真空燒結(jié)爐的技術(shù)改進(jìn)

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摘要：文章首先對真空燒結(jié)爐的組成系統(tǒng)進(jìn)行探討，并介紹了各個系統(tǒng)在使用階段所發(fā)揮的功能。其次重點(diǎn)探討真空燒結(jié)爐的改進(jìn)方案，針對技術(shù)改進(jìn)方面來進(jìn)行，從各個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)與技術(shù)方法創(chuàng)新方面來探討。促進(jìn)真空燒結(jié)爐的使用效率不斷提升，提高穩(wěn)定性及安全性。

關(guān)鍵詞：真空燒結(jié)爐；技術(shù)改進(jìn)；改進(jìn)方案

一、真空燒結(jié)爐的組成系統(tǒng)

真空燒結(jié)爐是在真空環(huán)境中對被加熱物品進(jìn)行保護(hù)性燒結(jié)的爐子，其加熱方式比較多，如電阻加熱、感應(yīng)加熱、微波加熱等。真空燒結(jié)爐一般由加熱系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)及爐體五大系統(tǒng)組成。加熱系統(tǒng)是為真空燒結(jié)爐提供加熱升溫及保溫功能的系統(tǒng)，由外部電源、電極、加熱器、加熱室等加熱部件及保溫部件組成。真空系統(tǒng)是提供爐內(nèi)真空環(huán)境，保證爐內(nèi)真空度要求的系統(tǒng)，主要是由真空閥門、真空機(jī)組、連接導(dǎo)管、電氣控制系統(tǒng)及其它真空元件構(gòu)成。測控系統(tǒng)是監(jiān)控爐內(nèi)溫度、氣氛等環(huán)境并作出反饋的系統(tǒng)，使真空燒結(jié)爐達(dá)到半自動化生產(chǎn)。冷卻系統(tǒng)是為真空燒結(jié)爐提供加速冷卻的系統(tǒng)，可大大提高真空爐使用效率并提高爐子使用壽命。爐體是聯(lián)接各大系統(tǒng)并容納加熱室提供真空密封環(huán)境的主體。傳統(tǒng)的真空燒結(jié)爐存在使用效率低、損耗嚴(yán)重的現(xiàn)象，引發(fā)此類問題的主要原因是設(shè)計所用的技術(shù)方法不合理，要針對設(shè)計環(huán)節(jié)采取預(yù)防控制措施。下面文章將以電阻加熱式真空燒結(jié)爐為例，針對各系統(tǒng)部件改進(jìn)所用的技術(shù)方法進(jìn)行具體的探討，幫助實(shí)現(xiàn)更高效、更穩(wěn)定的燒結(jié)處理。

二、改進(jìn)方案

1、電極結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

電極是加熱系統(tǒng)的重要組成部分，是真空爐連接爐內(nèi)發(fā)熱組件的端口，是連接爐外電源與爐內(nèi)發(fā)熱元件的關(guān)鍵部件[1]。電極裝置的設(shè)計階段不僅對密封性有很高要求，而且隨著工件隊真空燒結(jié)爐工作溫度要求的提高，對其使用溫度也相應(yīng)的提高。現(xiàn)有電極已經(jīng)通過在設(shè)計階段增加冷卻水循環(huán)系統(tǒng)來降低電極的工作溫度，但由于復(fù)雜的水路循環(huán)，多處的焊接方式連接很容易導(dǎo)致漏水的情況發(fā)生，在高溫真空環(huán)境下，漏水會使工件及真空爐各個系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害。所以，設(shè)計時盡量減少采用焊接方式連接，可以采用更換電極塊材料的方式改進(jìn)電極使用性能，采用耐高溫、低電阻、電阻率隨溫度變化小的材料代替現(xiàn)有銅制電極塊，而冷卻水只流經(jīng)腔壁較厚的電極身，從而大大降低漏水的可能性，并保證了電極的使用溫度。

此外，電極裝置中所使用的密封圈長時間處于高溫環(huán)境使用很容易老化、損壞，要規(guī)定至少3個月進(jìn)行一次更換，達(dá)到更理想的使用效果。

2、熱電偶結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

采用熱電偶測量真空爐內(nèi)溫度是真空爐測溫的主要方式之一，能夠準(zhǔn)確快速測量真空爐爐內(nèi)加熱時溫度。由于真空爐隊密封性有一定要求，而熱偶的安裝需要在爐體上開孔，因此對熱偶也提出了密封性能的要求，熱電偶密封性能的好壞直接關(guān)系到真空爐能否達(dá)到指標(biāo)要求。如果真空燒結(jié)爐使用現(xiàn)有工業(yè)熱電偶測溫，一旦保護(hù)管受損，將使真空爐連接大氣，破壞其密封性，使工件氧化，甚至損壞爐內(nèi)加熱裝置[2]。所以在設(shè)計階段，可以添加檢測保護(hù)裝置來確保熱電偶在真空爐上的使用。具體實(shí)施可以在爐體與熱電偶之間增加氣氛倉，向氣氛倉內(nèi)通入一定壓力的保護(hù)氣，并接入壓力表來檢測氣氛倉內(nèi)壓力，通過觀察壓力表讀數(shù)來直觀的檢測熱電偶是否受損。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是不僅可保證熱偶的工作環(huán)境，提高使用壽命，重要的是即使保護(hù)管在使用過程中產(chǎn)生損壞也不會影響本爐次的測溫效果及爐內(nèi)工件的正常生產(chǎn)，大大提高了熱電偶在真空爐上使用的安全性。

與此同時在工作使用期間，要制定合理的檢修檢修間隔時間，觀察在投入使用后可能會遇到的風(fēng)險隱患因素，確保真空環(huán)境的穩(wěn)定性。

3、水冷系統(tǒng)的改進(jìn)

水冷系統(tǒng)是真空燒結(jié)爐的主要冷卻降溫方式之一，主要是對爐殼、爐門、電極和真空泵等部件進(jìn)行冷卻。工作時須向上述部件提供足夠流量的冷卻水，否則熱量聚集會使各部件工作溫度持續(xù)升高，這會在很短的時間內(nèi)使各橡膠密封圈因老化、變形而失去密封作用[3]，影響真空爐的使用。同時，應(yīng)告知真空爐使用人員不能使用硬度過高的冷卻水，硬度高的水在流經(jīng)冷卻部件時遇到高溫會分解出碳酸鹽附在管壁，導(dǎo)致冷卻水管有效內(nèi)徑減小甚至堵塞冷卻水管，降低冷卻水的流量[3]。

為避免真空爐在工作時產(chǎn)生上述水流減小、斷水的情況，在設(shè)計時要盡量考慮周全。本文從進(jìn)水系統(tǒng)和排水系統(tǒng)兩方面分別考慮。在進(jìn)水系統(tǒng)方面設(shè)置總進(jìn)水閥門，在總進(jìn)水管上安裝電接點(diǎn)壓力表來監(jiān)測水壓，并在所有分流的管路上安設(shè)水量調(diào)節(jié)閥門。另一方面在排水系統(tǒng)部分采用開式水箱，這種結(jié)構(gòu)能夠降低各分流管路的排水壓力，從而保證各分支排水流暢，并且能夠直觀的觀察到各支路的水流情況。另外，在較大的冷卻部件上，在不影響真空密封性的情況下可設(shè)置清淤裝置以便于清理水垢。在生產(chǎn)資金充足的情況下，也可以在水冷電極、換熱器等關(guān)鍵部件設(shè)置進(jìn)口流量開關(guān)以實(shí)現(xiàn)斷水報警及其它聯(lián)鎖控制[4]，從而更直觀的監(jiān)測水路工作狀態(tài)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定。

當(dāng)然，定期使用特種化學(xué)清洗劑清洗冷卻水系統(tǒng)是確保冷卻水管路通暢最有效的方法。

4、爐門鎖緊結(jié)構(gòu)的改進(jìn)

爐門鎖緊結(jié)構(gòu)是密封爐體最主要的部件，很容易出現(xiàn)密封問題。原有的爪式手輪鎖緊方式僅僅通過在爐門的四個點(diǎn)位進(jìn)行鎖緊，并且是通過人工操作的方式進(jìn)行，很容易出現(xiàn)操作失誤，嚴(yán)重的將引發(fā)安全隱患。現(xiàn)在在設(shè)計時可采用鎖緊圈與爐門多齒嚙合的形式來改進(jìn)上述問題。通過氣缸的往復(fù)動作控制鎖緊圈在一定角度內(nèi)往復(fù)旋轉(zhuǎn)，使鎖緊圈上均布的齒與爐門上均布的齒產(chǎn)生交錯、嚙合來執(zhí)行爐門的開啟和鎖緊。這種多線性的均勻受力分布大大提高了了爐門的密封性能，采用氣動方式控制實(shí)現(xiàn)了半自動化操作，并且可以設(shè)定程序在爐內(nèi)溫度降低到安全溫度前禁止執(zhí)行爐門開啟動作，提高了真空爐使用的穩(wěn)定性與安全性。

結(jié)語：

隨著真空燒結(jié)爐各系統(tǒng)的優(yōu)化改進(jìn)，使設(shè)備性能更加穩(wěn)定，技術(shù)指標(biāo)提高，從而可保證產(chǎn)品的質(zhì)量，對完善、發(fā)展真空燒結(jié)工藝有著重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]高溫真空爐水冷電極 專利號ZL2015 2 0844057.X（引用格式請予以修正）

[2] 真空爐熱電偶測溫裝置 專利號ZL 2015 2 0845027.0（引用格式請予以修正）

[3]邱秀金，楊勇軍，胡銀剛，姜宏偉.雙爐體真空燒結(jié)爐報警系統(tǒng)設(shè)計[J].真空，2011（09）.

[4]曹彥祥.大型真空電阻爐的研制.[J].真空，2008（05）.