用于硬質(zhì)合金真空燒結(jié)的真空爐規(guī)劃溫度1600℃,容積50L,功率為50kW。發(fā)熱體選用石墨棒組裝而成,其作業(yè)電壓低(相電壓<20V),作業(yè)電流大(相電流>1000A)。為了確保真空爐的作業(yè)真空度,削減真空泄露,設(shè)備在爐體上的附件如進(jìn)電極、熱電偶導(dǎo)出設(shè)備都規(guī)劃了密封結(jié)構(gòu),但該密封結(jié)構(gòu)在設(shè)備和運(yùn)用等方面都存在必定問題。
一、進(jìn)電極密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
真空爐的進(jìn)電極(也叫水冷電極﹑銅電極或進(jìn)電銅電級)是將電能引進(jìn)到爐內(nèi)電熱元件(此處是石墨棒)上的導(dǎo)電設(shè)備,選用水冷辦法,用紫銅制造。它與爐室內(nèi)石墨發(fā)熱體相連,通過爐殼(此真空爐爐殼選用圓筒狀雙層水冷結(jié)構(gòu))時(shí)要確保出色的真空密封;一同,進(jìn)電極與爐殼應(yīng)有出色的絕緣性能。因此,在進(jìn)電級與爐殼之間規(guī)劃有密封結(jié)構(gòu)。
1.原進(jìn)電極密封結(jié)構(gòu)
原有的真空燒結(jié)爐進(jìn)電極密封結(jié)構(gòu)(圖1) ,進(jìn)電極與爐殼電極孔之間有兩個(gè)聚四氟乙烯(或選用電膠木)絕緣套,密封用的О型橡膠圈放在兩個(gè)絕緣套中心。設(shè)備時(shí),堅(jiān)持進(jìn)電極與爐殼之間的方位相對固定,逐步擰緊銅電極外部的螺母,О型橡膠密封圈在兩個(gè)絕緣套的揉捏下脹大,最終構(gòu)成進(jìn)電極與電極孔之間的完全密封。
這種密封結(jié)構(gòu)看似簡略,但設(shè)備時(shí)一擰緊螺母,進(jìn)電極就會往外走,且伴有少許旋轉(zhuǎn),然后帶動爐內(nèi)石墨過渡電極旋轉(zhuǎn),很難堅(jiān)持其與爐殼之間的方位相對固定,而進(jìn)電極位移過大極易損壞爐內(nèi)的石墨過渡電極與石墨發(fā)熱體。圖1的進(jìn)電極﹑絕緣套和爐殼電極孔之間空地很小,沒有調(diào)整的地步,設(shè)備較為困難。在正常的運(yùn)用過程中,雖然進(jìn)電極中通有冷卻水,爐內(nèi)也有碳?xì)钟脕矸乐篃彷椛?伸入爐內(nèi)的少部分絕緣套在傳導(dǎo)熱與剩下的輻射熱的一起作用下,用不了多久就會變形,О型橡密封膠圈上的揉捏力減小,最終密封遭到損壞，然后導(dǎo)致真空泄露。
2.改進(jìn)后的進(jìn)電極密封結(jié)構(gòu)
改進(jìn)后的進(jìn)電極密封結(jié)構(gòu)如圖2所示。緊固用的螺母換成了法蘭,O型圈移到爐殼外,法蘭1(焊接在爐殼上)為不銹鋼材料(防止渦流效應(yīng)),從絕緣的角度考慮,法蘭2應(yīng)選用聚四氟乙烯材料,其上連有一小截絕緣套伸入爐殼進(jìn)電極孔內(nèi)。法蘭1與法蘭2之間的端面,進(jìn)電極﹑法蘭2與法蘭3之間的空地均用О型圈密封。此結(jié)構(gòu)在緊固時(shí),可確保進(jìn)電極沒有任何位移。較薄的絕緣套使進(jìn)電極與孔之間的空地增大,設(shè)備時(shí)調(diào)整地步大,簡略完成與石墨過渡電極之間的銜接,即使絕緣套變形,也不會構(gòu)成法蘭密封的損壞。經(jīng)此改進(jìn),滿意設(shè)備和運(yùn)用的要求,提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
二、熱電偶密封結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
熱電偶作為測溫文控溫設(shè)備的感溫元件,是真空爐加熱室重要的檢驗(yàn)設(shè)備。硬質(zhì)合金真空燒結(jié)爐的作業(yè)溫度在1400℃以上,一同溫度控制的精度要求高,因此爐內(nèi)溫度檢測選用了價(jià)格昂貴的B分度(鉑銠30一鉑銠6)熱電偶。所以不只要確保熱電偶絲的引出契合真空密封的要求,并且應(yīng)留心運(yùn)用方便,下降成本。
1．原熱電偶密封結(jié)構(gòu)
原有熱電偶的密封結(jié)構(gòu)(圖3),真空橡膠密封墊和聚四氟乙烯套上鉆有兩個(gè)小孔,熱電偶上的電極絲(ψ0 . 5nn)從中心穿過,擰緊外面的緊壓螺母，橡膠密封墊遭到聚四氟乙烯墊的揉捏構(gòu)成密封。此結(jié)構(gòu)不論爐內(nèi)是否選用維護(hù)套管,熱電偶絲總是裸露在真空氣氛中,高溫下受含碳?xì)夥崭g,壽數(shù)很快下降。實(shí)踐標(biāo)明燒結(jié)1~2爐產(chǎn)品,熱電偶就會斷偶,這無論是從熱電偶的消耗仍是從產(chǎn)品的出產(chǎn)角度來說都是不經(jīng)濟(jì)的。
2.改進(jìn)后的熱電偶密封結(jié)構(gòu)
改進(jìn)后的熱電偶密封結(jié)構(gòu)如圖4所示,剛玉維護(hù)套管(ψ16nm)從爐內(nèi)一向伸到爐外,套管與爐殼之間使用О型橡膠密封圈密封,熱電偶直接置入套管內(nèi)即可測溫。此刻剛玉套管將爐內(nèi)真空與爐外大氣隔絕開來,熱電偶處于大氣環(huán)境,長期運(yùn)用也不至于損壞。此辦法的缺陷是剛玉套管雖然本領(lǐng)高溫(1800℃以上),長期的熱脹冷縮也會使其發(fā)生纖細(xì)裂紋,觀察到套管附近發(fā)熱體有氧化的情況即應(yīng)及時(shí)更換。