真空(kong)爐是壹種通(tong)過(guo)抽除爐內空氣(qi)形(xing)成負(fu)壓(ya)環境,利(li)用(yong)電(dian)熱元(yuan)件或感應(ying)加熱對物料(liao)進行(xing)高溫處(chu)理(li)的(de)設備,廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)於(yu)金(jin)屬材料(liao)退火、燒結、釬焊(han)、熱處(chu)理(li)及半導(dao)體(ti)工(gong)藝等領域(yu)。其核心(xin)工作(zuo)原(yuan)理(li)包含(han)以下(xia)關鍵環節:
1. 加熱系(xi)統(tong)
真空(kong)爐的(de)加熱方(fang)式可(ke)分(fen)為(wei)電阻加熱和感應(ying)加熱兩(liang)類。電(dian)阻加熱通(tong)過(guo)石墨(mo)、鉬(mu)絲等耐(nai)高溫材料(liao)制(zhi)成的(de)發(fa)熱體(ti),將電能轉(zhuan)化(hua)為(wei)熱能;感應(ying)加熱則(ze)利用(yong)電(dian)磁(ci)渦流原理(li)直接(jie)對金(jin)屬工件加熱。加熱過(guo)程中(zhong),爐膛溫度可(ke)升(sheng)至數千攝(she)氏(shi)度(du)(如(ru)石(shi)墨(mo)加熱爐最高可達(da)3000℃),滿(man)足(zu)不(bu)同(tong)材料(liao)的(de)工藝需求。
2. 真空系(xi)統(tong)
真空(kong)環境是(shi)真空(kong)爐的(de)核心(xin)特征(zheng)。通(tong)過(guo)機械(xie)泵(beng)、分(fen)子(zi)泵(beng)等真(zhen)空泵(beng)組,將爐內氣(qi)壓(ya)降至10⁻³至10⁻⁵ Pa級別(bie),有效避(bi)免(mian)材(cai)料(liao)在高溫下與氧(yang)氣(qi)、水(shui)蒸(zheng)氣(qi)等(deng)發(fa)生氧(yang)化(hua)反應(ying)。對於(yu)特(te)殊工(gong)藝(如(ru)鈦(tai)合(he)金(jin)燒(shao)結),還(hai)需充入高純氬氣(qi)等(deng)惰(duo)性(xing)氣(qi)體(ti)作(zuo)為(wei)保護(hu)氣(qi)氛(fen)。
3. 溫度(du)控制(zhi)
采用(yong)熱(re)電偶(ou)或(huo)紅(hong)外(wai)測(ce)溫儀(yi)實時(shi)監(jian)測(ce)爐溫,並通(tong)過(guo)PID控制(zhi)器調(tiao)節加熱功(gong)率。均(jun)勻分(fen)布(bu)於(yu)爐膛的(de)加熱元(yuan)件和循環風系(xi)統(tong)(部分(fen)型(xing)號)確(que)保溫(wen)度均(jun)勻性(xing),誤(wu)差(cha)通(tong)常(chang)控制(zhi)在±5℃以(yi)內(nei)。
4. 冷卻(que)系(xi)統(tong)
處(chu)理(li)完(wan)成後(hou),爐體(ti)需快速(su)降(jiang)溫(wen)。部(bu)分(fen)真(zhen)空爐配(pei)備水(shui)冷或(huo)氣(qi)冷(leng)系統(tong),通(tong)過(guo)惰(duo)性(xing)氣(qi)體(ti)循環加速(su)冷(leng)卻(que),避(bi)免(mian)材(cai)料(liao)因緩慢(man)冷(leng)卻導(dao)致晶(jing)粒(li)粗(cu)大(da)或應(ying)力(li)殘(can)留。
真空(kong)爐的(de)養護(hu)直(zhi)接影響其使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)和工(gong)藝穩(wen)定性(xing),需從日常(chang)維(wei)護(hu)、定(ding)期檢修和故(gu)障(zhang)預(yu)防(fang)三方面入(ru)手(shou):
(壹(yi))日(ri)常(chang)維(wei)護(hu)
1. 清(qing)潔(jie)與密(mi)封(feng)性(xing)檢(jian)查
- 每(mei)次使用(yong)後(hou)清理(li)爐膛內的(de)殘(can)渣、油汙,使用(yong)無(wu)水乙醇(chun)擦(ca)拭內壁(bi),防(fang)止雜質汙染後續(xu)工(gong)藝。
- 檢查爐門、法蘭(lan)等(deng)部(bu)位的(de)O型密(mi)封(feng)圈,若老化(hua)或(huo)變(bian)形(xing)需及時(shi)更換,確(que)保真(zhen)空密(mi)封(feng)性(xing)。
- 定(ding)期清理(li)真空(kong)泵(beng)濾網(wang),防(fang)止粉(fen)塵堵塞(sai)影(ying)響抽氣(qi)效率(lv)。
2. 加熱元(yuan)件維(wei)護(hu)
- 電(dian)阻加熱型(xing)真空(kong)爐需檢查鉬(mu)絲、石墨(mo)件的(de)氧(yang)化(hua)或(huo)斷裂情(qing)況,及(ji)時(shi)修復或(huo)更(geng)換。
- 避免(mian)超溫運行,防(fang)止加熱元(yuan)件過熱(re)損壞。
3. 記(ji)錄與監(jian)控
- 記(ji)錄每(mei)次使用(yong)的(de)真空(kong)度(du)、溫度曲線和運行時(shi)間,異常(chang)數據需標註(zhu)並分(fen)析(xi)原因。
- 每(mei)日檢(jian)查儀(yi)表(biao)盤、真(zhen)空泵(beng)油位等關鍵參(can)數,確(que)保設備處(chu)於(yu)正(zheng)常(chang)狀(zhuang)態(tai)。
(二(er))定期檢修(建議每(mei)季(ji)度(du)/半年)
1. 真空(kong)系(xi)統(tong)維(wei)護(hu)
- 更(geng)換真空泵(beng)油,清洗(xi)泵(beng)體(ti)內(nei)部(bu),檢(jian)查閥(fa)門(men)密(mi)封(feng)性(xing)。
- 檢(jian)測(ce)極(ji)限(xian)真空(kong)度,若達(da)不(bu)到(dao)標準(zhun)(如(ru)低於(yu)10⁻³ Pa),需排查漏(lou)氣(qi)點(dian)或更換分(fen)子(zi)泵(beng)。
2. 電氣(qi)系(xi)統(tong)檢測(ce)
- 檢查加熱電(dian)源、溫(wen)控器接線是否松動,緊(jin)固(gu)端子並測(ce)試絕(jue)緣電(dian)阻。
- 校準(zhun)熱(re)電(dian)偶(ou)或(huo)紅(hong)外(wai)測(ce)溫儀(yi),確(que)保溫(wen)度測(ce)量準(zhun)確(que)。
3. 機(ji)械(xie)部件潤滑(hua)
- 對傳(chuan)動裝置(如(ru)爐門升降機(ji)構(gou))添(tian)加高溫潤滑(hua)油,防(fang)止卡滯(zhi)。
- 檢查氣(qi)動閥門(men)的(de)響應(ying)速(su)度(du),清(qing)理(li)氣(qi)缸活塞上(shang)的(de)雜質。
(三)故(gu)障(zhang)處(chu)理(li)與預(yu)防(fang)
1. 常見故(gu)障(zhang)及(ji)解決方(fang)案
- 真空度(du)不(bu)足(zu):檢查密(mi)封(feng)圈、管道(dao)接(jie)口(kou)是否(fou)漏氣(qi),更(geng)換老化(hua)部(bu)件;清洗(xi)真空(kong)泵(beng)或更(geng)換濾芯。
- 溫度(du)偏(pian)差(cha)大(da):重新校(xiao)準(zhun)溫(wen)控(kong)系統(tong),檢查加熱元(yuan)件分(fen)布(bu)均(jun)勻性(xing)。
- 冷(leng)卻速(su)率(lv)慢(man):清(qing)理(li)冷卻(que)管(guan)路(lu),補充冷卻水(shui)或(huo)惰(duo)性(xing)氣(qi)體(ti)流量。
2. 預(yu)防(fang)性(xing)維(wei)護(hu)
- 避(bi)免(mian)頻繁(fan)啟(qi)停設備,減少熱(re)沖擊(ji)對爐膛的(de)損傷。
- 停機(ji)前需冷卻至室(shi)溫(wen)再關閉電(dian)源(yuan),防(fang)止密(mi)封(feng)材(cai)料(liao)因溫差(cha)變(bian)形(xing)。
- 長期停用(yong)時(shi),需抽真空(kong)後(hou)充入氮氣(qi)保護(hu),避(bi)免(mian)潮(chao)濕(shi)空氣(qi)腐(fu)蝕爐體(ti)。