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)熱體選用石墨棒拼裝而成,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,削減真空走漏,裝置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)在裝置和運(yùn)用等方面都存在必定問題。
一、進(jìn)電極密封結(jié)構(gòu)的改善
真空爐的進(jìn)電極(也叫水冷電極﹑銅電極或進(jìn)電銅電級(jí))是將電能引入到爐內(nèi)電熱元件(此處是石墨棒)上的導(dǎo)電設(shè)備,選用水冷方法,用紫銅制造。它與爐室內(nèi)石墨發(fā)熱體相連,經(jīng)過爐殼(此真空爐爐殼選用圓筒狀雙層水冷結(jié)構(gòu))時(shí)要確保杰出的真空密封;同時(shí),進(jìn)電極與爐殼應(yīng)有杰出的絕緣性能。因而,在進(jìn)電級(jí)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)
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)絕緣套中間。裝置時(shí),堅(jiān)持進(jìn)電極與爐殼之間的位置相對(duì)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)絕緣套的擠壓下脹大,終究形成進(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(jiǎn)單,但裝置時(shí)一擰緊螺母,進(jìn)電極就會(huì)往外走,且伴有少許旋轉(zhuǎn),然后帶動(dòng)爐內(nèi)石墨過渡電極旋轉(zhuǎn),很難堅(jiān)持其與爐殼之間的位置相對(duì)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。進(jìn)電極﹑絕緣套和爐殼電極孔之間空隙很小,沒有調(diào)整的余地,裝置較為困難。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)钟脕肀苊鉄彷椛?伸入爐內(nèi)的少部分絕緣套在傳導(dǎo)熱與剩余的輻射熱的一起效果下,用不了多久就會(huì)變形,О型橡密封膠圈上的擠壓力減小,終究密封受到破壞，然后導(dǎo)致真空走漏。
2.改善后的進(jìn)電極密封結(jié)構(gòu)
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)為不銹鋼資料(避免渦流效應(yīng)),從絕緣的視點(diǎn)考慮,法蘭2應(yīng)選用聚四氟乙烯資料,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之間的空隙均用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)電極與孔之間的空隙增大,裝置時(shí)調(diào)整余地大,簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)與石墨過渡電極之間的連接,即便絕緣套變形,也不會(huì)造成法蘭密封的破壞。經(jīng)此改善,滿意裝置和運(yùn)用的要求,提高了產(chǎn)品質(zhì)量。
二、熱電偶密封結(jié)構(gòu)的改善
熱電偶作為測(cè)溫和控溫設(shè)備的感溫元件,是真空爐加熱室重要的測(cè)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,同時(shí)溫度控制的精度要求高,因而爐內(nèi)溫度檢測(cè)選用了價(jià)格昂貴的B分度(鉑銠30一鉑銠6)熱電偶。所以不僅要確保熱電偶絲的引出符合真空密封的要求,而且應(yīng)注意運(yùn)用方便,降低成本。
1．原熱電偶密封結(jié)構(gòu)
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)從中間穿過,擰緊外面的緊壓螺母，橡膠密封墊受到聚四氟乙烯墊的擠壓形成密封。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)很快降低。實(shí)踐表明燒結(jié)1~2爐產(chǎn)品,熱電偶就會(huì)斷偶,這無論是從熱電偶的耗費(fèi)還是從產(chǎn)品的生產(chǎn)視點(diǎn)來說都是不經(jīng)濟(jì)的。
2.改善后的熱電偶密封結(jié)構(gòu)
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(cè)溫。此時(shí)剛玉套管將爐內(nèi)真空與爐外大氣阻隔開來,熱電偶處于大氣環(huán)境,長(zhǎng)期運(yùn)用也不至于損壞。此方法的缺點(diǎn)是剛玉套管雖然能耐高溫(1800℃以上),長(zhǎng)期的熱脹冷縮也會(huì)使其發(fā)生細(xì)微裂紋,觀察到套管附近發(fā)熱體有氧化的狀況即應(yīng)及時(shí)更換。
