真空熱處理爐的工作原理
來源：康沃真空 | 發布時間：2023-06-23 |
真空熱處理即真空技術與熱處理兩個專業相結合的綜合技術，是指熱處理工藝的全部和部分在真空狀態下進行的。真空熱處理爐熱效率高，可實現快速升溫和降溫，可實現無氧化、無脫碳、無滲碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脫脂除氣等作用，從而達到表面光亮凈化的效果。
真空熱處理即真空技術與熱處理兩個專業相結合的綜合技術，是指熱處理工藝的全部和部分在真空狀態下進行的。我國將真空劃分為低、中、高和超高真空。目前大多數真空熱處理爐的工作真空度在1.33~1.33×10ˉ3Pa。真空熱處理幾乎可實現全部熱處理工藝，如淬火、退火、回火、滲碳、氮化，在淬火工藝中可實現氣淬、油淬、硝鹽淬火、水淬等，還可以進行真空釬焊、燒結、表面處理等。真空熱處理爐熱效率高，可實現快速升溫和降溫，可實現無氧化、無脫碳、無滲碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脫脂除氣等作用，從而達到表面光亮凈化的效果。一般來說，被處理的工件在爐內加熱緩慢，內熱溫差較小，熱應力小，因而變形小。產品合格率高。可降低成本，有除氣作用，從而提高了工作的機械性能和使用壽命。工作環境好，操作安全，沒有污染和公害。被處理的工件沒有氫脆危險，對鈦材和難熔金屬殼防止表面氫脆，真空熱處理工藝的穩定性和重復性好。這一系列的優點，開發真空熱處理設備和工藝被越來越重視和應用越來越廣。
一般金屬材料在空氣爐中加熱，由于空氣中存在氧氣、水蒸氣、二氧化碳等氧化性氣體，這些氣體與金屬發生氧化作用易使被加熱的金屬表面產生氧化膜或氧化皮，完全失去原有的金屬光澤。同時這些氣體還要與金屬中的碳發生反應，使其表面脫碳。如果爐中含有一氧化碳或甲烷氣體，還會使金屬表面增碳。對于化學性質非常活潑的Ti、Zr以及難溶金屬W、Mo、Nb、Ta等，在空氣爐中加熱，除了要生成氧化物、氫化物、氮化物外，還要吸收這些氣體并向金屬內部擴散，使金屬材料的性能嚴重惡化。這些氧化、脫碳、增碳、吸氣甚至產生腐蝕等弊病，在可控氣氛爐或鹽浴爐中加熱，有時也難以避免。為解決這一問題，通常的做法是在工件熱處理前留有加工余量，熱處理后在加工去掉氧化、脫碳層等。
真空熱處理爐特點
(1)水冷裝置，真空熱處理爐的爐殼、爐蓋、電熱元件導別處置(水冷電極)、中間真空隔熱門等部件，均在真空、受熱狀態下工作。在這種極為不利的條件下工作，必須保證各部件的結構不變形、不損壞，真空密封圈不過熱、不燒毀。因此，各部件應該根據不同的情況設置水冷裝置，以保證真空熱處理爐能夠正常運行并有足夠的使用壽命。
(2)采用低電壓大電流：在真空容器內，當真空空度為幾托一lxlo-1托的范圍內時，真空容器內的通電導體在較高的電壓下，會產生輝光放電現象。在真空熱處理爐內，嚴重的會產生弧光放電，燒毀電熱元件、隔熱層等，造成重大事故和損失。因此，真空熱處理爐的電熱元件的工作電壓，一般都不超過80一100伏。同時在電熱元件結構設計時要采取有效措施，如盡量避免有尖端的部件，電極間的間距不能太小窄，以防止輝光放電或者弧光放電的發生。
(3)大部分加熱與隔熱材料只能在真空狀態下使用：真空熱處理爐的加熱與隔熱襯料是在真空與高溫下工作的，因而對這些材料提出了耐高溫，蒸汽壓低，輻射效果好，導熱系數小等要求。對抗氧化性能要求不高。所以，真空熱處理爐廣泛采用了鉭、鎢、鉬和石墨等作加熱與隔熱構料。這些材料在大氣狀態下極易氧化，因此，常規熱處理爐不能采用這些加熱與隔熱材料。
(4)嚴格的真空密封：眾所周知，金屬零件進行真空熱處理均在密閉的真空爐內進行，因此，獲得和維持爐子原定的漏氣率，保證真空爐的工作真空度，對確保零件真空熱處理的質量有著非常重要的意義。所以真空熱處理爐的一個關鍵問題，就是要有可靠的真空密封結構。為了保證真空爐的真空性能，在真空熱處理爐結構設計中必須遵循一個基本原則，就是爐體要采用氣密焊接，同時在爐體上盡量少開或者不開孔，少采用或者避免采用動密封結構，以盡量減少真空泄漏的機會。安裝在真空爐體上的部件、附件等如水冷電極、熱電偶導出裝置也都必須設計密封結構。
(5)自動化程度高：真空熱處理爐的自動化程度之所以較高，是因為金屬工件的加熱、冷卻等操作，需要十幾個甚至幾十個動作來完成。這些動作在真空熱處理爐內進行，操作人員無法接近。同時，有些動作如加熱保溫結束后，金屬工件進行淬火工序須六個動作并且要在15秒鐘以內完成。在這樣迅速的條件來完成許多動作，是很容易造成操作人員的緊張而構成誤操作。因此，只有較高的自動化才能準確、及時按程序協調動。
