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气氛烧结炉用于化学、材料科学、电子通信等领域的过程试验,主要对碳化硅、陶瓷、硬质合金、钨钼合金、钛合金等材料进行真空或气氛烧结。设备结构较复杂,操作环节多,若不注意细节,容易造成模具损坏、热电偶失效或真空度下降。下面梳理操作中的关键注意事项,帮助操作人员建立规范。
一、模具与热电偶使用要点
常压烧结模具一般由用户自备,材料多为高纯石墨,耐压极限约40MPa,建议在30MPa以下使用。加压前要计算模具上下冲头的面积,把系统压力换算成实际单位压力,避免超载压崩模具。石墨模具在反复高温使用后会出现氧化变细,要定期测量壁厚,接近极限时及时更换。
热电偶多为钨铼型,使用后易脆化,不能触碰,损坏后应及时更换。冬季要注意循环水管路保温,防止冻裂。设备使用后炉膛应保持真空状态,因为保温层易吸潮,保持真空可让下次抽真空更快。钨铼热电偶在氢气或真空中寿命较长,但在含氧气氛中会迅速氧化,使用前要确认气氛类型与热电偶材质匹配。

二、日常检查与维护规范
由于设备复杂性较高,建议指定专人使用和管理,新手操作前必须严格培训,使用后填写运行记录。操作前清洁观察窗玻璃和炉内壁,观察水压、炉内石墨是否破损,通电后检查仪表显示和液压系统动作。
升温过程中注意比较热电偶测温与红外测温之间的偏差,若偏差过大,用红外瞄准镜检查红外仪是否对准试样。设备使用满一年后,仪器应送计量部门校准。经常用手触摸炉盖、炉体、炉底、电极和上下压头部位,判断是否有异常发热,防止高温损坏密封。这些看似琐碎的检查,能提前发现很多潜在问题。
三、气氛操作与安全提醒
在气氛模式下使用时,放入坩埚后盖上保温网,不要忘记盖上中间小盖,否则温场均匀性会受影响。充气和抽气操作要按顺序进行,先抽真空再充入保护气氛,避免空气与保护气直接混合。更换气氛时要充分置换,保持炉内微正压。
石墨模具在反复使用后表面会出现涂层脱落或表面粗糙,影响脱模和工件表面质量。建议每烧结十炉左右检查一次模具内表面,必要时重新喷涂氮化硼脱模剂。脱模剂涂得太厚会污染工件,太薄又粘模,用量要靠经验摸索。

设备接地和漏电检测也不能忽视。炉体外壳应可靠接地,加热元件与炉壳之间的绝缘电阻每季度测一次。如果绝缘电阻下降,说明加热元件或引出棒已经有局部破损,继续使用可能造成漏电打火,应及时停机检查更换。
设备的真空规管也要定期校准。热偶规或电阻规使用一段时间后会有漂移,显示真空度与实际值偏差增大。每年送计量部门校准一次,或用已知真空度的标准规比对。真空度显示不准会让操作人员误判抽气进度,影响工艺稳定性。
石墨料架和坩埚在使用前要目视检查有无裂纹和剥落。高温下裂纹处会产生局部过热,可能熔穿料架污染炉膛。小的裂纹可以修补,严重的就要报废更换。不要心存侥幸继续使用,一旦料架塌在炉膛内,清理非常麻烦。
石墨模具的存放也有讲究。不用的模具要放在干燥柜内,不要裸露放在车间。空气中的水分和油污吸附在石墨表面,下次使用时会在炉内挥发,影响真空度和产品质量。模具长期不用建议抽真空封存。
加热过程中不要随意打开炉门或观察窗。室温空气涌入高温炉膛,不仅会让温场骤变,还可能让加热元件因热应力断裂。如果必须观察,通过观察窗看,不要开门。
设备周围不要堆放杂物和包装箱。热压炉和气氛炉运行时炉壁温度较高,周围可燃物有消防隐患。操作通道要保持畅通,紧急情况下人员能快速撤离。
每次装料后检查热电偶位置是否正确。热电偶探头偏离工件,测到的温度就不是真实工件温度,工艺曲线再准确也没用。高温下热电偶还会轻微变形,要定期核对位置。
新员工独立操作前必须经过至少三个班次的跟岗培训,考核合格后才能单独顶岗。气氛炉和热压炉涉及高压气和高温,误操作后果严重,培训不能走过场。
相关设备可参考真空箱式气氛炉与真空加压烧结炉的操作规程。东莞市志远工业设备有限公司建议用户建立设备点检表,把上述事项纳入日常维护,并定期对操作人员进行复训,减少因操作疏忽造成的设备故障。