真空燒結爐是真空環(huán)境或維護氣氛中對被加熱物品進(jìn)行維護性燒結的爐子,其加熱方式比較多,如電阻加熱、感應加熱、微波加熱等。文章從電阻加熱燒結爐的工作原理,結構和設計特點(diǎn)進(jìn)行論述。
1前言電阻加熱,真空條件下,加熱器通電發(fā)生電阻熱通過(guò)輻射傳熱將工件(或材料)加熱。燒結是硬質(zhì)合金毛坯生產(chǎn)工藝的一道工序,也是決定硬質(zhì)合金結構與性能的關(guān)鍵工序,切已證明,真空燒結工藝比氫氣燒結工藝具有優(yōu)越性,一些發(fā)達國已全部采用真空燒結。電阻加熱真空燒結爐,應用較為廣泛。
2工作原理加熱體通電,因其電阻而產(chǎn)生熱量,通過(guò)對流、輻射、傳導等方式傳送給工件,使其被加熱或融化,從而達到某種工藝目的此次介紹的金屬加熱體-鉬加熱器。真空條件下,傳熱以輻射為主。
Q=I2R輻射給工件→T工件↑ 電源:交流、低壓、大電流。
2.1電阻爐的分類(lèi)①按加熱位置分:外熱式是加熱體放在馬弗爐外;內熱式是把加熱室,保溫爐襯和爐床都放在爐室內部。
②按結構形式分:a立式:爐體中心線(xiàn)與地面垂直,占地面積小。b臥式:爐體中心線(xiàn)與地面平行,占地面積大。
③按作業(yè)方式分:a周期式 爐子每完成一次工作,停止重新抽空,進(jìn)行下一次工作循環(huán)。b連續式:兩個(gè)室,一個(gè)加熱室一個(gè)出料收料室。c連續式:三個(gè)室,即裝料室,加熱室和出料室。
④按工作溫度分:低溫爐-低于1150℃,中溫爐-1150°℃到1600℃,高溫爐-高于1600℃3電阻爐的結構3.1電阻爐的組成:爐體、加熱室、真空系統、電源、給排水系統、充放氣系統、風(fēng)冷換熱系統、壓控系統。詳細說(shuō)明一下,爐體、加熱室、真空系統三大局部。
3.1.1爐體:
爐殼是將工作空間與大氣隔離的密閉容器,同時(shí)又是爐子各部件的裝置機架。爐殼的設計要點(diǎn)是盡量選擇圓筒結構,因為圓筒型結構受壓強度好,穩定性高,焊縫少,節省資料。
爐蓋的結構形式主要爐殼直徑大小,當爐殼圓筒直徑大于800mm時(shí),應選用蝶形、橢圓形封頭。
3.1.2加熱室:
加熱室采用不銹鋼或碳鋼內表鍍鎳、噴鋁、涂覆有機材料。主要由保溫爐襯和加熱體構成。
3.1.3真空系統:
由泵+閥門(mén)+冷阱+管路+波紋管組成。主要根據工作要求,確定泵的選擇①爐子的額定工作溫度(均溫區內溫度)②裝爐量均溫區尺寸。③工件在加熱時(shí)爐膛內均溫區允許溫度誤差。④爐子的升溫時(shí)間,包括空爐升溫時(shí)間和滿(mǎn)載升溫時(shí)間。⑤爐膛內真空度,包括冷爐極限真空和滿(mǎn)載時(shí)的熱態(tài)真空度。⑥爐子的升壓率(即壓力隨時(shí)間的增長(cháng)率)⑦加熱體上的額定電壓及可調范圍等。
4.2總體設計方案①爐型設計,內熱或外熱、立式或臥式、周期式或連續式。②加熱體、保溫爐襯的資料以及結構形式。③均溫區尺寸,保溫爐襯、加熱體的外形尺寸,爐殼的整體尺寸。④真空系統主泵,前級泵,冷阱,閥,管道設計。⑤傳動(dòng)系統:電機,減速器等。⑥冷卻系統:水箱,管路,水量、水壓丈量?jì)x表等。⑦電氣系統:原理圖,接線(xiàn)圖,控制柜,操作臺。⑧測溫、測壓系統:丈量位置和元件。
4.3加熱功率計算方法①加熱功率的熱平衡計算方法:Φ=Φ1+Φ2+Φ3式中:Φ-加熱器所發(fā)出的總熱量;Φ1-加熱時(shí)的有用熱流量;Φ2-損失熱流量;Φ3-爐內資料蓄熱所消耗的熱能量)②加熱功率的外表積估算法 ③加熱功率的容積估算法。④加熱體的計算方法。⑤加熱體幾何尺寸計算方法。
4.4.2加熱體壽命計算方法①加熱體電阻增加(15-20%時(shí),為使用壽命。②允許蒸發(fā)量的計算、資料蒸發(fā)速率的計算。③加熱體使用壽命。
5結束語(yǔ)真空燒結爐現廣泛應用釹鐵硼等磁性資料行業(yè),面對市場(chǎng)競爭日益嚴重,凸顯真空燒結爐的設計特點(diǎn),降低燒結爐成本是十分必要的。
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