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真空炉的泄漏率测试

2024-08-05

每当真空炉室的门打开时，空气中的湿气就会进入炉室，并在炉壁上凝结成一层非常薄的薄膜或被热区材料吸收。

当随后将腔室抽空(加热前)且炉内暴露于这种较低压力下时，将发生“排气”现象，其中的水分会被困住。如果困住的水分足够多(例如在非常潮湿的环境中)，排气效应将减慢抽气过程，甚至可能使泵送系统出现故障。最终，排气后的水分将被泵送系统抽出腔室，抽空率将提高。当炉内放置油性或受污染的工作负载时，这种效应将很明显。在使用石墨基热区绝缘材料的炉子中，这种效应可能更为明显。

为了尽量减少排气效应，重要的是尽可能保持炉门关闭。理想情况下，炉膛在不使用时也应保持至少部分抽空。保持进入冷却夹套的冷却剂的推荐温度也很重要。在较冷的表面上，水分凝结更为明显。

除了水分引起的问题之外，真空加热时挥发性元素的蒸发最终会污染炉内，产生不良残留物。这种情况的演变可能通过极限真空度的下降而变得明显。金属残留物的沉积也会导致电气短路。然而，通常情况下，存在大量污染物，但工作压力没有明显变化。必须定期进行空运行循环，以烧掉污染物，以免它们开始影响负载质量或造成电气问题。

炉子维护手册将提供执行空运行周期的详细说明。每周至少应进行一次空运行周期。根据之前处理的工件的清洁度，在处理关键工作量或特别容易受到污染的材料(如钛合金)之前可能还需要进行空运行周期。

泄漏率测试

真空计读数所指示的真空度并不总是能真实反映真空炉内的实际情况。

有可能两个相同的炉子在相同的压力下运行，但热处理结果却截然不同。这可以通过每个炉子的相对密封性或泄漏率来解释。大多数炉子都配备了足以克服相当严重的泄漏的泵送系统。在泄漏率较高的炉子上，空气会不断泄漏到炉子中，导致残留氧含量高于密封炉。较高的氧含量会对热处理结果产生不利影响。因此，应定期按照炉子制造商的规定进行泄漏率检查，以防止出现此问题。

为了确保加工环境不会被泄漏到炉中的杂质污染，需要定期测试炉子的相对密封性。每次泄漏率测试之前都应先对炉子进行高温空运行(烘烤)。在空运行中，空炉通常被加热到至少比其正常工作温度高 55ºC (100ºF) 的温度，然后在真空下冷却。对于大多数通用热处理炉，应使用至少 1200ºC (2200ºF) 的空运行温度。炉子应在此温度下保持至少 30 分钟，但不超过 60 分钟。空运行的目的是烘烤掉低温加工过程中积累的任何残留水分或其他杂质。

泄漏率测试在干运行周期后立即进行，无需将炉子排入大气。首先，以手动模式启动泵送系统，将炉子抽至 1 x 10-4 托或更高。然后将泵送系统与炉腔隔离。30 分钟后记录真空度，60 分钟后再次记录。然后可以以微米/小时为单位计算泄漏率，并与管理规范中的验收标准进行比较。

较新的熔炉在压力为 70 微米或更低时，泄漏率不应超过每小时 10 微米。对于较旧的熔炉，每小时 20 至 25 微米的泄漏率并不罕见。这些泄漏率确保可能泄漏到熔炉中的杂质量足够低，不会对正在处理的材料造成任何重大有害影响。

泄漏率超过这些限值的炉子在修复泄漏之前不应用于生产。在这种情况下，正常程序是用氮气回填炉子，但不要将炉腔与大气接触。应拧紧所有热电偶接头和其他真空馈通装置。然后可以像以前一样重新测试炉子的泄漏率。第二次泄漏率测试失败表明炉子需要更广泛的维护，可能包括氦气泄漏检查。

全面的预防性维护计划对于最大限度地减少因真空泄漏而导致的停机时间至关重要。妥善保养泵、O 形环和法兰密封表面并定期检查真空馈通管有助于防止泄漏。在加工过程中持续监测真空水平也有助于在潜在问题发展为重大维修之前发现它们。

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真空炉热处理设备预防性维护

真空炉热处理设备维护程序——真空密封

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真空炉热处理设备维护程序——真空密封

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