淺析民機制造領(lǐng)域熱工藝設(shè)備

曹常印

摘要：本文主要對民機制造領(lǐng)域用熱工藝設(shè)備進(jìn)行介紹，從等級和測試方面對熱工藝設(shè)備進(jìn)行闡述，并重點對冷藏設(shè)備、真空爐、實驗室爐子進(jìn)行詳細(xì)論述。

關(guān)鍵字：熱工藝設(shè)備;測試;

1序言

國內(nèi)外航空、航天、國防等領(lǐng)域中熱工藝都占有非常重要的地位。特別是國內(nèi)民機產(chǎn)業(yè)發(fā)展以來，熱工藝水平對于民機制造水平的發(fā)展有重要的意義。熱工藝設(shè)備是熱加工藝發(fā)展的基礎(chǔ)，熱加工設(shè)備的選擇、測試及調(diào)試對熱工藝過程產(chǎn)生重要的影響。本文主要對民機制造領(lǐng)域用熱工藝設(shè)備進(jìn)行介紹，從等級和測試方面對熱工藝設(shè)備進(jìn)行闡述，并重點對冷藏設(shè)備、真空爐、實驗室用爐子進(jìn)行詳細(xì)論述。

2熱工藝設(shè)備的等級

用于在受控溫度下處理零件和材料的任何設(shè)備，如熱處理爐、烘箱、冷藏室等統(tǒng)稱熱工藝設(shè)備。熱工藝設(shè)備的爐子等級是基于溫度均勻性要求來劃分的：等級1：±3℃;等級2：±6℃;等級3：±8℃;等級4：±10℃;等級5：±14℃;等級28：±3℃;等級7：只有最高或最低或溫度范圍。特殊的爐子等級及對應(yīng)的溫度范圍應(yīng)按有關(guān)工藝規(guī)范的規(guī)定而進(jìn)行選擇及確定。

3熱工藝設(shè)備的測試

熱工藝設(shè)備是指用于在受控溫度下處理零件和材料的任何設(shè)備（如熱處理爐、烘箱、冷藏室等）。由單獨的控制儀表進(jìn)行溫度控制的熱工藝設(shè)備的工作區(qū)部分稱為設(shè)備的控制區(qū)。有效工作區(qū)是經(jīng)過溫度均勻性測試，并且滿足本文要求的熱工藝設(shè)備空間。熱工藝設(shè)備經(jīng)溫度均勻性測試和系統(tǒng)精度校準(zhǔn)，且滿足本文要求的溫度范圍稱為設(shè)備的合格工作溫度范圍。

熱工藝設(shè)備需進(jìn)行的系統(tǒng)精度校驗，通過熱工藝設(shè)備每個控制區(qū)的控制和記錄系統(tǒng)讀數(shù)，與經(jīng)過修正后標(biāo)準(zhǔn)測試系統(tǒng)的讀數(shù)進(jìn)行比較，以確定熱工藝設(shè)備每個控制區(qū)的控制和記錄系統(tǒng)的精度滿足要求。溫度均勻性測試是在熱工藝設(shè)備熱穩(wěn)定性之前和之后，用經(jīng)過校準(zhǔn)的現(xiàn)場測試儀器和傳感器對有效工作區(qū)內(nèi)的溫度進(jìn)行測試，用于確定熱工藝設(shè)備的溫度特性。

熱工藝設(shè)備高溫測量過程中的溫度過沖是指出現(xiàn)于第一次到達(dá)熱工藝設(shè)備設(shè)定溫度后，有效工作區(qū)超過溫度容差范圍的現(xiàn)象。當(dāng)熱工藝設(shè)備溫度穩(wěn)定后，進(jìn)行的溫度均勻性測試過程中，有效工作區(qū)超過容差范圍的最高溫度稱為超溫。加熱過程中當(dāng)設(shè)備溫度達(dá)到設(shè)定溫度附近，測試熱電偶溫度有上下周期變化或其中有測試偶測試溫度開始下降時稱為溫度穩(wěn)定。

4 熱工藝設(shè)備補償方法

熱工藝設(shè)備常用補償方法主要有：設(shè)定值的溫度補償，即通過調(diào)整設(shè)定溫度使得溫度均勻性測試溫度達(dá)到中間值（生產(chǎn)過程中建議通過調(diào)整工作偶的位置實現(xiàn)）;儀器的零位補償（調(diào)整量的補償），即通過儀器的零位調(diào)節(jié)進(jìn)行補償（建議采用更換熱電偶的方法，選用具有合適修正值的熱電偶）;熱電偶修正值的補償（輸入補償值），即通過人工輸入電壓（mV）值進(jìn)行電子補償（建議采用更換熱電偶的方法，選用具有合適修正值的熱電偶）。

5 冷藏設(shè)備

熱加工過程中使用的冷藏設(shè)備應(yīng)有一臺溫度控制器。對于液氮、干冰/液體制冷的槽，不要求溫度控制儀。如果冷藏設(shè)備用于有溫度/時間要求的，則應(yīng)安裝一臺溫度記錄儀。在低溫下的材料運輸中，可以不需要滿足如上要求。

6 真空爐

真空熱處理爐用于材料熱加工具有很多的優(yōu)勢，可以對工件進(jìn)行光亮熱處理，起到凈化、脫脂、脫氧的作用，使工件質(zhì)量得到顯著提高。同時真空爐不需要保護(hù)氣體發(fā)生裝置，設(shè)備的使用和維護(hù)比較方便，可以達(dá)到其它電阻爐不能達(dá)到的高溫。真空爐一般由主機、爐膛、電熱裝置、密封爐殼、真空系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)和爐外運輸車等組成。

真空爐的儀表分類A、B、C、D類別，裝載傳感器及記錄儀表等的配置應(yīng)根據(jù)工藝要求確定。真空爐一般都帶裝載傳感器以便于確定熱處理零件保溫時間。真空爐發(fā)熱體主要靠熱輻射，因此要求能承受驟冷、驟熱，耐沖擊，高溫電阻穩(wěn)定，不發(fā)生蒸發(fā)，使用壽命長，易拆換且性能穩(wěn)定的材料。

真空爐的溫度均勻性測試除需做空氣爐相關(guān)測試外，特殊要求如下：①溫度均勻性測試應(yīng)在100μm Hg（13.3Pa）真空度下進(jìn)行測量。②泄漏率測試，在爐腔壓力不大于50μm Hg（6.65Pa）時，爐子的泄漏率應(yīng)不超過10μm Hg/h（1.33Pa/h）。在室溫空載下關(guān)閉爐門并抽真空到不超過50μm Hg（6.65Pa）后進(jìn)行泄漏率檢測。達(dá)到設(shè)定的真空度后，關(guān)閉真空室的所有閥門，記錄初始壓力值，至少15min后記錄第二次壓力值。泄漏率=升高的壓力（最終壓力值-初始壓力值）/ 測試時間。泄漏率一般應(yīng)每周測量一次，如果連續(xù)三次合格以后可延長至一個月一次。設(shè)備大修以及更換密封元件或較長時間未使用，在重新使用前必須及時進(jìn)行測量。③爐子的最高溫度考核試驗，在爐子穩(wěn)定在壓力不超過50μm Hg（6.65Pa）后，將爐子加熱到最高操作設(shè)定溫度，保溫時間至少為60min。④露點測試，使用露點儀測量氣體純度，要求進(jìn)入爐內(nèi)的氣體其露點≤-32℃。⑤真空爐的配置：至少配置一臺真空儀表（包括真空傳感器），能記錄0.1μm Hg（1.33×10-2Pa）到1000μm Hg（13.3Pa）的壓力范圍。⑥保持爐內(nèi)清潔，定期清洗，防止污染。

7 實驗室爐子

使用裝載傳感器的實驗室爐子應(yīng)滿足如下要求：滿足相應(yīng)的工藝規(guī)范或材料規(guī)范要求;要求每季進(jìn)行系統(tǒng)精度測試;爐子控制儀表每季度必須進(jìn)行一次校準(zhǔn);首次溫度均勻性測試成功，且連續(xù)兩次每季度測試成功后，可以經(jīng)過質(zhì)保部門書面批準(zhǔn)，周期延長到半年。未使用裝載傳感器的實驗室爐子，則應(yīng)按照生產(chǎn)設(shè)備的要求進(jìn)行測試。

除非實驗室爐子完全符合規(guī)范要求，否則不允許用于任何產(chǎn)品零件和產(chǎn)品原材料的熱加工。

8結(jié)論

本文主要對民機制造領(lǐng)域用熱工藝設(shè)備進(jìn)行介紹，從等級和測試等方面對熱工藝設(shè)備進(jìn)行闡述，并重點對冷藏設(shè)備、真空爐、實驗室用爐子進(jìn)行詳細(xì)論述。