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真空钎焊炉的真空检漏与维修
点击次数:5575 发布时间:2009-10-11

真空钎焊炉的真空检漏与维修

一、概述 
真空钎焊炉是热处理的大型设备,能够进行真空钎焊、真空退火、真空时效等多种加工。可编多个不同程序,能控制和编入上百个热处理曲线点,分上、下、左右、前后六区控温,有多点和单点温度记录仪以及过温保护装置,炉温均匀性可控制在士3℃以内,另配有高纯氮高流量强冷装置。该设备具有装炉量大、效率高,对复杂零件和有特殊要求的零件无需作补充工艺处理产品。

用途:主要用于铝合金热交换器等铝制品真空钎焊,不锈钢、钛合金、硬质合金、高温合金、有色金属的钎焊及高速钢、工模具钢、轴承钢、不锈钢等材料的真空回火,以及有色金属的时效和退火处理以及不锈钢换热器、机油冷却器、不锈钢保温杯的真空钎焊。
技术特点:

1、采用分区式加热器布置,使加热区内温度均匀性一致。
2. 真空氛围中钎焊的,可保持工件的清洁和光亮。

二、真空钎焊炉真空系统的工作原理 
设备真空系统主要由真空室、泵系统和各控制阀及热交换器组成。其中泵系统由机械泵、维持泵、罗茨泵、扩散泵构成。阀门包括前级阀(碟阀)、旁路阀(碟阀)、维持泵阀(碟阀)和高阀(板阀)组成,各阀门均为气动阀,由PLC控制气动阀进行控制。

真空钎焊炉由下列零部件组成:

1.KT-800型油扩散泵

2.ZJ-600型罗茨真空泵

3.2X-70型旋片式真空泵

4.2XZ-8型旋片式真空泵

5.DN800高真空气动挡板阀

6.DN800水冷挡板

7.DN150高真空气动挡板阀                  

8.DN100高真空气动挡板阀

9.DDC-JQ80型电磁带放气阀

10.DDC-JQ32型电磁带放气阀

       金属波纹管,真空管路等

真空炉加热室主要零部件由下列设备组成:

1. 保温层(硅酸铝毡+炭毡+钼屏)                                    

2. 石墨加热器                                

3. 水冷电极组件                              

4. 石墨电极及石墨连接件                                    

5. 钼拉杆                                      

6. 绝缘陶瓷件                                      

7. 石墨炉床                                

8. 石墨喷嘴                  

9. 铂热电偶  

加热室主要由不锈钢加热室壳体、不锈钢反射屏、石墨加热器加热器、陶瓷绝缘件、水冷电极、炉床等组成。采用多温区闭环独立加热控温方案。共设前门、后门、顶面、底面、左侧、右侧六个大区,共18个小区。电路与炉体绝缘性能良好,所采用的绝缘元件能防金属化,又便于拆卸清理更换。炉胆设有冷却气体循环,均匀冷却工件,炉胆便于清理。

真空炉强制气冷装置:                                      
1.风机电机(45kW)
2.密封引线电极
3.热交换器(紫铜)                      
4.离心风机                                
5.导风装置                              
6.水冷电机座及罩体
5.冷却水系统                                      
1.电磁阀
2.手动球阀
3.回水箱
4.管路
真空炉自动充气及分压装置 :                                  
1.安全阀 
2.电磁阀
3.手动球阀                         
4.管路及接头
真空炉气动控制系统 :                                      
 1.气动三联件
 2.电磁换向阀组
 3.管路及接头                              
真空炉加热电源:高性能晶闸管调压器+变压器(180kVA)                                
真空炉控制系统 :                                            
1.FP23(400段,SHIMADEN)  
2.SR93型报警仪(SHIMADEN公司)                
3.CPM2A 60点可编程序控制器(OMRON公司)            
4.ZDF型数显电阻电离复合真空计(成都)                  
5.100mm双通道无纸记录仪    
6.控制柜体                                      
7.其它电气元件及电缆
8. 橡胶密封圈                                          
9. 料盘(1件) 

真空系统工作时,首一先启动机械泵、维持泵和扩散泵(加热),同时打开前级阀和维持泵阀,对扩散泵内进行抽真空。当真空度达到系统某一设定值时,罗茨泵启动,同时旁路阀打开,前级阀关闭,此时对真空室进行抽低真空当扩散泵加热至15090并且真空度高于10.67Pa(80mtorr)时,高阀打开,旁路阀关闭,前级阀打开。此时对真空室抽高真空,达到工艺要求的真空度以后,方可进行热处理工作。热加工过程完成后,由热交换器对真空室充入高纯氮气进行强制冷却,完成整个工艺过程。

三、故障现象 

对设备全面检测,真空漏率实测值约155Pa/h(1.16torr/h),标准为0.667Pa/h(/h(5×10-3torr/h ),冷态真空度约0.444Pa(2.8×10-4torr),标准0.0013Pa(1×10-5torr),热态zui高真空度约0.0119Pa(8.9×10-5torr)。热态zui高真空度为空炉测量,测量值随着炉温的变化而变化,炉温越高,真空度越高。正常情况下冷态真空度应高于热态真空度,因此可知,该设备出现了反常现象。通过对不同材料试件进行测试,不锈钢,出炉温度80℃,色泽,浅蓝色。可以确定炉体有漏点。

注:1托=133.322帕 或 1帕=7.5×10-3托

四、故障分析及判断 
真空泄漏故障维修的关键,是看能否准确地判断出故障点(泄漏点)。真空度抽不上去的原因可能有多个,也许真空机组的抽气能力不够,也可能是漏率偏高,又或为两者比如,抽空时间相同而真空度偏低,这时候关闭主阀,如真空计指针很快下降,多数情况是真空室漏了,这时应先查出漏点。如真空计指针下降很慢,多数情况是真空机组抽气能力不够,这时可将重点放到查找真空泵及阀门的泄漏上,或是扩散泵油污染、氧化了,或是前级管路密封不好,泵油不足,或是泵油乳化,轴封漏油等。 根据以往真空设备的维修经验,设备真空度在短时间内迅速下降,一般由炉盖、板阀、碟阀等动态密封件老化、划伤及氧化皮脱落至密封线上所致。可以通过清理更换密封件,手动开关阀门检修或氦质谱检漏仪检漏,因本单位没有氦质谱检漏仪所以使用真空计检漏法:使用酒精,丙酮等易挥发液体涂在可能泄漏的地方,如泄漏则酒精渗入并挥发,影响内部真空,如真空计读数有变化,则表明该处泄漏。通过丙酮或酒精检漏法等观察真空度变化,仔细查找漏点。由于该设备真空室与外界接口较多,如连接法兰、管道及真空管等,一时难找出漏点。另一方面,由于加工任务紧急,设备没有太、长停机时间,不可能对所有接口逐一拆卸检修。经过仔细观察设备加工过程中真空度的细微变化,发现了反常现象,即热态真空度高于冷态真空度,根据这一现象,从理论上加以分析可初步判定漏点可能在炉体的十二组加热水冷电极上或者在炉内的热交换器上如果漏点在热交换器上真空度应该没有这么高,加工出来产品的颜色也不是这样。热交换器上如果漏点就会渗透出水,渗透出来的水经过高温气化 产生水蒸气,大家都知道水是由水分子构成的. 水分子是由2个氢原子和1个氧原子构成的.如果在真空系统中出现水分子真空度是不容易上去的,所以初步怀疑漏点在加热电极周围的密封圈上,因为加热电极的密封圈可能老化或已受热碳化,电极连接板上虽然有水冷却装置,但此处是发热源,热量较高,密封件容易老化。当密封件老化或碳化降低或失去弹性时,冷态真空度必然下降,只有当炉内加温时,电极上的密封件受热膨胀才能起到较好的密封作用。这一结论正好印证了上述的真空度反常现象,但缺乏实际检测。

五、故障检修及改进 
拆卸zui大怀疑点的上、下两个区的电极,结果发现有两组电极密封垫已经碳化,其他密封件也已经老化。更换原装密封件后试机,与之前比较有所改善,冷态真空度0.006Pa(4.5×10-5torr),但该值距标准真空度仍差半个数量级。经反复装调,仍没有实质性改变,于是怀疑是原装密封件达不到要求。因此对电极锥面的O形密封圈设计尺寸产生怀疑,锥面上原装的O形圈截面直径为3mm,密封槽深2.4mm,压缩量只有0.6mm,该指标略低于真空密封的标准设计要求,O形圈的弹性张力不足,难以起到较好的密封效果鉴于这种情况,决定采用截面直径为4mm的O形密封圈代替原装密封圈,其压缩量由原来的0.6mm增加至1.6mm。 再次开机测试,冷态真空度提高到0.0008Pa(6×10-6torr),超出该设备的设计真空度。真空漏率减少到0.04Pa/h(3×10-4torr/h ),优于设备的标准漏率。

六、结论 
 真空炉维修后,经过几个月不停运转,其真空度、漏率都非常稳定真空热处理后的材料(PH15-5,18Ni)色泽均显出金属本色,设备进入正常工作状态。
 

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