrogène.
Le moufle A107 en alliage NiCr (Inconel) avec un couvercle amovible peu profond se place dans un joint de sable sur une base profonde. Elle peut être utilisée pour le recuit et la cémentation en caisse.
Les connexions d'entrée/sortie de gaz montées à l'avant passent par des fentes dans la porte du four. Le moufle<s> </s>et le four doivent être commandés ensemble car le four est modifié pour pouvoir être utilisé avec et sans moufle.
Le four de recuit GLO est doté d'un moufle étanche au vide avec un positionnement hautement symétrique des éléments chauffants. La porte avant du moufle cylindrique peut être chauffée si nécessaire et refroidie par air depuis l'extérieur ou purgée avec un gaz inerte froid grâce au système de refroidissement rapide en option.
Les fours à chambre sous atmosphère modifiée GPCMA sont équipés d'un moufle métallique pour fournir un volume chauffé avec une atmosphère contrôlée. Ils sont disponibles dans une gamme de températures maximales allant de 1000°C à 1150°C, selon le matériau du moufle sélectionné. Les volumes de travail des moufles vont de 37 à 245 litres. Les niveaux d'oxygène peuvent être réduits à 30 ppm selon l'application. Parfait pour la détente des composants de fabrication additive, en particulier ceux produits par DMLS.
Pour des températures plus élevées que celles pouvant être atteintes dans un four à chambre, un four sous vide peut être utilisé pour créer des atmosphères modifiées jusqu'à une température de 3000°C.
La gamme des fours sous vide proposée par Carbolite Gero comprend: fours à chambre, fours à cloche, fours à chargement par le bas, fours de laboratoire et des fours tubulaires. Chaque four peut être utilisé avec un gaz réactif ou un gaz inerte. La majorité de nos fours sous vide sont disponibles avec une isolation en métal, en graphite ou en céramique. Sur demande, les modèles en graphite peuvent être configurés pour fonctionner en toute sécurité jusqu'à 3000°C.
En plus de la gamme standard d'équipements et de produits sous atmosphère modifiée, Carbolite Gero est un expert dans le développement d'équipements personnalisés pour les procédés de traitement thermique complexes.
En répondant aux exigences des clients en matière d'applications individuelles, Carbolite Gero a acquis une place importante dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'ingénierie, de la science des matériaux, de la médecine, des biosciences et des laboratoires d'essais sous contrat dans le monde entier, pour n'en citer que quelques-uns.
Cette HTMA 6/220 a été modifiée pour le traitement thermique d'un grand nombre de wafers de semi-conducteurs. Le procédé consistait à allier 330 nanomètres (nm) d'or sur des wafers de silicium de 8 pouces, d'une épaisseur de 50 à 200 micromètres (µm). Les wafers sont amincies et présentent des épaisseurs différentes :
L’étuve a été équipée de l'option de refroidissement rapide qui permet de refroidir rapidement le four de 420°C à 200°C en 20 minutes. Deux ventilateurs de refroidissement sont situés à l'arrière du four.
L'air froid est soufflé à l'extérieur de la chambre par des conduits situés entre l'isolation et la paroi de la chambre. Pour éviter tout excès d'air lorsque le refroidissement n'est pas nécessaire, une vanne papillon automatique est également située dans le tuyau de sortie.
Le régulateur de température est programmé pour utiliser l'état du verrouillage de la porte pour démarrer ou arrêter automatiquement un cycle de traitement, permettant ainsi un cycle continu. Le chauffage est déclenché lorsque la sonde lambda détecte que le niveau d'oxygène dans la chambre est tombé en dessous d'un certain seuil ; par exemple, lorsque l'oxygène tombe à 50 parties par million (ppm), le programme de température démarre.
D'autres modifications ont été apportées, notamment la personnalisation de l'emplacement des étagères dans la chambre afin de permettre l'installation de racks de wafers sur chaque étagère, l'ajout de débitmètres pour permettre l'utilisation de gaz alternatifs, tels que l'argon, et l'installation d'un support au sol en option pour élever l’étuve à un niveau permettant aux opérateurs de travailler. Le régulateur de température est également configuré pour passer automatiquement des débits de gaz de purge aux débits de gaz de traitement.
Afin de maintenir un cycle de traitement continu, il était important que, lorsque la porte était ouverte à 200°C pour le déchargement et le rechargement, le HTMA retrouve rapidement les conditions de fonctionnement optimales, à la fois en termes de température et de concentration d'oxygène dans la chambre.
Le graphique montre clairement que les niveaux d'oxygène augmentent rapidement au moment de l'ouverture de la porte du four, puis diminuent rapidement lorsque la porte est refermée, le flux de purge d'azote se déclenchant automatiquement. Ces données ont été enregistrées à la fois par la sonde lambda installée sur le four et par un analyseur d'oxygène indépendant.
L'utilisation d'une pompe à vide pour évacuer le moufle à température ambiante et la remplir à nouveau avec un gaz inerte peut être nécessaire lors du traitement thermique de matériaux poreux.
Cela permet d'obtenir une atmosphère beaucoup plus pure que la purge seule.
Ce four est conçu pour la calcination (décomposition thermique) de matériaux catalyseurs, utilisés dans la production chimique.
Le traitement de ces matériaux peut créer un environnement corrosif à l'intérieur du four, d'où la nécessité de construire la cornue en Hastelloy C-2000®, un alliage composé de nickel, de chrome, de molybdène, de fer et de cuivre. Cette combinaison offre une plus grande résistance à la corrosion.
Ce four à chambre à moufle personnalisé est capable d'atteindre des températures allant jusqu'à 1200°C. Cependant, en raison des propriétés de résistance thermique du matériau du moufle, le four est limité à une température de travail maximale de 1000°C. Les températures de travail typiques vont jusqu'à 700°C.
Le moufle a un volume de 1000 litres et est conçu pour accepter jusqu'à 12 plateaux d'échantillons du client supportés par un support également construit en Hastelloy C-2000®. Un tuyau d'admission de gaz permet au client de modifier l'atmosphère à l'intérieur du moufle en introduisant un gaz ininflammable, tel que l'azote ou l'argon, pour répondre aux exigences de son processus. La porte du moufle est maintenue fermée par des pinces industrielles excentrées et est verrouillée par deux cylindres pneumatiques.
Le four est divisé en trois zones chauffées, une dans la sole et deux situées verticalement de chaque côté de la chambre. Le contrôle de la température est assuré par trois régulateurs Eurotherm 3508 reliés par des communications numériques, permettant la retransmission du point de consigne du régulateur de la zone centrale aux deux autres régulateurs. Chaque zone chauffée est reliée à un contrôleur de surchauffe 3216CC distinct.
Tous les instruments sont logés dans une armoire de commande séparée, qui comporte également un compteur de kilowattheures permettant au client de surveiller sa consommation d'énergie.
L'unité comprend un système de refroidissement forcé conçu pour souffler de l'air ambiant dans la cavité située entre le moufle et l'isolation du four. Le ventilateur est capable de fournir 600 m3 d'air par heure à une pression de 9" d'eau, ce qui réduit la période de refroidissement globale à environ 3 heures.
Qu'il s'agisse d'un produit standard sous atmosphère modifiée ou d'un système entièrement sur mesure, Carbolite Gero a fabriqué des milliers de fours au fil des ans et réalisé des projets dans le monde entier.
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