一種真空壓力浸漬爐的制造過程總結

董雪，張學亮

（沈陽漢德科技有限公司，遼寧 沈陽 110031）

真空壓力浸漬爐是為了適應纖維增強和顆粒增強復合材料的生產而研制的一種專用設備，用于金屬基復合材料的研究和生產。本文對其中一種類型的真空爐進行制造方面的闡述，目的是為了本廠及其他企業制造相關的大型設備提供一些參考。

1 設計

1.1 工藝參數

容器內：設計壓力為9.8 MPa/FV，工作壓力為8 MPa，設計溫度為200 ℃，工作溫度為180 ℃，介質為惰性氣體。

夾套和水套板：設計壓力為0.5 MPa，工作壓力為0.15～0.3 MPa，設計溫度為85 ℃，工作溫度為28、70 ℃

介質：冷卻水。

1.2 材料

內筒體采用 Q345R 鋼板，應符合 GB/T 713—2014的規定，并進行100%UT檢測，按NB/T47013.3—2015中的 II級合格。

夾套采用 Q235B鋼板，應符合 GB/T 150.2—2011附錄D及GB/T 3274—2007的規定，且鋼中的S≤0.020%，P≤0.030%。

16Mn鍛件應符合 NB/T47008—2017標準的Ⅲ級的規定。

2 制造過程及要點

真空壓力浸漬爐主要由上爐蓋、上下卡箍、爐體、下爐蓋、水套板及夾套水冷系統組成，上下爐蓋與爐體采用快開式結構，結構簡圖如圖1所示。

圖1 結構簡圖

2.1 上爐蓋及水套板

由爐蓋、水套板及O型圈組成，水套板通過螺栓把接在爐蓋下端面。通過雙道O型圈密封。里外O型圈所包圍的間隙為冷卻水流通的通道，降低爐蓋熱量。

水套板安裝在爐蓋下端面，這就要求兩件之間有很多孔需要配鉆，增加了加工難度，如果分開加工，稍有偏差，孔與孔之間就對應不上。與爐蓋接觸一面的水套板平面上加工有8個環形槽，槽與槽之間開有縱向槽，這樣就形成了圓周環形的水循環通道。

上爐蓋采用16MnⅢ鍛件，理論上應采購成品件，齒都加工好回廠。考慮到經濟及采購時間，根據以往經驗圓周齒回廠后自行加工，加工方法為利用水焊仿形切割機按已畫好的齒形進行切割，實際切割要比圖紙尺寸各個方向小2 mm，，剩下2 mm的余量通過砂輪修磨至圖紙要求的尺寸，并增加在齒表面進行100%MT檢測，按NB/T47013.4—2015中I級合格，檢查修磨后的表面是否有裂紋等影響強度的缺陷。按二次加工圖進行加工，其中9-M12螺紋孔需要與水槽板上9-?13孔配鉆。在爐蓋上的水套板冷卻水進出口的定位尺寸偏差±0.2 mm，一定滿足圖紙要求。

2.2 水套板的水壓試驗

水套板與上爐蓋通過密封圈及螺栓把接，形成一個封閉的環形水腔。此腔的作用是為了帶走容器內產生的熱量。為了檢查其密封性，需要單獨對其進行水壓試驗，水壓試驗壓力為0.64 MPa。試驗合格后需要拆下水套板，將其殘留的水漬清理干凈，保證在到達用戶現場使用前其環形水腔內是干凈無銹蝕的。

2.3 上下卡箍

此卡箍與以往的卡箍結構略有區別，因工藝原因，卡箍只在靠近爐蓋一側有均布齒，靠近法蘭側無齒。為了使卡箍能安裝在法蘭上，只能將卡箍一分為二，安入法蘭后在通過連接板連接，使之成為一體進行旋轉，來實現爐蓋的開啟與關閉。該件的加工工藝過程與爐蓋大體相一致，采購回一次加工件，一側的齒也是采用水焊仿形切割，后續與2.1同，不再贅述。

卡箍分瓣是一制造難點，圖紙要求切割后的間隙不大于3 mm，以保證卡箍連接后的圓度在圖紙要求的尺寸范圍內。如果間隙過大，連接后就有可能會出現橢圓，安裝不進去。通過加工工藝對比分析，采用線切割加工能滿足圖紙要求且理論上間隙只有0.2 mm。為了防止卡箍被切割后從床子上掉下來，需要做一工裝，在待切割兩側卡箍圓周方向各焊接一鋼板，并伸出卡箍厚度方向，兩鋼板通過一橫向鋼板焊接，組成一矩形框架，這樣線切割分瓣后卡箍仍為一整體。

從加工床上卸下來，將事先壓制好的連接板焊接于分瓣處，配鉆螺紋孔。

在組裝卡箍及連接板后，測量其間隙為0.2 mm，滿足了圖紙的要求。

平蓋、下封頭堆焊制造，待堆焊面進行100%MT檢測；堆焊前均勻預熱，預熱溫度≥80 ℃；采用二氧化碳氣體保護焊堆焊；在預熱溫度下堆焊過渡層，堆焊過程采用連續堆焊，一直保持預熱溫度；堆焊過渡層后表面進行100%PT檢測；在室溫下堆焊面層，層間溫度控制在≤150 ℃，堆焊層厚度應均勻，焊道間搭接應平整，不平度≤1.5 mm，不得有缺口和咬肉，面層厚度不小于3 mm，堆焊面層表面進行100%UT和100%PT；堆焊層化學成分測定，采用與平蓋下封頭相同規范、相同焊工的堆焊方法堆釘，測定堆焊面層以下3 mm處的化學成分，要求與焊絲化學成分一致。

2.4 爐體

爐體由上法蘭、筒體、下法蘭組焊而成。上下法蘭為一次加工件，回廠后與筒體組焊，組焊后其環向焊接接頭應進行100%RT檢測，按NB/T 47013.2—2015的Ⅱ級合格，技術等級AB級。

無損檢測合格后對兩道環焊縫采用履帶式陶瓷電加熱器進行局部熱處理，并出具熱處理曲線報告。

以加工好的法蘭內徑中心線為基準加工法蘭端面、O型圈密封面及背面。保證三面的垂直度允差≤0.12 mm。

與密封圈接觸的表面加工精度必須滿足圖紙要求，加工后的表面不得存在環向刀花。

2.5 下爐蓋

下爐蓋與上爐蓋相比，圓周方向沒有齒，但中心孔的加工尺寸、位置公差及粗糙度要嚴格得多。且中心孔處的3個環向密封槽加工后的尺寸無法測量，故采用數控車床進行加工，滿足圖紙要求。加工后對密封槽進行清理。

2.6 設備密封圈的安裝

保持安裝環境清潔，防止灰塵進入密封槽部位。對O型圈的表面進行清潔，同時對密封槽部位尤其是接觸密封面部分進行徹底清潔。如果有硬質顆粒進入，很可能在安裝及運行過程中對O型圈表面造成嚴重的損傷，從而降低產品的整體使用壽命。

2.7 內筒體水壓試驗

上下爐蓋在下到爐體過程中，應均勻下放，在爐蓋下到爐體邊緣時，應用水平儀測量爐蓋水平度，如有傾斜，應隨時調整，保證平蓋四周均勻受力，不得使用蠻力及鐵質工具，應通過爐蓋的自重自由下降，在爐蓋完全下降后測量其爐蓋與爐體法蘭面之間的間隙來確定爐蓋是否完全進入爐體內，以免安裝卡箍時出現安裝不進去的現象。

分瓣的卡箍單獨安裝在法蘭外圓后用連接板通過螺栓把接為一整體，并用錐形銷進行定位，防止連接板松動，旋轉卡箍是否有卡阻現象。

3個組件組裝完畢后進行水壓試驗，水壓試驗壓力為13.33 MPa。試驗合格后應打開爐蓋，將筒體內的水漬清除干凈并用壓縮空氣吹干，防止產生銹蝕。

2.8 夾套水壓試驗

鑒于該設備上下端均有法蘭，夾套卷制成形后無法從一端套入，故夾套采用分瓣包扎形式。夾套滾制成形后將縱縫粘點后再校圓。校圓后從縱縫處切割為兩瓣。

將分瓣夾套包扎于內筒體外側，焊接后對其焊縫進行100%MT檢測，夾套水壓試驗壓力為0.64 MPa。試驗合格后將夾套內的水漬清除干凈并用壓縮空氣吹干。按工藝要求外協噴砂除銹，回廠后按涂漆工藝進行噴漆，包裝后發貨。

3 結束語

該種試驗用真空爐類型，在設計和結構制造上都沒有可參考的經驗，且試驗設備的技術質量要求極為嚴格，我廠仔細研究圖紙并隨時與用戶溝通，了解用戶需求，把在實際制造過程中出現的問題及時匯總、總結并消化，最終完成了預期目標。它的順利完成，為后續制造大容積的真空爐提供了技術資料和制造方面的寶貴經驗，結束了以往高精尖的真空爐依賴進口的尷尬局面，降低了生產成本，提高了企業的經濟效益。。