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真空爐真空系統(tǒng)故障分析
2024-08-29
隨著科技的發(fā)展，真空熱處理技術(shù)的應(yīng)用已遍及各行各業(yè)，越是先進(jìn)的領(lǐng)域?qū)φ婵諢崽幚砑夹g(shù)的要求就越強(qiáng)烈，如今該技術(shù)已成為航空、航天、核能、電子等工業(yè)發(fā)展中不可缺少的熱處理方法之一。它的主要優(yōu)點(diǎn)是能在無氧化、無脫碳、變形小的條件下完成工件的熱處理過程;經(jīng)此處理后的工件表面光滑、力學(xué)性能高、使用壽命長(zhǎng);同時(shí)脫氣效果好、不污染環(huán)境、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
1.真空熱處理
真空熱處理技術(shù)在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家采用較早，技術(shù)比較成熟。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，改變熱處理設(shè)備陳舊落后的狀況，本文對(duì)此進(jìn)行分析研究，使問題得到妥善解決。真空熱處理常見的故障有三種，即真空系統(tǒng)抽氣效果差、真空系統(tǒng)漏氣、真空系統(tǒng)放氣，現(xiàn)分別敘述如下。
2.真空系統(tǒng)抽氣效果差
真空系統(tǒng)抽氣效果差是抽氣系統(tǒng)本身的問題，主要有兩個(gè)原因：一是前級(jí)泵達(dá)不到極限真空度，二是擴(kuò)散泵有故障。
2.1前級(jí)泵抽不出極限真空
當(dāng)發(fā)現(xiàn)前級(jí)泵真空度不高時(shí)，應(yīng)按下述步驟逐一檢查并排除。
2.1.1泵溫過高
(1)檢查控制泵溫度的溫控器的設(shè)定值是否符合規(guī)定。如不符合，應(yīng)重新設(shè)定。
(2)泵內(nèi)因固體水垢或其它污物堵塞，使冷卻水流量變小，造成泵油升高。因?yàn)楸糜鸵幸欢ǖ恼扯炔拍鼙ＷC泵的密封性，如果粘度過小，就會(huì)使密封性變差。泵油的粘度隨溫度升高而下降，結(jié)果造成泵的密封性變差，油的飽和蒸汽壓升高，真空度下降。解決辦法是疏通水道，加大冷卻水流量，使泵油的溫度不超過規(guī)定值100℃，一般在0℃左右。
(3)零部件裝配不當(dāng)會(huì)造成磨損，應(yīng)重新裝配。
2.1.2 油泵問題
(1)油位太低。應(yīng)補(bǔ)充油至說明書規(guī)定的位置。
(2)泵油老化或污染。泵油的使用壽命一般為2000h，當(dāng)使用時(shí)間過長(zhǎng)或因使用不當(dāng)而受到污染時(shí)，泵油會(huì)由淡黃色、清澈透明的狀態(tài)變?yōu)檩^暗的乳白色。泵油粘度的增加會(huì)降低泵的性能。一般規(guī)定泵油的粘度不得超過0.3Pa·s(溫度為25℃時(shí))，否則應(yīng)更換。
(3)泵油中含有水分。將氣鎮(zhèn)閥打開15～30mm，可提高真空度。其原因是：當(dāng)被抽氣體中含有蒸汽等可凝性氣體時(shí)，它們進(jìn)入泵工作腔后會(huì)被壓縮，從而凝結(jié)成水等液體，這些凝結(jié)物不但使真空度降低，而且會(huì)使泵油變質(zhì)，使泵的性能大大降低。為了避免凝結(jié)物對(duì)泵性能的影響，在泵的壓縮排氣處裝有氣鎮(zhèn)，泵在壓縮氣體時(shí)，通入少許空氣，使工作腔內(nèi)的壓力升高，混合氣體中的可凝性氣體在未達(dá)到飽和蒸汽壓時(shí)被排出泵外，達(dá)到除去水分等可凝性氣體、不污染泵油、提高真空度的目的。
(4)所選泵油規(guī)格錯(cuò)誤
2.1.3 過濾器端口堵塞
應(yīng)拆卸、清潔并重新安裝進(jìn)氣口處的過濾器和氣鎮(zhèn)閥。
2.1.4 泵本身漏氣
(1)檢查密封橡膠圈是否老化、失效、永久變形，如發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)更換。
(2)氣鎮(zhèn)閥墊圈損壞或未擰緊，應(yīng)及時(shí)更換或擰緊。
(3)排氣片損壞，密封性不好，應(yīng)更換排氣片。
2.1.5泵在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中出現(xiàn)不正常聲響、噪音、或轉(zhuǎn)動(dòng)困難等現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)按下列方法處理：
(1)泵溫過高。
(2)過濾器損壞，使金屬屑、陶瓷屑、纖維屑等落入泵內(nèi)，妨礙泵工作。應(yīng)拆開泵檢查，清除雜物，更換篩網(wǎng)及磨損件，再組裝。
(3)若泵油變質(zhì)，粘度增大，應(yīng)更換泵油。
(4)堿沖擊裝置裝配不當(dāng)，產(chǎn)生噪聲。應(yīng)重新裝配。
(5)電機(jī)故障產(chǎn)生噪聲。應(yīng)檢修電機(jī)或?qū)﹄姍C(jī)軸承加潤(rùn)滑油：
2.1.6泵啟動(dòng)困難。泵啟動(dòng)困難的原因主要有以下三個(gè)方面，即：
(1)室內(nèi)溫度過低，造成睫毛膏粘度增大，使泵啟動(dòng)困難。泵房室內(nèi)溫度應(yīng)保持在12℃以上。
(2)泵油變質(zhì)，使泵油粘度增大，使泵啟動(dòng)困難，應(yīng)及時(shí)更換泵油。
(3)電機(jī)電源故障。應(yīng)檢查電源。
2.2擴(kuò)散泵故障
當(dāng)前級(jí)泵已抽到極限真空，且無漏氣現(xiàn)象時(shí)，若仍抽不上真空，則應(yīng)檢查擴(kuò)散泵，檢查可按下列步驟逐項(xiàng)進(jìn)行。
2.2.1系統(tǒng)真空度達(dá)不到極限值
(1)泵油太少或泵油被污染。正常情況下，泵油為白色、潔凈、透明的液體。如果變色或變渾濁，則說明泵油已被污染，必須拆開泵進(jìn)行徹底清洗。并更換新油。泵油在正常使用中應(yīng)每?jī)赡旮鼡Q一次。如果泵油沒有被污染，但量很少，那么只需將相同規(guī)格的泵油添加到油標(biāo)位置即可。
(2)泵油加熱不足。應(yīng)檢查電源、保險(xiǎn)絲是否有泵加熱器動(dòng)作故障。如有故障應(yīng)及時(shí)排除。
(3)泵的冷卻不足，使泵內(nèi)的油蒸氣不能完全、迅速地冷凝，冷凝后的油在返回冷阱之前又重新蒸發(fā)，有可能回流到真空系統(tǒng)，污染加熱室。消除方法應(yīng)增加冷卻水流量。
(4)冷卻水流量太大，使泵壁表面溫度降低，油蒸氣回流增加，影響極限真空。擴(kuò)散泵工作時(shí)，冷卻水出口溫度應(yīng)在26℃左右(不宜超過30℃)。
(5)擴(kuò)散泵油汽導(dǎo)流板裝配不當(dāng)。應(yīng)檢查各級(jí)噴嘴的幾何尺寸、位置、間隙是否正常，有無傾斜，如有問題，應(yīng)重新裝配。
2.2.2 擴(kuò)散泵不工作
(1)真空系統(tǒng)泄漏嚴(yán)重。檢查爐門、電極、熱電偶等易發(fā)生泄漏的密封部位，找出泄漏部位并消除。
(2)擴(kuò)散泵加熱不足。擴(kuò)散泵應(yīng)提前30分鐘預(yù)熱，使泵油加熱到工作溫度后，方可開始工作。
(3)前級(jí)泵故障或前級(jí)管路有泄漏，造成擴(kuò)散泵前級(jí)管路內(nèi)壓力過高，使擴(kuò)散泵啟動(dòng)困難。故障排除可參考本文2.1節(jié)。若前級(jí)泵無故障但前級(jí)管路壓力過高，則說明前級(jí)管路有泄漏，應(yīng)查找泄漏部位并排除。
3 真空系統(tǒng)泄漏
真空系統(tǒng)漏氣是造成真空系統(tǒng)真空度上不去的主要因素之一。為保證真空系統(tǒng)保持良好的密封性能，應(yīng)定期檢測(cè)壓升速率，一旦壓升速率大于0.27Pa/h(2×10 mmH8/h)，就應(yīng)檢查真空系統(tǒng)是否有泄漏。真空設(shè)備漏氣的部位通常容易發(fā)生在經(jīng)常活動(dòng)的地方，如爐門、熱電偶、電極、真空計(jì)的密封處等。柱漏采用的方法有注入法、氦面罩法或二者結(jié)合使用。實(shí)踐證明，先用氦面罩法進(jìn)行粗略檢查，確定泄漏的大致位置，再用吹氣法仔細(xì)尋找泄漏的準(zhǔn)確位置，這樣更快捷、準(zhǔn)確。找到泄漏的準(zhǔn)確位置后，按下面的步驟查找泄漏的原因，并予以排除。
(1)檢查腔環(huán)與密封槽是否匹配，若二者不匹配，易產(chǎn)生泄漏，應(yīng)更換合適規(guī)格的腔環(huán)。
(2)檢查腔環(huán)是否因長(zhǎng)期使用或過熱而產(chǎn)生永久變形或微裂紋，若已出現(xiàn)這些現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)更換。
(3)檢查密封法蘭及菇片有無銹蝕、劃傷、變形等現(xiàn)象，如有，應(yīng)將銹蝕、劃傷等磨掉，或矯正變形，直至換上新的密封法蘭及菇片。
(4)檢查密封元件裝配是否正確。裝配時(shí)密封法蘭螺栓應(yīng)均勻?qū)ΨQ地緊固，防止一側(cè)松，另一側(cè)緊，使密封效果不佳。裝配壓緊力不宜過大，以免造成膠圈永久變形。
(5)檢查密封件是否清潔。其表面不得有油污和任何物質(zhì)的纖維或細(xì)屑污染。如果密封件被污染，應(yīng)徹底清潔。
4 真空系統(tǒng)排氣
因?yàn)檎婵障到y(tǒng)中各部件的表面，特別是那些分子密度較小的部件，如石墨、陶瓷、纖維氈等，都吸附有大量的氣體和水分，這些吸附的氣體和水分在外界條件(如溫度、壓力)變化時(shí)，就會(huì)從這些部件表面逸出，造成真空系統(tǒng)的真空度下降。在不采取任何其他措施的情況下，要把真空系統(tǒng)中各部件表面吸附的氣體，特別是水蒸氣全部脫附出來是非常困難的。
為了防止真空爐吸收大量的氣體和水分，真空爐在不工作時(shí)也應(yīng)處于真空狀態(tài)。對(duì)于要加工的夾具和零件，在進(jìn)爐前必須經(jīng)過徹底的清洗和干燥，保持其表面的清潔和干燥。另外，真空油淬爐的淬火夾具不允許用普通的砂型鑄造工藝制造。因?yàn)橛眠@種方法制造的夾具，特別是大型、形狀復(fù)雜的夾具，不僅組織疏松，而且存在大量的砂眼、氣孔、微裂紋等缺陷，當(dāng)它們與工件一起淬入油中時(shí)，淬火油就會(huì)殘留在里面，要除去油就變得十分困難。經(jīng)過真空加熱后，滲入其中的油就會(huì)揮發(fā)而污染真空爐內(nèi)部和零件。
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