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真空热压炉听起来复杂,拆开来看,其实就是把"加热、加压、抽真空、控温"这几件事集成到一台设备上。它以石墨为发热元件,以液压油缸为压力源,在真空或保护气氛里把金属化合物、陶瓷和纳米材料加热压制到成型。东莞市志远工业设备有限公司在给客户介绍这类设备时,喜欢把它拆成几块讲清楚,因为客户只有弄明白每一块是干什么的,才知道自己选的炉子能不能满足工艺。这里就按结构组成的思路,把立式真空热压炉的几大系统捋一遍。
一、立式炉体和石墨发热体
炉子的主体是立式双层水夹层结构,内外壁和法兰都用304不锈钢。所谓双层水夹层,就是炉壁做成内外两层,中间走冷却水,把炉壁温度压下来。立式的好处是压头从上往下压,压力方向和重力一致,工件不容易偏斜。炉盖可以手动打开,装料时从顶部把石墨模具和工件放进去,对中后合盖。
发热元件用的是石墨。石墨耐高温,发热均匀,适合热压这种高温工况。工件和粉末装在石墨模具里,石墨发热体把热量辐射给模具,模具再把料加热软化。石墨材料虽然耐高温,但在含氧气氛里高温会烧损,所以必须在真空或者保护气氛里工作,这也是为什么热压炉一定要有可靠的真空系统。石墨发热体和模具都是耗材,用久了要更换,选型时要问清楚更换方不方便。每次开炉门装料后,都要确认炉盖密封圈压到位再抽真空,密封圈按使用周期预防性更换。
二、真空系统的组成
真空系统不是一台泵,而是一整套泵组。常见的配置是机械泵先抽低真空,再串罗茨泵提高抽速,最后用油扩散泵把真空度推到高真空段。机械泵负责打底,罗茨泵放大抽速,扩散泵负责高真空,各干各的活。再配上各类阀门和管道,把炉体和泵组连起来。

系统里专门配了压差阀,作用是防止突然停电时,泵里的油倒灌进炉腔。停电这种事谁都不想遇到,但必须提前防。泵油一旦回流到炉里,污染的不只是炉腔,整炉工件可能都报废。真空系统的配置直接决定炉子能抽到多高的真空度、抽真空要多长时间,客户在选型时,要把自己工艺需要的真空度告诉厂家,让厂家配对应的泵组,而不是盲目追求大泵。泵油也要定期更换,油老化了极限真空会往下掉,这属于正常损耗,不是泵坏了。 实际生产中,真空箱式气氛炉的温控精度对最终结果影响较大。
三、液压油缸加压系统
热压的压力源是液压油缸。油缸从上往下,通过压头把压力施加到模具和工件上。液压系统配了比例阀和压力传感器,比例阀能把电信号转换成连续的液压输出,压力平滑上升,不是一档一档地跳。压力传感器实时把实际压力反馈回来,和设定值比较,出现偏差就自动修正,所以压力既可以手动调节,也可以按工艺曲线自动稳压。
压头的位移用光栅尺测量,测距精度能到0.02毫米。热压过程中粉末不断被压实,坯体在变薄,压头要持续跟着下压才能维持设定压力。光栅尺把压头走了多少精确测出来,控制系统据此判断坯体收缩到什么程度。这套液压加位移反馈的组合,是热压炉区别于普通烧结炉的核心,也是决定工件致密度和尺寸精度的关键。
四、水冷和温控保护
炉子上有大量需要水冷的部位,水冷系统配了断水声光报警,一旦水流异常就自动切断热源。热压炉高温高压,断水是大忌,这个联锁必须保持有效。温控方面,采用硅控加热配合PID仪表,温度曲线走得平稳,同时具备超温声光报警功能,温度一超就报警切断。温度曲线最好能在屏幕上实时显示并存档,换批号时可以对比,方便工艺复现和质量追溯,出了问题也能查到当时的记录。

把炉体、真空、液压、水冷、温控这几块拼到一起,才构成一台完整的真空热压炉。每一块都不是孤立的,真空坏了石墨会烧损,液压不稳工件密度不均,水冷失灵设备就有危险。东莞市志远工业设备有限公司在做真空加压烧结炉和真空钎焊炉时,把这些系统按客户工艺匹配好,交付时还会讲清楚每一块怎么点检、怎么维护,让设备到手就能用得稳。 公司产品覆盖真空箱式气氛炉、真空铝钎焊炉等多种类型,欢迎咨询了解。