Published on 9/6/2018
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真空炉购买指南:10大注意事项#2

真空炉购买指南:10大注意事项#2

购买真空炉时您是否有清晰的思路?
回答当然是肯定的,而这显然是一个非常复杂的主题,我们将通过逐点论证予以阐释。
前面的文章中,我们了解到有助于实现和完善真空炉功能的一些因素,包括长期以来已经较为固定的三项因素。在此基础上,近年来有另外三项因素变得越来越热门。列示如下:

  • 焊接点
  • 泵浦和真空测量系统
  • 泄漏检测。
  • 材料
  • 密封元件
  • 组件:法兰、阀门、紧固等。

今天我将完成对购买新真空炉10大评估因素的讨论。
我将阐述以下内容:

  • 传热
  • 电阻
  • 关机
  • 自动化。

传热

高真空炉活动的核心集中在两个部分:一个水冷双壁真空密封室{2},和一个低导电性材料的绝缘热室(石墨晶片),用于放置电阻器和待处理的装载物。

真空热处理炉的运行提供了两种可能的真空级别:

  • 无部分气体
  • 有部分气体。

第一种情况中,分子从热区向冷区运动,在自由分子传导状态下发生传热:在较为极端的工作条件下,交换能量的值接近0.025千瓦/平米(因此确实可以忽略不计)。在过渡状态交换的热量也可以忽略不计,粘性场中的传热(0.08千瓦/平方厘米)也是如此。可以推断,在高真空炉中,无论压力值(真空度)如何,热传导交换的能量实际上为零。

如果部分气体辐照引起热交换,数值便会截然不同。在此,我还考虑了最困难的工作条件:实现的值为3/4千瓦/平米。实践证实了这一科学数据,揭示了稳态系统热均匀性的一个重要方面:从腔室泄露的热量
这一系统中某些组成部分的运行不符合我们的意图,不能实现完美运行。我想要谈谈由装载物支撑和/或辐射气流所造成的热损失,但最重要的是由馈电所产生的热量损失。
馈电采用连接到水冷铜压板上的大截面石墨棒:有三到四个,这些也是热室内最冷的区域之一。此外,负载支撑点是势能逃逸载体,我们一般会通过在石墨部分和钢壳之间插入低电导率耐火材料(氧化铝垫)来避免这种情况。在某些情况下,我们会通过计算通电底座附近较高的比能加热区而进行添加。

电阻器

现在我将探讨近年来经历了重大改进的另一项真空炉元素。我指的是电阻器,具体而言,是其供应链(静态转换器、变压器、棒材等)的大小。事实上,如果必须要迅速达到加热元件的设定温度,那么其大小也必须允许在最短时间内达到炉料的设定温度,与处理件的几何形状和排列相适应。目前的趋势是采用向电阻供电的方法,其功率约为系统在最高温度(1270°C)全功率条件下耗散功率的4倍

电阻表面在低温处理条件下(例如,“仅”800℃的奥氏体化温度)对加速过程也起着重要作用,在这种情况下辐照所能提供的功率始终较低。
电阻器的位置也同样极其重要:今天我们已经可以确定在卧式炉中,如果炉料包括多个处理件,那么最佳加热方式是将加热元件放置在炉子的上、下表面。通过这种布置方式,可让放置在炉料外围及中央的处理件得到相似的热循环。

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关机

关闭真空炉的过程中,气体流动至关重要。
让所有工件获得相同的热历程是真空炉设计者的主要关注点之一:为此,我们认真研究了气体中炉料硬化阶段的启动过程。

这一流程由哪些部分构成?

起初,压力气体被引入容器中,在达到设定压力时电阻器关闭,气体在低温下通过一个大型的高扬程叶轮再循环。循环的气体吸收热量,然后沿气体通路传递到热交换器。气体路径很重要,因为这一路径必须流过炉料,以使体积最小、位置最靠内的处理件也可得到冷却。
在设计真空热处理系统时,必须避免使用让气体绕过炉料或只接触外部表面的几何形解决方案:穿过炉料的气体流体线不得具备与加工件垂直的速度分量。

应注意哪些方面?

气体流段必须具有与处理件篮相同的尺寸。气体的最佳通道是从底部到顶部的路径,因为这实现了与处理件错位相一致的气流分布,与在单一表面的气体流相同。否则的话,自上而下的路径会造成流动规律性被较高位置的处理件所干扰,导致在下面的部件发生所谓的“伞效应”。
在真空热处理炉中,在任何情况下热室内均必须避免具有轴向和中心几何形状的气体通道:实际上,这些处理件往往会呈现不同的温度,这一过程受控很差,并有可能让这些部件本身发生重大变形。

作为唯一的替代方案我建议进行气流分离:顶部和底部的现代化喷射器解决了在大件处理件上快速硬化或重叠堆放处理件篮的问题。

自动化

现在,我将阐述真空处理技术充满活力的核心部分:这一系统的现代化特性首先在于这一循环实现了完全自动化。
高真空炉经过设计和组装之后就可以作为一个工作中心来管理:对操作员在这一过程中的主动参与不作预先设置,同时也并无必要。

微处理器编程的准确性和安全性极高,保证了循环的可重复性并确保自动顺序检查得以启动。
这些工艺控制对真空热处理炉的不同活动状态进行诊断。一系列指标可显示重大故障或损害情形。该系统能够在遇到以下异常事件时自动设置为安全条件:

  • 能量不足
  • 水不足
  • 真空不足
  • 缺少气体,等。

在很短的一段时间里,真空炉运行所需的管理和监管就变得越来越少:这对公司来说是一个很大的优势,因为该系统即使在晚上也能运行,带来最大的经济效益。短短几年间,真空技术发生了跨时代的飞跃。此外,加压除了让更加“困难”材料的热处理成为可能,还能以较低温度大大减少冷却时间。

结论

在这篇有关真空热处理炉关键元素介绍的最后一部分,我为您提供了关于其基本特性的一些回顾,设想了您可能会提出的问题,这可能有助于您与设计师的交流以及报价洽询。在对各方面都给予充分考虑后才可能获得最佳的运行结果。
专家们会发现您是一位准备充分、了解情况的对话者,而这是开启成功协作的最佳条件。

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