淺析民機制造領域熱工藝設備

曹常印

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

關鍵字：熱工藝設備;測試;

1序言

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

2熱工藝設備的等級

用于在受控溫度下處理零件和材料的任何設備，如熱處理爐、烘箱、冷藏室等統稱熱工藝設備。熱工藝設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的溫度范圍應按有關工藝規范的規定而進行選擇及確定。

3熱工藝設備的測試

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

熱工藝設備需進行的系統精度校驗，通過熱工藝設備每個控制區的控制和記錄系統讀數，與經過修正后標準測試系統的讀數進行比較，以確定熱工藝設備每個控制區的控制和記錄系統的精度滿足要求。溫度均勻性測試是在熱工藝設備熱穩定性之前和之后，用經過校準的現場測試儀器和傳感器對有效工作區內的溫度進行測試，用于確定熱工藝設備的溫度特性。

熱工藝設備高溫測量過程中的溫度過沖是指出現于第一次到達熱工藝設備設定溫度后，有效工作區超過溫度容差范圍的現象。當熱工藝設備溫度穩定后，進行的溫度均勻性測試過程中，有效工作區超過容差范圍的最高溫度稱為超溫。加熱過程中當設備溫度達到設定溫度附近，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定。

4 熱工藝設備補償方法

熱工藝設備常用補償方法主要有：設定值的溫度補償，即通過調整設定溫度使得溫度均勻性測試溫度達到中間值（生產過程中建議通過調整工作偶的位置實現）;儀器的零位補償（調整量的補償），即通過儀器的零位調節進行補償（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 冷藏設備

熱加工過程中使用的冷藏設備應有一臺溫度控制器。對于液氮、干冰/液體制冷的槽，不要求溫度控制儀。如果冷藏設備用于有溫度/時間要求的，則應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勢，可以對工件進行光亮熱處理，起到凈化、脫脂、脫氧的作用，使工件質量得到顯著提高。同時真空爐不需要保護氣體發生裝置，設備的使用和維護比較方便，可以達到其它電阻爐不能達到的高溫。真空爐一般由主機、爐膛、電熱裝置、密封爐殼、真空系統、供電系統、控溫系統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根據工藝要求確定。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，高溫電阻穩定，不發生蒸發，使用壽命長，易拆換且性能穩定的材料。

真空爐的溫度均勻性測試除需做空氣爐相關測試外，特殊要求如下：①溫度均勻性測試應在100μm Hg（13.3Pa）真空度下進行測量。②泄漏率測試，在爐腔壓力不大于50μm Hg（6.65Pa）時，爐子的泄漏率應不超過10μm Hg/h（1.33Pa/h）。在室溫空載下關閉爐門并抽真空到不超過50μm Hg（6.65Pa）后進行泄漏率檢測。達到設定的真空度后，關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。泄漏率一般應每周測量一次，如果連續三次合格以后可延長至一個月一次。設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行測量。③爐子的最高溫度考核試驗，在爐子穩定在壓力不超過50μm Hg（6.65Pa）后，將爐子加熱到最高操作設定溫度，保溫時間至少為60min。④露點測試，使用露點儀測量氣體純度，要求進入爐內的氣體其露點≤-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滿足如下要求：滿足相應的工藝規范或材料規范要求;要求每季進行系統精度測試;爐子控制儀表每季度必須進行一次校準;首次溫度均勻性測試成功，且連續兩次每季度測試成功后，可以經過質保部門書面批準，周期延長到半年。未使用裝載傳感器的實驗室爐子，則應按照生產設備的要求進行測試。

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

8結論

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