第七章 真空热处理炉.ppt

第七章 真空热处理炉 真空热处理是随着精密机械制造业、国防等尖端工业的发展而发展起来的新型热处理方法，特别是近些年来，对零件性能、精度要求的提高使真空炉越来越受到人们的重视。除用于难熔金属和活泼金属的热处理外，逐渐被应用到钢铁材料的淬火、回火、退火、渗碳、渗氮、渗金属等各领域 金属在高温和真空下容易产生挥发 此处所说真空与物理意义上的真空不同 工件无氧化、脱碳，可保持表面光洁度； 对零件还有脱气、脱脂的作用； 可提高材料的机械性能，尤其是疲劳强度和耐磨性。 炉内传热主要依靠辐射进行，加热速度慢，温度均匀性较差； 设备复杂，投资高。 按照真空度分类 低真空（ ～ 10-1） 高真空（10-2 ～ 10-4） 超高真空（10-4 ～） 按照工作温度分类 低温炉（ ～ 650℃ ） 中温炉（650℃～1000℃） 高温炉（1000℃～） 6.1 真空热处理炉基本类型 按照炉子结构与加热方式分类 外热式真空热处理炉 内热式真空热处理炉 按照作业性质分类 间歇式真空炉 半连续真空炉 连续真空炉 一、 外热式真空热处理炉 炉体结构基本与普通箱式炉类似，将盛放工件的密封炉罐抽成真空状态，并严格密封。 炉罐大多为圆筒形； 水平或垂直方向放置； 整个炉罐置于炉内或部分伸出炉外形成冷却室； 可采用双重真空设计，外部低真空防止炉罐变形 a.箱式炉； b.井式炉； c.台车式炉； d.升降式炉； e.三室半连续炉 优点 结构简单，易于制造 真空容积小，排气量小，易达到高真空 炉子动作少，操作简单，故障少，维修方便 缺点 传热效率低，加热速度慢 受炉罐材料所限，工作温度低于1100℃ 炉罐的一部分暴露与大气中，热损失较大 炉子的热容量及热惯性很大，控制困难 炉罐的使用寿命较短 二、 内热式真空热处理炉 发热体、辐射隔热屏热处理工件全部蜜蜂在水冷炉壁的真空室内，也称冷壁真空炉。可实现快速加热和冷却，使用温度高，可大型化，生产效率高，相比较而言内热式真空热处理炉的应用范围更广。 气淬真空炉； 油淬真空炉； 退火、回火，渗碳，渗氮等炉型； 双室油淬、气冷真空炉 三室油淬、高压气淬真空炉 6.2.1 加热装置 6.2 真空热处理炉的结构与设计 P总 ——炉子的总功率 P计算——理论计算值 η——效率 也可以采用经验计算法，利用有效加热区容积与加热功率的关系曲线，确定功率。 主要依靠辐射传热，工作条件较好，但高温下易挥发，防止真空放电（低于100V） 镍铬合金和铁铬铝合金在真空中只能用于较低温度和中度真空范围； 钼、钽、钨在真空中加热容易挥发，相应的使用温度降低 硅碳棒真空中使用温度为1400℃，短时1600℃，硅钼棒真空中1300℃发生软化； 石墨电极真空中超过2400℃会迅速挥发 6.2.2 隔热方式 冷壁真空热处理炉可用一般耐火材料、石墨毡或金属隔热屏进行隔热，大多数采用个不锈钢或高熔点金属做隔热屏隔热。 全金属隔热屏（钨、钽、钼、不锈钢多层结构）； 夹层式隔热屏（金属的内外屏中充耐火纤维） 石墨毡隔热屏（用石墨绳将多层石墨毡缝扎在钢板网上） 6.2.3 炉体结构 炉体基本上就是一个薄壳受压容器，工作中受大载荷，要求具有足够的强度和稳定性。 尽可能采用圆筒结构，强度和稳定性好，焊缝少； 炉壳设有水冷装置，吸收热量，防止高温变形（水冷管或冷却夹层） 炉壳上尽量少开孔或不开孔，减少泄漏的机会 炉壳内壁设计温度一般低于150 ℃，保证焊缝的气密性和强度 6.2.4 冷却系统 真空热处理炉的冷却方式可分为气体冷却和油冷却和水冷却 气体冷却有两种，一种是加热冷却在同一室进行，另一种是加热式和冷却室分开 气冷介质有氢、氦和氩等，常用的是99.999%以上的高纯氮气，易被氮化的钛合金用氢冷却 油冷必须采用专门的低蒸汽压真空淬火油； 水冷情况下，冷却室与加热室间用真空阀门分隔。 6.2.5 真空系统 真空系统必须满足三个基本要求 能迅速将真空热处理炉抽至所要求的极限真空度 应能及时地排出被处理工件和炉内结构件连续放出的气体，以及因真空泄漏而渗入炉内的气体 使用、安装、维修保养简便 真空系统的选用根据炉子所要求的真空度选择合适的真空泵，选配相应的真空阀门、管道等 真空系统一般由真空泵、真空阀门、真空测量仪表、冷阱、管道等部分组成 采用油扩散泵(或增压泵)的真空系统，工作时先开动旋转泵预抽真空，当达到扩散泵或增压泵最大反压强时。油扩散泵才能投入工作。 采用旋转泵、油扩散泵和增压泵组成的真空系统时，工作时先用旋转泵预抽真空，再用增压泵抽中真空，当大部分气体去除后．扩散泵再投人工作 The End