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真空热处理设备

    真空热处理即真空技术与热处理两个专业相结合的综合技术,是指热处理工艺的全部和部分在真空状态下进行的。我国将真空划分为低、中、高和超高真空。目前大多数真空热处理炉的工作真空度在1.33~1.33×10ˉ³Pa。
 
    真空热处理几乎可实现全部热处理工艺,如淬火、退火、回火、渗碳、氮化,在淬火工艺中可实现气淬、油淬、硝盐淬火、水淬等,还可以进行真空钎焊、烧结、表面处理等。真空热处理炉热效率高,可实现快速升温和降温,可实现无氧化、无脱碳、无渗碳,可去掉工件表面的磷屑,并有脱脂除气等作用,从而达到表面光亮净化的效果。一般来说,被处理的工件在炉内加热缓慢,内热温差较小,热应力小,因而变形小。产品合格率高。可降低成本,有除气作用,从而提高了工作的机械性能和使用寿命。工作环境好,操作安全,没有污染和公害。被处理的工件没有氢脆危险,对钛材和难熔金属壳防止表面氢脆,真空热处理工艺的稳定性和重复性好。这一系列的优点,开发真空热处理设备和工艺被越来越重视和应用越来越广。


    一般金属材料在空气炉中加热,由于空气中存在氧气、水蒸气、二氧化碳等氧化性气体,这些气体与金属发生氧化作用易使被加热的金属表面产生氧化膜或氧化皮,完全失去原有的金属光泽。同时这些气体还要与金属中的碳发生反应,使其表面脱碳。如果炉中含有一氧化碳或甲烷气体,还会使金属表面增碳。对于化学性质非常活泼的Ti、Zr以及难溶金属W、Mo、Nb、Ta等,在空气炉中加热,除了要生成氧化物、氢化物、氮化物外,还要吸收这些气体并向金属内部扩散,使金属材料的性能严重恶化。这些氧化、脱碳、增碳、吸气甚至产生腐蚀等弊病,在可控气氛炉或盐浴炉中加热,有时也难以避免。为解决这一问题,通常的做法是在工件热处理前留有加工余量,热处理后在加工去掉氧化、脱碳层等。

 

    真空热处理炉的安全操作

    1、真空热处理炉是近年来得到较大发展的先进热处理设备,工件是在超低气压的空间里进行加热和冷却的。它具有质量好、节能、安全和污染少等优点。
    2、真空炉的发热体用低压电,但电源电压仍为380V,操作时仍需要安全用电。
    3、真空炉制造时,应确保不漏气、不漏水。真空炉炉体和炉盖等的密封是用橡胶件,因此需要用水隔层进行冷却。若水漏到炉膛里时,炉膛温度很高,会引起爆炸。真空炉处理的工件,应清洗净表面油污,同时避免淬火油槽的油蒸气进入炉膛。这些油蒸气和空气混合后将形成爆炸气氛,一旦有明火或通电时就会产生爆炸。所以真空炉装料后应关闭炉门,将炉膛抽成真空后,方可通电加热。

 

真空热处理炉的特点
(1)水冷装置,真空热处理炉的炉壳、炉盖、电热元件导别处置(水冷电极)、中间真空隔热门等部件,均在真空、受热状态下工作。在这种极为不利的条件下工作,必须保证各部件的结构不变形、不损坏,真空密封圈不过热、不烧毁。因此,各部件应该根据不同的情况设置水冷装置,以保证真空热处理炉能够正常运行并有足够的使用寿命。

(2)采用低电压大电流:在真空容器内,当真空空度为几托一lxlo-1托的范围内时,真空容器内的通电导体在较高的电压下,会产生辉光放电现象。在真空热处理炉内,严重的会产生弧光放电,烧毁电热元件、隔热层等,造成重大事故和损失。因此,真空热处理炉的电热元件的工作电压,一般都不超过80一100伏。同时在电热元件结构设计时要采取有效措施,如尽量避免有尖端的部件,电极间的间距不能太小窄,以防止辉光放电或者弧光放电的发生。

(3)大部分加热与隔热材料只能在真空状态下使用:真空热处理炉的加热与隔热衬料是在真空与高温下工作的,因而对这些材料提出了耐高温,蒸汽压低,辐射效果好,导热系数小等要求。对抗氧化性能要求不高。所以,真空热处理炉广泛采用了钽、钨、钼和石墨等作加热与隔热构料。这些材料在大气状态下极易氧化,因此,常规热处理炉不能采用这些加热与隔热材料。

(4)严格的真空密封:众历周知,金属零件进行真空热处理均在密闭的真空炉内进行,因此,获得和维持炉子原定的漏气率,保证真空炉的工作真空度,对确保零件真空热处理的质量有着非常重要的意义。所以真空热处理炉的一个关键问题,就是要有可靠的真空密封结构。为了保证真空炉的真空性能,在真空热处理炉结构设计中必须道循一个基本原则,就是炉体要采用气密焊接,同时在炉体上尽量少开或者不开孔,少采用或者避免采用动密封结构,以尽量减少真空泄漏的机会。安装在真空炉体上的部件、附件等如水冷电极、热电偶导出装置也都必须设计密封结构。

     自动化程度高:真空热处理炉的自动化程度之所以较高,是因为金属工件的加热、冷却等操作,需要十几个甚至几十个动作来完成。这些动作内在真空热处理炉内进行,操作人员无法接近。同时,有些动作如加热保温结束后,金属工件进行淬火工序须六个动作并且要在15秒钟以内完成。在这样迅速的条件来完成许多动作,是很容易造成操作人员的紧张而构成误操作。因此,只有较高的目动化才能准确、及时按程序协调动。

 

  
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