I forni a vuoto riscaldano i materiali utilizzando elementi riscaldanti alimentati elettricamente che trasferiscono l'energia al carico di lavoro principalmente per irraggiamento. Questo metodo è molto efficace in un ambiente sottovuoto, in quanto elimina la presenza di aria e gas che potrebbero causare ossidazione o trasferimento di calore per convezione. L'efficienza del trasferimento di calore nei forni a vuoto è particolarmente elevata alle alte temperature, poiché è regolata dalla legge di Stefan-Boltzmann, secondo la quale il tasso di trasferimento di calore per irraggiamento aumenta con la quarta potenza della temperatura assoluta.
Elementi di riscaldamento e trasferimento di energia:
Nei forni a vuoto, gli elementi riscaldanti sono tipicamente elementi riscaldanti a resistenza, a induzione o a radiazione. Questi elementi generano calore che viene poi trasferito al carico di lavoro. Nei forni a vuoto a parete fredda, il calore viene trasferito direttamente per irraggiamento, mentre nei forni a parete calda il calore viene trasferito indirettamente. La quantità di energia necessaria per riscaldare il carico di lavoro a una determinata temperatura dipende dalla massa e dalla capacità termica specifica dei materiali trattati.Efficienza e dipendenza dalla temperatura:
Il trasferimento di calore per irraggiamento è altamente efficiente negli ambienti sotto vuoto, ma la sua efficienza dipende dalla temperatura. A temperature inferiori (sotto i 600°C), la velocità di trasferimento del calore può essere più lenta, per cui spesso si ricorre al riscaldamento per convezione, riempiendo il forno di gas inerte per accelerare il processo. Questo metodo è particolarmente utile quando il carico di lavoro è grande e ha un elevato rapporto superficie/massa, in quanto aiuta a ottenere un riscaldamento uniforme più rapidamente.
Influenza delle caratteristiche del carico di lavoro:
La velocità di riscaldamento del carico di lavoro in un forno a vuoto è influenzata anche da fattori quali il colore, la finitura superficiale e la forma dei pezzi. I pezzi sottili e con un'ampia superficie rispetto alla massa si riscaldano più rapidamente grazie a una migliore esposizione al calore radiativo.Tipi di forni a vuoto:
I forni sottovuoto sono versatili e possono essere specializzati per vari processi, tra cui la tempra sottovuoto, la brasatura, la ricottura, la magnetizzazione, il rinvenimento, la sinterizzazione, la saldatura per diffusione e la carburazione. Possono essere ulteriormente classificati in base al metodo di riscaldamento utilizzato, come forni a resistenza sottovuoto, forni a induzione sottovuoto, forni ad arco sottovuoto, forni a fascio elettronico e forni al plasma.
