螺杆真空泵在热处理炉的应用
访问： / 发布时间：2021-04-16
1 真空热处理的特点
金属和合金在真空内加热时，由于表面会发生物理化学反应，获得了在常规热处理时不能获得的各种效果，诸如，脱气、表面不氧化、不脱碳等，这些效果反映了真空热处理的优越性。
当金属在氧、水蒸气和二氧化碳等氧化性气体中加热时，由于金属对氧具有亲和力而产生氧化物。但是，在真空内加热时，由于氧的分压力低于氧化物的分解压，氧化作用被抑制，达到了无氧化的目的。
1．2、脱脂和脱气作用
（1）、脱脂效果：附着在被处理工件上的油脂属普通脂肪族，是碳、氢、氧化合物，蒸气压较高，在真空中加热时极容易被挥发或分解成氨、二氧化碳和水蒸气等气体，随即被真空泵抽掉，使工件表面净化。
（2）、脱气效果：在固体金属中脱气，是常规热处理难以做到的。一般双原子气体的平均溶解度和周围气体中该气体的分压平方根成正比，当然溶于固体金属内的气体与温度也有密切的关系，当温度提高时，气体的分压也会降低。但在真空条件下，能使气体的分压进一步降低，非常容易达到脱气的目的。
金属内部的脱气，由下列三个过程组成：①金属内部向表面扩散；②气体从金属表面放出；③气体从真空炉中排出。
1．3、真空加热时元素的蒸发
真空热处理时，必须考虑工件材料的蒸气压特性，对蒸发问题予以足够的重视。在真空纯化处理过程中，有些金属元素是希望通过真空蒸发去除掉的，而有些金属元素是不希望被真空蒸发需要保留下来的。所以应该根据工件材料的饱和蒸气压，在加热时，正确选用真空度，以避免出现有用元素的贫化，影响工件的质量，同时还要防止金属元素（钢铁中的Cr、Mn、Ni、Al和有色金属中的Zn、Pb、Cu等）真空蒸发时，引起的真空镀膜现象，免得炉子遭到污染而不能正常工作。
1．4、真空热处理炉的升温和降温特性
由于工件在真空炉内是主要靠高温下的热辐射来加热的，辐射热量的大小与温度的四次方成正比。在低温下，辐射热量小，对流作用很弱，因而加热慢，炉温与工件间的温差大；在高温下，辐射效果好，加热速度快，炉温与工件间的温差小。
在实际生产中，为了保证工件的透热均匀性往往采用预热法，一般均在热处理温度前200℃进行预热，这样，在达到热处理温度后工件的心部温度与炉子指示温度大致相同。另外，达到热处理温度后必须有一定的保温时间，保温时间的长短取决于工件尺寸的大小，工尺寸越大，保温时间越长。
工件在真空炉内的冷却方法，有随炉冷却和气体冷却两种。随炉冷却的特点是高温时冷却速度快，进入低温后冷却速度非常缓慢；而气体冷却的特点是冷却能力比较大，冷却效果好，为了节省气体，往往在真空炉内设有风扇或热交换器，使气体在炉内反复循环使用。
2、高真空热处理炉
高真空热处理炉本炉为单室卧式内热型真空电阻炉。设备主要由水冷式炉体、保温发热体、工件支承体（料台）、真空获得系统、充排气系统、水冷却系统、强制冷却系统、装卸机构、加热系统、操作系统和安全保护系统等部分组成。
真空热处理炉结构图
（2）、保温发热体
保温发热体由不锈钢内胆、高纯石墨多层隔热屏和高纯石墨加热器组成，为工件提供热源和稳定的热场。
（3）、工件支承体（料台）
工件支承体（料台）设在炉体内部的底部，用于支承工作盘，待要处理的工件可直接放在工作盘上。
（4）、真空获得系统
真空获得系统由一台扩散泵、一台罗茨泵和一台螺杆真空泵、一台复合真空仪、一个热偶管和两个电离管等组成。
真空热处理炉真空系统示意图
（5）、充排气系统参见图6，充排气系统由三部分组成，充气机构、排气机构和故障排气机构。
充气机构分三个供给气路，可分别使用氩气（或氮气）、氢气和空气等任意三种气体。排气机构是一个出气路。故障排气机构的作用是在炉内气压过高险情发生时，自动进行安全气体排放。
（6）、水冷却系统
水冷却系统采取水冷却循环方法，由炉壁、水套及管路、手动阀门组成，配备了一套包括上水分配管和下水斗的水冷却系统。
（7）、强制冷却系统
强制冷却系统采取腔体、通道、炉壁风内循环冷却方法，由电机、离心风扇叶轮和导风通道组成。
（8）、装卸机构
装卸机构配备了一个与炉子平行的叉车载入装置，料车导轨安装在设备的前部，料车可自由活动，既能升降，又能在导轨上前后运动。
（9）、加热系统
加热系统由一台数字智能形温度控制器、一个加热功率单相晶闸管交流调压电路、一台功率变压器和一个测温热电偶组成。
（10）、控制系统
以PLC为基本控制单元，实现动作控制、工艺曲线的自动控制、监控设备运行状态、报警保护等功能。
（11）、安全保护系统
安全保护系统主要有气压超限保护、水温超限保护、断水保护和断电保护等。