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买真空炉这件事,很多客户上来先问温度能到多少、真空度能抽多高,其实这两项只是纸面参数。真正决定一台炉子用起来顺不顺、寿命长不长、工艺稳不稳的,往往是隔热屏和加热器这两个看不见摸不着的内部配置。同样标称一千二百度的炉子,用石墨隔热屏和用金属隔热屏,价格差一截,维护成本也差一截,适合的工艺更不一样。选炉子的时候把这两块讲清楚,后面才不会后悔。
一、石墨隔热屏适合什么场景
石墨隔热屏是现在真空炉里用得最多的一种,分硬毡和软毡两类。硬毡是用碳纤维加树脂固化压成型的,板状,刚性好,拆装方便,作为炉膛内衬用。软毡是纤维状的,像棉花一样,填在硬毡后面做保温。石墨屏的好处是耐温高,两千度以上都能用,热导率低,隔热效果好,而且价格比金属屏便宜很多。钢材的淬火、回火、退火,高温钎焊、烧结,用石墨屏都很成熟。
但石墨屏有个毛病,怕氧。炉子一旦漏气进空气,高温下石墨毡会氧化烧损,薄了就不保温了,严重的还会掉渣污染工件。另外石墨屏在真空下长期用,会慢慢析碳,工件表面如果对碳敏感,比如钛合金、高温合金,渗碳了性能就变了。做这类材料的客户,石墨屏一般要在工件和屏之间加隔离层,或者干脆换金属屏。石墨屏是消耗件,三五年要整体换一次,这笔费用在采购时就要算进去。
二、金属隔热屏适合什么场景
金属隔热屏用不锈钢板或者钼片做成,多层叠加,靠反射把热量挡回去。不锈钢屏便宜一些,耐温九百五十度以下,适合回火、低温退火、时效处理这类工艺。钼屏贵很多,但耐温能到一千四百度以上,而且在真空下稳定,不挥发不污染工件,适合高温合金、钛合金、磁性材料的烧结和退火。做钛合金钎焊的炉子,基本都配钼屏,不然钛件表面会渗碳变脆。
金属屏的缺点是脆,反复加热冷却后钼片容易变形开裂,要整体更换时费用不低。而且金属屏热惯性比石墨屏大,炉子升温慢,降温也慢,做快速升降温工艺效率低。但它在洁净度上的优势是石墨屏比不了的,做半导体材料、光学材料、高纯金属的炉子,基本都选金属屏。
三、加热器类型怎么选
加热器跟隔热屏是配套的,温度等级决定用什么发热体。一千度以下的炉,用铁铬铝或者镍铬电阻带就行,便宜好用。一千度到一千三百度,要用硅钼棒或者铬酸镧,或者钼丝。一千三百度以上,基本只能用石墨发热体,因为金属发热体在这个温度蒸发太快,寿命短。
石墨发热体有石墨棒、石墨带、石墨布几种形式。石墨带和布面积大,辐射均匀,适合炉膛大的炉子;石墨棒集中,适合小炉膛。发热体布置方式也影响温度均匀性。四面加热比单面加热均匀,六面加热更好。但不要盲目追多面,发热面太多,炉壁热负荷大,冷却水带走的热量多,能耗上去了。合理的布置是在工件上下左右都有发热体,前后方向靠炉壁反射补温,这样均匀性够用,能耗也合理。
加热器的接线方式也要注意。低压大电流的发热体,接面要压紧,不然接触电阻大,接点发热厉害,容易烧断。石墨发热体每次升温后会有氧化损耗,阻值慢慢变大,用个几百小时就要测量电阻,阻值变化超过百分之二十就要换。金属发热体则要注意挥发,钼丝在一千四百度以上真空下挥发很快,表面一层一层剥,变细了就断。
四、冷却系统要不要配
很多客户买炉子时对冷却系统不重视,觉得烧完了随炉冷就行。但批量生产的时候,随炉冷要等大半天,产能上不去。带气冷的炉子,保温结束后充入氮气,开高速风机让氮气在炉膛和换热器之间循环,工件被快速冷却。冷却速度从每分钟几度到几十度可调,根据工艺需要调阀门开度。
气冷系统的关键是风机和换热器。风机要耐高温,因为刚充氮气时炉膛还有几百度,风机叶轮和轴承受不了高温就变形了。换热器要够大,不然氮气循环一圈温度降不下来,冷却速度上不去。氮气纯度也要够,含氧量高了高温下工件还是会氧化。做油淬和气淬的真空炉,气冷系统更是核心配置,冷却速度直接决定工件淬火硬度。
五、复合型炉膛值不值得上
还有一种复合炉膛,内层用金属屏,外层用石墨毡。内层金属屏保证工件不被碳污染,外层石墨毡降低成本和热损失。这种配置适合既要做高温又要洁净度的客户,一台炉子兼顾多种工艺。但复合炉膛结构复杂,拆装维修麻烦,价格也比单一炉膛贵。如果客户的工艺方向比较固定,就别上复合的,选一种匹配的就行,用起来简单。
选真空炉不是比谁的参数好看,而是看配置跟自己的工艺对不对得上。隔热屏、加热器、冷却系统这三块定下来,炉子的档次和价格基本就定了。东莞市志远工业设备有限公司做真空钎焊炉、真空烧结炉和真空热压炉这些年,客户把工件材料、工艺温度、产量要求报过来,技术会帮忙把隔热屏和加热器的配置一起定下来,不盲目堆配置也不省关键件,让炉子买回来好用、维护得起。