ТУМ-1 и ТУМ-2 графит

ТУМ-1 и ТУМ-2 — жёсткие высокотемпературные углеродные теплоизоляционные материалы для вакуумных электропечей и печей с нейтральной газовой атмосферой. Обе марки работоспособны до 2000 °С. Принципиальное различие — в типе углеродной основы: ТУМ-1 выполнен на базе углеродных волокон (УУКМ), ТУМ-2 — на основе мелкодисперсного кокса. Это определяет разные соотношения теплоизолирующих и механических свойств.

Материал ТУМ-1: углеродные волокна, минимальная теплопроводность

Основу ТУМ-1 составляют углеродные волокна, сформированные со связующим и карбонизованные. Волокнистая структура обеспечивает высокую открытую пористость и, как следствие, низкую теплопроводность — наилучшую среди обеих марок. Материал относится к классу углерод-углеродных композиционных материалов (УУКМ).

Технические характеристики ТУМ-1

Параметр	Значение
Плотность	0,25–0,40 г/см³
Предел прочности	0,3–1,0 МПа
Теплопроводность при 20 °С	не более 0,15–0,25 Вт/(м·К)
Теплопроводность при 1300 °С	0,3–0,4 Вт/(м·К)
Теплопроводность при 2000 °С	0,9–1,0 Вт/(м·К)
Максимальная рабочая температура	2000 °С
Минимально допустимое остаточное давление	до 1,3 × 10⁻³ Па (10⁻⁵ мм рт. ст.)

Низкая плотность (в 2–3 раза ниже, чем у ТУМ-2) и минимальная теплопроводность делают ТУМ-1 предпочтительным для основных теплоизоляционных слоёв тепловой зоны. Оборотная сторона — невысокая механическая прочность: изделия из ТУМ-1 нельзя применять в нагруженных узлах без дополнительной опоры.

Материал ТУМ-2: коксовая основа, повышенная прочность

В ТУМ-2 в качестве исходного сырья используется мелкодисперсный кокс. Это приводит к более высокой плотности и существенно более высокому пределу прочности — до 10 МПа против 1 МПа у ТУМ-1. Теплопроводность ТУМ-2 заметно выше, однако в ряде конструктивных задач материал оказывается предпочтительным именно из-за механической надёжности.

Технические характеристики ТУМ-2

Параметр	Значение
Плотность	0,60–0,70 г/см³
Предел прочности	6–10 МПа
Теплопроводность при 20 °С	не более 0,4–0,5 Вт/(м·К)
Теплопроводность при 1300 °С	0,9–1,0 Вт/(м·К)
Теплопроводность при 2000 °С	1,4–1,5 Вт/(м·К)
Максимальная рабочая температура	2000 °С

ТУМ-1 и ТУМ-2: сравнение и выбор марки

Оба материала применимы в одних и тех же типах печей, но решают разные конструктивные задачи. В одной тепловой зоне ТУМ-1 и ТУМ-2 нередко используются совместно.

Критерий	ТУМ-1	ТУМ-2
Основа	Углеродные волокна (УУКМ)	Мелкодисперсный кокс
Плотность	0,25–0,40 г/см³	0,60–0,70 г/см³
Теплопроводность при 20 °С	до 0,15–0,25 Вт/(м·К)	до 0,4–0,5 Вт/(м·К)
Предел прочности	0,3–1,0 МПа	6–10 МПа
Приоритетное применение	Основные теплоизоляционные слои	Нагруженные конструктивные узлы

Когда главное — минимизация тепловых потерь при малой нагрузке на изоляцию — выбирают ТУМ-1. Когда изоляционный элемент одновременно несёт механическую нагрузку (опорные элементы, экраны с крепёжными зонами, обечайки с монтажной нагрузкой) — предпочтителен ТУМ-2, несмотря на более высокую теплопроводность.

Применение в высокотемпературных вакуумных печах

ТУМ-1 и ТУМ-2 применяются для изготовления элементов тепловой зоны высокотемпературных вакуумных электропечей и печей с нейтральной (аргон, азот) газовой атмосферой. Типичные конструктивные элементы из этих материалов:

• теплоизоляционные экраны и обечайки горячей зоны;
• цилиндрические кожухи рабочей камеры;
• торцевые крышки и заглушки;
• нагруженные вставки и опорные детали (преимущественно ТУМ-2).

Оба материала химически инертны в углерод-совместимых средах при рабочих температурах, не загрязняют рабочую атмосферу и стабильны при термоциклировании. Применение в окислительных средах и на воздухе при высоких температурах недопустимо — углерод окисляется.

Другие материалы для высокотемпературной графитовой теплоизоляции представлены в разделе Изоляция графитовая.

Подготовка к работе в печах с высокими требованиями к чистоте атмосферы

Если изделие из ТУМ-1 или ТУМ-2 планируется эксплуатировать в печи с повышенными требованиями к чистоте газовой среды (например, ростовые установки, высокотемпературная пайка ответственных сборок), перед вводом в эксплуатацию проводится дополнительная термическая обработка в электровакуумной печи при температуре 2000 °С. Эта операция завершает дегазацию материала: удаляются остаточные летучие компоненты, которые в противном случае загрязняли бы рабочую атмосферу при первых нагревах.

На это следует обратить внимание при первичном вводе оборудования в эксплуатацию: нераскалённые заготовки дают заметные выделения при нагреве, что удлиняет время выхода на рабочий вакуум.

Формы поставки ТУМ-1 и ТУМ-2

Заготовки обеих марок поставляются в двух базовых формах:

• Плиты: длина до 1100 мм, ширина до 1100 мм, толщина до 50 мм;
• Цилиндры: диаметр до 1500 мм, длина до 2000 мм, толщина стенки до 80 мм.

Из заготовок изготавливаются готовые конструктивные элементы тепловых зон в соответствии с чертежами заказчика. Для подбора марки и формата поставки под конкретную установку обратитесь к нашим специалистам.

Смотрите также: Графит УПВ-1Т — углеродный теплоизоляционный материал для вакуумных высокотемпературных установок.