飛機(jī)熱處理工裝電阻爐的設(shè)計(jì)

鄒程

摘 要：在現(xiàn)代生產(chǎn)中有著不同的生產(chǎn)設(shè)備，滿足不同的需求，在飛機(jī)材料方面，除了選用一些合金材料，還有就是通過改變材料的分子結(jié)構(gòu)，通過熱處理來提高材料的性能，而在熱處理上，需要不同的設(shè)備對不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，電阻爐就是熱處理工裝之一，在電阻爐設(shè)計(jì)上需要研究分析它的機(jī)構(gòu)尺寸，通過計(jì)算它的熱效率和升溫時(shí)間，選擇需要的元件，繪制出不同的零件圖、元件圖，設(shè)計(jì)出符合飛機(jī)零件加工的熱處理裝備。

關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)與尺寸；熱處理計(jì)算；元件選擇

中圖分類號：TG75 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

1.結(jié)構(gòu)與尺寸

在電阻爐的設(shè)計(jì)上，要考慮好對飛機(jī)零件的加工要求，以及飛機(jī)零件的生產(chǎn)數(shù)量，在電阻爐的分類中箱式電阻爐的工藝最穩(wěn)定，圖1是箱式電阻爐的裝配圖。

電阻爐的結(jié)構(gòu)一般是由爐門、熱電偶、爐殼、爐襯、爐底板、加熱元件、爐門升降機(jī)等幾部分組成。

在電阻爐結(jié)構(gòu)上，爐底面積的確認(rèn)中，一種是根據(jù)電阻爐裝料的多少來計(jì)算，另一種是根據(jù)爐底所能承受的強(qiáng)度來計(jì)算，爐底的實(shí)際面積通過以下計(jì)算公式可得：

爐膛的高度，防止工件與爐膛內(nèi)的電熱元件和爐膛本身碰撞，爐膛的高度應(yīng)使?fàn)t膛內(nèi)壁與零件有一定的高度和縫隙，一般設(shè)計(jì)上選擇它們之間的距離是200mm～300mm之間。

為了防止熱處理外界對電阻爐的影響，一般在電阻爐的外部砌一個(gè)工作室，這個(gè)工作室一般為土磚和泥土堆砌而成。如圖2所示，通過圖片可以看出這個(gè)工作空間的組成，它分為外部采用硅藻土磚，起到一些保溫的作用，內(nèi)部采用輕質(zhì)黏土磚，這樣使得整個(gè)壁厚在重量上減輕，而這個(gè)工作空間的底部，從下往上，第一層還是用硅藻土磚，第二層用重質(zhì)黏土磚，在重質(zhì)黏土磚的上部安裝耐熱版。

最終確定工作空間墻壁的材料是QN-1.0輕質(zhì)黏土磚、B級硅藻土磚，它們的厚度分別為113mm和180mm。

2.熱處理計(jì)算

熱處理工裝電阻爐設(shè)計(jì)上要考慮成本，對電阻爐在空載時(shí)候，需要考慮它的功率，避免設(shè)備不運(yùn)行時(shí)候，負(fù)載較大，浪費(fèi)資源，對電阻爐空載時(shí)候的功率通過以下公式計(jì)算：

電阻爐的升溫時(shí)間，箱式電阻爐的設(shè)計(jì)在結(jié)構(gòu)上，將爐子的四周墻體按照相同的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算的，這樣使得保溫層蓄熱就相對較少，所以在電阻爐開爐升溫時(shí)候要將升溫速度提升，但同時(shí)也要使升溫過程中接收對電阻爐的損耗，在計(jì)算電阻爐升溫時(shí)間時(shí)，考慮爐墻及爐頂?shù)男顭釙r(shí)間、爐底的蓄熱時(shí)間、爐底板零件的蓄熱時(shí)間，蓄熱時(shí)間計(jì)算方法：

t升=Q蓄/（3600×60）

通過這個(gè)計(jì)算出升溫，將這些時(shí)間加一起也就是電阻爐的升溫時(shí)間，一般的電阻爐升溫時(shí)間是3h～8h，為了節(jié)省相應(yīng)的時(shí)間，設(shè)計(jì)電阻爐的升溫時(shí)間在4h左右。

3.元件選擇

電阻爐元件的選擇一般是對電熱元件的選擇，電熱元件是直接影響電阻爐效率和溫度的直接元件，通過計(jì)算電熱元件的電阻率來考核電熱元件，例如對某飛機(jī)零件的熱處理溫度為600℃，那么在電熱元件電阻率計(jì)算時(shí)，就要將損耗算進(jìn)去，則該電阻爐計(jì)算時(shí)候，溫度就要為1000℃.最后選取0Cr25AI5合金作為電熱元件。

該電阻爐的電壓采用Y型接法，電壓為380V，通過對電熱功率的考慮，選取電熱元件的直徑為4mm，因?yàn)椴捎眠@個(gè)直徑的電熱元件，它的優(yōu)點(diǎn)為本身重量小，同時(shí)節(jié)約成本，而且會增加爐口的功率，在對電熱元件長度的計(jì)算上，要考慮電熱元件在爐墻上、爐低走線時(shí)候的損耗，最終確定電熱元件如圖3所示。

結(jié)語

在飛機(jī)的制造中凝結(jié)了設(shè)計(jì)者們不同方面的辛勤汗水，通過攻破不同方面的問題，將我國飛機(jī)制造業(yè)達(dá)到了世界先進(jìn)水平。而在飛機(jī)零件工裝的設(shè)計(jì)上，更是走在了飛機(jī)制造的前面，只有好的工裝才能制造出好的飛機(jī)，再好的飛機(jī)設(shè)計(jì)理念，沒有硬件的提升，也是空談，只有腳踏實(shí)地，認(rèn)真提升制造業(yè)的基礎(chǔ)，不斷提升制造設(shè)備的性能，為飛機(jī)零件制造業(yè)和飛機(jī)的裝配提供堅(jiān)實(shí)的后盾。

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