真空炉购买指南:10大注意事项#1

真空炉购买指南:10大注意事项#1

卓越并且合适的设备可以对您公司的生产起到决定性作用。真空技术在过去几年中发展成熟,让我们看到合理的初始投资能在短时间内带来切实的成果。
在前一篇文章 《我是否真的需要真空炉?》中,我们分析了企业应该出于哪些原因而装备真空炉
因此,如果现在我们已经明确地了解“为什么”要装备真空炉,那么在本篇和接下来的文章中我们将探讨装备“什么样”的真空炉。我们将了解真空系统熔炉动力学的10大评估元素:了解了这些内容后,您进行有关真空热处理的选择时就一定会容易得多。

真空技术与最先进研究领域中的创新应用联系得越来越紧密:这方面的例子包括加速器、同步加速器光束和高密度等离子体。长期以来,工业流程一直利用真空技术来提高结果的准确性并对工艺进行优化。同时还有微电子光电子超导电性的机理,以及在冶金、航空和航天领域中的应用。真空技术是建立在一些基本知识之上的技术。不管最终运用于什么用途,这些基本知识对于实现所期望的最佳结果都是必不可少的:我指的是在截然不同的工厂中采用由组件、测量和实用规则所组成的同一个标准化系统。这些都是基本概念,对其有一个总体性的清晰了解将对您的后续行动大有帮助,而且最重要的是,能对您仔细挑选下一个真空热处理炉大有裨益。

开发真空炉最初的目的是为获得更好的灭火压力,以扩大可处理材料的范围和减少循环时间:这重新定义了真空技术的概念,为采用不同部件创造了条件。今天,我们并不难找出现代化热处理厂与传统真空系统之间的区别因素。
不过,本文中还是会作逐步介绍。我将带您快速了解三个一直保持不变的基本方面:

  • 焊接
  • 泵浦和真空测量系统
  • 泄漏检测。

第一部分将在介绍真空热处理的其他三个关键因素后结束。真空热处理技术在最近几年取得了重大进展,这首先要归功于航空部门的精密研究。我将介绍以下因素:

  • 材料
  • 密封元件
  • 组件:法兰、阀门、紧固等。

焊接点

在真空炉制造中,焊缝是最简单的接合点,因为它需遵循使用情况和确切规则的明文规定(见CEN、ASME等表格)。建立这些规则是因为存在着接合的潜在危险:为此,规则编定要求焊缝需简单并在一侧完成,而在相对表面则允许分段焊接。这防止了很难发现的微裂纹的形成。

然后您需要问自己:在真空热处理炉的设计阶段应该考虑什么?

首先,焊缝不会产生变形或严重的张力状态,这要通过创建必要的排解来防止。然后要考虑的是接合部分的厚度需具备相同的数量级。最后,必须提供更多材料以实现接合,而无需过多的填充材料,避免任何过热情形。

泵浦和真空测量系统

真空炉必须装配泵浦系统,这对于使系统达到热处理所要求的最终真空状态发挥着至关重要的作用。
但真空热处理炉总体来说是一个清洁的系统,具备妥善除气的表面并且无需排除大量水蒸气。如果待处理部件事先经过仔细清洗,则在扩散泵或旋转压力机的油中可能产生沉淀物或悬浮物的微量凝结物将非常少。考虑到循环时间(相较于金属化器的周期来说比较长),由于采用了这一预防措施,泵设备的尺寸可以大大减少。

对于不同的真空等级,真空测量头都是:

  • 带机械指示的隔膜压力计
  • 导热系数测量头(热交叉和皮拉尼型)
  • 冷阴极电离头(彭宁)。

关于粗抽泵的话题,请看高真空炉粗抽泵新手指南一文。

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泄漏

一直以来,真空热处理过程中系统退化和生产不足的主要原因都可追溯到运行过程中产生的泄漏。事实上,由于密封弹性体的老化(这是由于动态密封的磨损或冷却水流量减少而导致的过热)而会发生泄漏情况:仪表必须能够及时报告,必须由操作人员给予足够重视来进行解读。
如果这方面的管理较为复杂,则必须预先进行大量工作,以确保现有设备不会受到通常由以下原因造成的损失:

  • 密封垫的微孔
  • (在“真空室”容器或换热器中)的焊接缺陷
  • 进料介质树脂中的缺陷
  • 静态密封的不连续性
  • 组装不正确
  • 不合标准的设计。

因此,必须在不同的装配阶段和预装配阶段使用高度敏感仪器对绝缘件执行泄漏检测操作。

有关这一主题的更多信息,请参阅维护程序:真空熔炉中的泄漏检测

材料

接下来我要讲一个关键点。项目应考虑的材料是什么? 哪些已经过时?

遵守加压设备标准的义务、使用更高的厚度、强焊接需求和避免高温集中的区域:长期实践已经证明轻合金和不锈钢材料不能满足上述要求。

我将带您通过这一快速概览了解每一部分所需的材料。

在设计和标注容器时,必须考虑灭火循环中与容器壁接触气体的最大工作压力和最高温度。
在建立热室时,必须考虑到绝缘屏上可能出现的开口,因为辐射可能从这些开口处散逸。虽然可能极少发生,但设计师会告诉你,电阻器的三个电源通道是造成开口的原因,而且不应排除由损坏或消耗造成的绝缘子的不规则情况。

该怎么应对?
选择高耐火和高导热钢材。

绝缘屏必须由传热系数极低的硬质石墨纤维晶圆制成。}钼材质现在已不再使用。钼是一种脆性材料,在低温下对氧有很强的亲和力;它的氧化物也有很高的蒸气压。
刚性碳纤维(石墨为其同质异形体)是扶强材和晶片框架的优良材料。为优化航空零件的热处理而进行的一系列试验明确显示:石墨和金属之间没有化学结合:因此,石墨材料优异的电阻性能让人们现在可以使用这种材料而不再使用陶瓷纤维(吸湿性很强,易与水蒸气形成化学键)。
石墨具有平坦和扩展的辐射表面,也是加热元件的基材。唯一需要的预防措施是通过减少部分气体(Hz、氨气等)来避免对石墨的重要消耗。

密封元件

真空热处理炉的密封元件必须能够承受正负压。

我的建议?
仔细研究O形圈密封腔。在从真空到压力的过程中,必须避免垫圈的运动。而且,如果密封表面大到足以承受压力,则应该考虑适合的密封件(例如双唇密封),能够通过元件的一部分适应真空密封要求,并以另一部分满足压力密封。要求可以达到几十公斤/平方厘米的比载荷也经过仔细计算

另外,如果出现以下情形:

  • 旋转轴密封:可能需要改变密封油压,以补偿室内的压降。
  • 保持轴向运动:电机流体由中性气体构成的一个好处是可以避免在指令过程中可能发生的空气冲击。

组件

最后,还有一个常常被低估的元素:组件。我指的是阀门、法兰、夹具、测量头等;所有这些都需经过涂胶以承受来自外部的压力。
不当使用这种部件除了对炉子安装区域内的人员造成严重危险之外,还可能会对高价值的真空技术设施造成不可挽回的损害。
想象一下这样的场景:灾难性事件将在真空炉达到最高温度时发生,挡板打开,内部气体处于加压状态。这足以促使您把这一要素添加到真空炉项目的注意事项列表中。

结论

希望我对这些首要因素的讲解让您感觉清楚明确并有所帮助。但可以收录的内容绝对不止于此,在下一部分,我们将了解在真空炉定制阶段还有哪些应该考虑的事项。
把它作为您自己的列表,您就会成为与设计师对话的最佳人选!

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