淺析真空爐典型故障維修

江智軒

（昌河飛機工業（集團）有限責任公司，江西景德鎮 333002）

0 引言

所謂真空熱處理是指將金屬工件在1 個大氣壓以下（即負壓下）加熱的金屬熱處理工藝。包括低真空、中等真空、高真空和超高真空，真空熱處理實際也屬于氣氛控制熱處理。真空熱處理可以實現幾乎所有的常規熱處理所能涉及的熱處理工藝，但熱處理質量大大提高。與常規熱處理相比，真空熱處理的同時，可以實現無氧化、無脫碳、無滲碳并有脫脂除氣等作用，從而達到表面光亮凈化的效果，經真空熱處理后的零件使用壽命較一般熱處理也有較大提高。真空爐是技術含量高、系統結構比較復雜的熱加工設備，一旦在加工過程中設備發生故障，則可能直接造成零件報廢。

1 真空爐的典型故障分析

1.1 真空度無法滿足工藝要求

真空度是判斷真空爐設備加工性能的一個重要指標。真空爐的抽真空系統一般使用真空泵進行抽真空，由機械泵與羅茨泵組合使用，部分要求使用高真空的真空爐還配備擴散泵。這些真空泵與管路、閥門配套組成抽真空系統。當設備出現真空度無法滿足工藝要求時，可能原因有2 點：

（1）設備存在泄漏點。根據現場統計，此類問題由爐門密封引起的占80%左右，故應首先檢查爐門密封圈。爐門密封圈是真空爐在正常使用過程中磨損最嚴重的部件之一，查看爐門密封圈是否破損或直接嘗試進行更換，其次應檢查各種饋通、管路、真空泵系統與爐子連接處、儲氣罐到爐子充氣入口等。

（2）機械泵、羅茨泵抽真空性能下降。可能由于長時間運行，傳動皮帶老化松動或泵體內部存在一定的機械磨損，無法達到真空泵出廠要求的抽速及極限真空度。由于真空泵屬于精密專業部件，一般維修人員只能從真空泵運行溫度、油液液位及油液顏色、運行是否存在異響等外部條件大體判斷真空泵是否存在問題。

1.2 真空熱處理后零件變色

對零件進行真空熱處理后，零件出現了不應有的顏色是真空爐的常見故障之一。通過檢查部件的顏色，基本能夠判斷進入爐內的空氣、水和污染物的比例，顏色可能從黃色（問題最?。┑胶谏▎栴}最大），期間還可能有橙色、綠色、淡藍色和深藍色，以下歸納了3 種最常見顏色所反映的問題：

（1）黃色。在使用氬氣時部件變成黃色，表明空氣、燃氣及或二者的混合物存在少量泄漏。泄漏越嚴重，黃色會越深；一旦泄漏嚴重到一定階段，部件就不再呈現黃色，而是變成藍色。

（2）藍色。在使用氬氣時部件變成藍色，表明空氣、燃氣及或二者的混合物存在著嚴重泄漏。在使用氮氣時部件變成藍色，意味著空氣泄漏，少量空氣泄漏時部件變成藍色；隨著泄漏程度加劇，將會逐漸變成藏青色甚至黑色。

（3）綠色。部件變成綠色有多種可能原因，包括：①工藝過程中爐門沒有關嚴，爐膛沒有長時間保持真空狀態；②部件在潮濕的狀態下放入爐內，或使用了潮濕的釬焊合金；③爐膛在高真空條件下達到高溫，造成鉻從部件和爐具中逸出；④水套或換熱器泄漏，水分殘留導致。

1.3 零件加工增碳

在雙室油淬真空爐出現工件增碳現象時，基本是由于加熱熱室的清潔度不高，有大量淬火油隨工件進出爐、料筐污染、送料小車進出而帶入熱室，殘留在熱室冷壁上，加熱時形成揮發性還原氣氛，對工件增碳。解決此問題的最好方法是定期使用丙酮、三氯乙烯等清洗溶劑清潔熱室爐膛、料筐、進出送料小車，將表面的淬火油全部清洗干凈。

1.4 溫度均勻性TUS 與系統精度SAT 測試異常

對于熱處理設備，TUS 與SAT 是熱處理設備需要定期進行檢測的核心指標，影響TUS 和SAT 出現不合格或出現波動的可能因素有以下7 點：①補償導線、熱電偶精度差，接插件接觸不良，工藝熱電偶選項不正確（分度號、直徑）等；②工藝熱電偶（測試熱電偶）沒有空間定位裝置，在爐膛高溫條件下熱電偶變軟、彎曲，導致控溫點位置無法固定；③工藝熱電偶、測試熱電偶和現場測試儀表的校準出現問題；④控溫儀表的控制參數不恰當（PID 參數、輸出功率等），工藝儀表的選型不正確，無法實現準確控制等；⑤沒有查明具體原因的情況下隨意對工藝儀表進行補償；⑥真空爐檢測饋通裝置精度缺失、損壞；⑦爐膛保溫層損壞，保溫效果不佳。

2 真空爐的預防性維護

設備的預防性維護是保證設備穩定運行、減少設備故障率的重要舉措，針對真空爐其獨有加工特性及典型故障制定預防性維護內容，包括：①檢查爐門O 形密封圈是否清潔和損壞，必要時，清洗并重新涂抹真空密封脂，如果嚴重變形或者損壞則需要更換；②真空爐所有真空泵應定期檢查其油液位、油液顏色及運行噪聲，按照真空泵要求及時添加油液或更換，定期檢查其傳動皮帶是否存在老化、開裂等跡象，并進行氣鎮排水、更換濾芯等工作；③對主加熱室進行泄漏（壓升率）測試，在測試前爐子應處于干凈、干燥、空載及除過氣的狀態，以便及時掌握爐子泄漏情況，進行預防性維修；④檢查加熱區的絕緣及加熱元件是否有老化、損壞等跡象，以及連接是否牢靠安全；⑤定期將工藝儀表、工藝熱電偶送計量單位進行檢測校準；⑥進行其他常規性的電氣、機械部件檢查。

3 總結

真空熱處理設備作為復雜的機電一體化產品，其故障維修工作內容較多，工作難度較大，特別是出現真空泄漏問題及加工產品質量問題，往往需要專業化的技術維修人員仔細排查故障點，更重要的是在處理故障的同時思考故障背后的原因，努力做好設備預防性維修工作。