Il trasferimento di calore in un forno a vuoto avviene principalmente per irraggiamento.
In un ambiente sottovuoto, dove la presenza di aria e gas è minima, la convezione e la conduzione non sono meccanismi efficaci di trasferimento del calore.
Pertanto, l'irraggiamento diventa la modalità dominante di trasferimento del calore.
Trasferimento di calore per irraggiamento nei forni a vuoto
Il trasferimento di calore per irraggiamento nei forni a vuoto è regolato dalla legge di Stefan-Boltzmann.
Questa legge stabilisce che il tasso di trasferimento del calore è proporzionale alla quarta potenza della temperatura assoluta (e = C(T/100)^4).
Ciò significa che l'efficienza del trasferimento di calore aumenta in modo significativo con la temperatura.
A temperature elevate, l'irraggiamento è molto efficace e consente un riscaldamento rapido ed efficiente del carico di lavoro.
Fattori che influenzano il trasferimento di calore
1. La temperatura
Le temperature più elevate aumentano la velocità di trasferimento del calore per irraggiamento.
Per questo motivo i forni a vuoto sono particolarmente efficienti alle alte temperature.
2. Caratteristiche del carico di lavoro
Le proprietà del materiale, come la capacità termica specifica e la massa, determinano la quantità di energia necessaria per riscaldare il carico di lavoro.
Inoltre, il colore, la finitura superficiale e la forma del carico di lavoro possono influenzare la velocità di assorbimento del calore radiante.
Le parti con un elevato rapporto superficie/massa, come i componenti sottili e grandi, si riscaldano più rapidamente.
3. Uso di gas inerti
A temperature inferiori (sotto i 600°C), l'efficienza del trasferimento di calore per radiazione potrebbe essere insufficiente per alcuni processi.
In questi casi, il forno a vuoto può essere riempito con gas inerti per facilitare il riscaldamento per convezione, accelerando così il processo.
Applicazioni e vantaggi dei forni a vuoto
I forni a vuoto sono utilizzati per vari processi di trattamento termico, come la ricottura, la brasatura e la sinterizzazione.
L'assenza di gas atmosferici nell'ambiente sottovuoto impedisce l'ossidazione e altre forme di contaminazione, portando a una maggiore purezza e qualità dei materiali trattati.
Ciò rende i forni sottovuoto particolarmente adatti al trattamento di metalli e ceramiche, garantendo che i prodotti finali siano privi di difetti e contaminanti.
Tipi di forni sottovuoto
Esistono due tipi principali di forni a vuoto: i forni a parete fredda e i forni a parete calda.
I forni a parete fredda trasferiscono il calore direttamente per irraggiamento, mentre quelli a parete calda lo fanno indirettamente.
La scelta tra questi tipi dipende dai requisiti specifici del processo di trattamento termico.
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