真空熱處理爐恒溫區(qū)均勻性的測(cè)定

李安華，王永卿，苗俊芳

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司 第二研究所，山西 太原 030024）

1 真空熱處理爐恒溫區(qū)

真空熱處理爐的發(fā)熱元件布置，通常有：圓形布置和矩形布置。在真空狀態(tài)下加熱，熱傳導(dǎo)方式只有輻射。恒溫區(qū)的測(cè)量，通常是在空載狀態(tài)下進(jìn)行的。恒溫區(qū)的存在，是為了保證熱處理工藝需要，保證熱處理產(chǎn)品品質(zhì)，提高生產(chǎn)率。

恒溫區(qū)的判斷標(biāo)準(zhǔn)很多，不同行業(yè)按照各自行業(yè)需求，判斷各自的恒溫區(qū)。每一臺(tái)真空熱處理爐，通常都是按照恒溫區(qū)尺寸要求設(shè)計(jì)的，合格的真空熱處理爐，都得滿足恒溫區(qū)尺寸要求。真空熱處理爐爐內(nèi)溫度均勻性，是指爐內(nèi)設(shè)計(jì)恒溫區(qū)邊緣各測(cè)試點(diǎn)最高和最低與控制點(diǎn)的溫度偏差。

為了保證工藝溫度和實(shí)際記錄溫度的一致性，在選擇控溫?zé)犭娕紩r(shí)，按照熱電偶的測(cè)溫范圍應(yīng)盡量選擇誤差小、精度等級(jí)高的；其次選擇帶冷端補(bǔ)償?shù)目刂苾x表，以保證工作偶與爐內(nèi)溫度一致；再次，應(yīng)當(dāng)盡可能地將控溫?zé)犭娕及惭b在爐內(nèi)溫度近似于平均爐溫值的地方，以便正確地反映真空熱處理爐的恒溫區(qū)的均勻性。

2 恒溫區(qū)均勻性測(cè)量的原理

真空熱處理爐恒溫區(qū)均勻性的測(cè)定裝置：測(cè)溫?zé)犭娕?、補(bǔ)償導(dǎo)線、檢測(cè)儀表（如溫度巡檢儀）、測(cè)溫架等組成，如圖1 所示。

2.1 測(cè)溫?zé)犭娕嫉倪x用

測(cè)定恒溫區(qū)的熱電偶，應(yīng)選用真空爐專用熱電偶，且符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)指標(biāo)要求，按照各溫度段選用對(duì)應(yīng)的測(cè)溫?zé)犭娕肌?biāo)準(zhǔn)化熱電偶的主要性能如表1 所列。

圖1 恒溫區(qū)測(cè)量原理圖

表1 標(biāo)準(zhǔn)化熱電偶的主要性能表

2.2 補(bǔ)償導(dǎo)線的選用

測(cè)定恒溫區(qū)用的熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線根據(jù)GB/T4989-1994、GB/T4990-1995、GB/T4993-1998 的技術(shù)要求表選用。并參照表2 所列的數(shù)據(jù)。

表2 熱電偶補(bǔ)償導(dǎo)線數(shù)據(jù)表

2.3 檢測(cè)儀表

測(cè)定恒溫區(qū)的檢測(cè)儀表，必須具備有效檢定合格證，并要在有效日期內(nèi)。其精度應(yīng)高于或者等于生產(chǎn)中使用的儀表的精度等級(jí)。優(yōu)先使用抗干擾的自動(dòng)數(shù)顯、多點(diǎn)溫度巡檢儀。溫度巡檢儀是一種高精密的高集成化的巡回檢測(cè)儀，可以與電腦、打印機(jī)互聯(lián)。

2.4 測(cè)溫架

測(cè)溫架用于固定測(cè)溫?zé)犭娕?，根?jù)恒溫區(qū)最高溫度，選用相應(yīng)的材料制作測(cè)溫架，測(cè)溫架尺寸通常和所測(cè)真空熱處理爐假設(shè)恒溫區(qū)尺寸一致。測(cè)溫架通常有矩形和圓柱型，臥式爐選用矩形，立式爐選用圓柱形。測(cè)溫點(diǎn)布置如圖2 所示。

圖2 測(cè)溫點(diǎn)布置圖

3 恒溫區(qū)均勻性的測(cè)量過程

3.1 測(cè)溫偶的安裝

將測(cè)溫?zé)犭娕技翱販責(zé)犭娕及碐B/J351-1996《中華人民共和國(guó)國(guó)家計(jì)量鑒定規(guī)程》中相關(guān)規(guī)定進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)合格，方能進(jìn)行爐溫均勻性測(cè)定。自爐體拆下測(cè)溫孔的蓋板，將經(jīng)過檢測(cè)合格的測(cè)溫?zé)犭娕家来未┥蠅壕o螺母、壓緊環(huán)、密封圈，自法蘭孔引入爐腔內(nèi)，固定好測(cè)溫盤，并按照測(cè)溫點(diǎn)布置位置，將測(cè)溫?zé)犭娕脊潭ㄔ跍y(cè)溫架上，測(cè)溫架的尺寸為恒溫區(qū)尺寸。將測(cè)溫架小心地移入爐腔內(nèi)，放在爐床上，調(diào)整其位置，使之恰好與爐子預(yù)設(shè)恒溫區(qū)空間重合，如圖3 所示。

圖3 測(cè)溫盤安裝示意圖

3.2 測(cè)溫過程

根據(jù)工藝要求，選定測(cè)量溫度點(diǎn)，在控溫儀表上設(shè)定升溫曲線。

按照操作規(guī)程啟動(dòng)真空系統(tǒng)，查看壓升率是否滿足工藝要求。如滿足要求，則開啟真空系統(tǒng)，至達(dá)到工藝要求真空度后，按照升溫曲線加熱。否則需查漏，及至壓升率滿足工藝要求。

在控溫偶顯示儀表達(dá)到設(shè)定溫度后，按照GB9452-2003 規(guī)定的恒溫時(shí)間、測(cè)溫次數(shù)、間隔時(shí)間，測(cè)定各支熱電偶的值。如果各點(diǎn)溫度都在所要求溫度偏差范圍內(nèi)，則此溫度點(diǎn)測(cè)量完畢；否則繼續(xù)等溫，直到溫度均勻或保溫檢測(cè)時(shí)間到達(dá)2 h 為止。

按照此方法測(cè)定其他各溫度點(diǎn)。以上數(shù)據(jù)分別填入記錄表中，完成測(cè)定后，按正常的空爐冷卻步驟進(jìn)行降溫。

4 測(cè)量數(shù)據(jù)的處理與分析

將每個(gè)檢測(cè)點(diǎn)所得溫度值，分別減去熱電偶、補(bǔ)償導(dǎo)線、儀表的誤差，求得各檢測(cè)點(diǎn)溫度真實(shí)值。

各檢測(cè)點(diǎn)溫度真實(shí)值減去設(shè)定溫度，得到各檢測(cè)點(diǎn)的溫度偏差。最大偏差，就是該熱處理爐的溫度精度。

如果假設(shè)恒溫區(qū)各檢測(cè)點(diǎn)的溫度偏差，均在工藝規(guī)定的保溫精度范圍內(nèi)時(shí)，則恒溫區(qū)合格；如果有一點(diǎn)或一點(diǎn)以上偏差不能滿足保溫精度要求，則恒溫區(qū)不合格。

5 結(jié)束語(yǔ)

真空熱處理爐恒溫區(qū)均勻性的測(cè)量，需保證設(shè)備在工藝技術(shù)條件下的真空度及壓升率，正確地選用測(cè)溫?zé)犭娕技皽y(cè)溫點(diǎn)布置，才能正確測(cè)定恒溫區(qū)的偏差。恒溫區(qū)的確定，關(guān)系到設(shè)備的好壞，并且是產(chǎn)品工藝能否進(jìn)行下去的關(guān)鍵一環(huán)。

[1]JB/T 6049-92，熱處理爐有效加熱區(qū)的測(cè)定[S].

[2]GJB 509B-2008，熱處理工藝質(zhì)量控制[S].

[3]GBT 22561-2008，真空熱處理[S].

[4]GB 9452-2003，熱處理爐有效加熱區(qū)測(cè)定方法[S].