真空釬焊爐的真空檢漏與維修

一、概述 
真空釬焊爐是熱處理的大型設(shè)備，能夠進(jìn)行真空釬焊、真空退火、真空時(shí)效等多種加工。可編多個(gè)不同程序，能控制和編入上百個(gè)熱處理曲線點(diǎn)，分上、下、左右、前后六區(qū)控溫，有多點(diǎn)和單點(diǎn)溫度記錄儀以及過溫保護(hù)裝置，爐溫均勻性可控制在士3℃以內(nèi)，另配有高純氮高流量強(qiáng)冷裝置。該設(shè)備具有裝爐量大、效率高，對(duì)復(fù)雜零件和有特殊要求的零件無需作補(bǔ)充工藝處理產(chǎn)品。

用途：主要用于鋁合金熱交換器等鋁制品真空釬焊,不銹鋼、鈦合金、硬質(zhì)合金、高溫合金、有色金屬的釬焊及高速鋼、工模具鋼、軸承鋼、不銹鋼等材料的真空回火,以及有色金屬的時(shí)效和退火處理以及不銹鋼換熱器、機(jī)油冷卻器、不銹鋼保溫杯的真空釬焊。
技術(shù)特點(diǎn)：

1、采用分區(qū)式加熱器布置,使加熱區(qū)內(nèi)溫度均勻性一致。
2.　真空氛圍中釬焊的,可保持工件的清潔和光亮。

二、真空釬焊爐真空系統(tǒng)的工作原理 
設(shè)備真空系統(tǒng)主要由真空室、泵系統(tǒng)和各控制閥及熱交換器組成。其中泵系統(tǒng)由機(jī)械泵、維持泵、羅茨泵、擴(kuò)散泵構(gòu)成。閥門包括前級(jí)閥（碟閥）、旁路閥（碟閥）、維持泵閥（碟閥）和高閥（板閥）組成，各閥門均為氣動(dòng)閥，由PLC控制氣動(dòng)閥進(jìn)行控制。

真空釬焊爐由下列零部件組成：

1.KT-800型油擴(kuò)散泵

2.ZJ-600型羅茨真空泵

3.2X-70型旋片式真空泵

4.2XZ-8型旋片式真空泵

5.DN800高真空氣動(dòng)擋板閥

6.DN800水冷擋板

7.DN150高真空氣動(dòng)擋板閥                  

8.DN100高真空氣動(dòng)擋板閥

9.DDC-JQ80型電磁帶放氣閥

10.DDC-JQ32型電磁帶放氣閥

       金屬波紋管，真空管路等

真空爐加熱室主要零部件由下列設(shè)備組成：

1. 保溫層（硅酸鋁氈+炭氈+鉬屏）                                    

2. 石墨加熱器                                

3. 水冷電極組件                              

4. 石墨電極及石墨連接件                                    

5. 鉬拉桿                                      

6. 絕緣陶瓷件                                      

7. 石墨爐床                                

8. 石墨噴嘴                  

9. 鉑熱電偶  

加熱室主要由不銹鋼加熱室殼體、不銹鋼反射屏、石墨加熱器加熱器、陶瓷絕緣件、水冷電極、爐床等組成。采用多溫區(qū)閉環(huán)獨(dú)立加熱控溫方案。共設(shè)前門、后門、頂面、底面、左側(cè)、右側(cè)六個(gè)大區(qū)，共18個(gè)小區(qū)。電路與爐體絕緣性能良好，所采用的絕緣元件能防金屬化，又便于拆卸清理更換。爐膽設(shè)有冷卻氣體循環(huán)，均勻冷卻工件，爐膽便于清理。

真空爐強(qiáng)制氣冷裝置：                                      
1.風(fēng)機(jī)電機(jī)（45kW）
2.密封引線電極
3.熱交換器（紫銅）                      
4.離心風(fēng)機(jī)                                
5.導(dǎo)風(fēng)裝置                              
6.水冷電機(jī)座及罩體
5.冷卻水系統(tǒng)                                      
1．電磁閥
2．手動(dòng)球閥
3．回水箱
4．管路
真空爐自動(dòng)充氣及分壓裝置 ：                                  
1．安全閥 
2．電磁閥
3．手動(dòng)球閥                         
4．管路及接頭
真空爐氣動(dòng)控制系統(tǒng) ：                                      
 1．氣動(dòng)三聯(lián)件
 2．電磁換向閥組
 3．管路及接頭                              
真空爐加熱電源:高性能晶閘管調(diào)壓器+變壓器（180kVA）                                
真空爐控制系統(tǒng) ：                                            
1.FP23（400段，SHIMADEN）  
2.SR93型報(bào)警儀（SHIMADEN公司）                
3.CPM2A 60點(diǎn)可編程序控制器（OMRON公司）            
4.ZDF型數(shù)顯電阻電離復(fù)合真空計(jì)（成都）                  
5.100mm雙通道無紙記錄儀    
6.控制柜體                                      
7.其它電氣元件及電纜
8. 橡膠密封圈                                          
9. 料盤（1件） 

真空系統(tǒng)工作時(shí)，首一先啟動(dòng)機(jī)械泵、維持泵和擴(kuò)散泵（加熱），同時(shí)打開前級(jí)閥和維持泵閥，對(duì)擴(kuò)散泵內(nèi)進(jìn)行抽真空。當(dāng)真空度達(dá)到系統(tǒng)某一設(shè)定值時(shí)，羅茨泵啟動(dòng)，同時(shí)旁路閥打開，前級(jí)閥關(guān)閉，此時(shí)對(duì)真空室進(jìn)行抽低真空當(dāng)擴(kuò)散泵加熱至15090并且真空度高于10.67Pa（80mtorr）時(shí)，高閥打開，旁路閥關(guān)閉，前級(jí)閥打開。此時(shí)對(duì)真空室抽高真空，達(dá)到工藝要求的真空度以后，方可進(jìn)行熱處理工作。熱加工過程完成后，由熱交換器對(duì)真空室充入高純氮?dú)膺M(jìn)行強(qiáng)制冷卻，完成整個(gè)工藝過程。

三、故障現(xiàn)象 

對(duì)設(shè)備全面檢測(cè)，真空漏率實(shí)測(cè)值約155Pa/h（1.16torr/h），標(biāo)準(zhǔn)為0.667Pa/h（/h（5×10-3torr/h ），冷態(tài)真空度約0.444Pa（2.8×10-4torr），標(biāo)準(zhǔn)0.0013Pa（1×10-5torr），熱態(tài)zui高真空度約0.0119Pa（8.9×10-5torr）。熱態(tài)zui高真空度為空爐測(cè)量，測(cè)量值隨著爐溫的變化而變化，爐溫越高，真空度越高。正常情況下冷態(tài)真空度應(yīng)高于熱態(tài)真空度，因此可知，該設(shè)備出現(xiàn)了反常現(xiàn)象。通過對(duì)不同材料試件進(jìn)行測(cè)試，不銹鋼，出爐溫度80℃，色澤，淺藍(lán)色。可以確定爐體有漏點(diǎn)。

注:1托＝133.322帕　或　1帕＝7.5×10-3托

四、故障分析及判斷 
真空泄漏故障維修的關(guān)鍵，是看能否準(zhǔn)確地判斷出故障點(diǎn)（泄漏點(diǎn)）。真空度抽不上去的原因可能有多個(gè)，也許真空機(jī)組的抽氣能力不夠，也可能是漏率偏高，又或?yàn)閮烧弑热纾榭諘r(shí)間相同而真空度偏低，這時(shí)候關(guān)閉主閥，如真空計(jì)指針很快下降，多數(shù)情況是真空室漏了，這時(shí)應(yīng)先查出漏點(diǎn)。如真空計(jì)指針下降很慢，多數(shù)情況是真空機(jī)組抽氣能力不夠，這時(shí)可將重點(diǎn)放到查找真空泵及閥門的泄漏上，或是擴(kuò)散泵油污染、氧化了，或是前級(jí)管路密封不好，泵油不足，或是泵油乳化，軸封漏油等。 根據(jù)以往真空設(shè)備的維修經(jīng)驗(yàn)，設(shè)備真空度在短時(shí)間內(nèi)迅速下降，一般由爐蓋、板閥、碟閥等動(dòng)態(tài)密封件老化、劃傷及氧化皮脫落至密封線上所致。可以通過清理更換密封件，手動(dòng)開關(guān)閥門檢修或氦質(zhì)譜檢漏儀檢漏，因本單位沒有氦質(zhì)譜檢漏儀所以使用真空計(jì)檢漏法:使用酒精,丙酮等易揮發(fā)液體涂在可能泄漏的地方,如泄漏則酒精滲入并揮發(fā),影響內(nèi)部真空,如真空計(jì)讀數(shù)有變化,則表明該處泄漏。通過丙酮或酒精檢漏法等觀察真空度變化，仔細(xì)查找漏點(diǎn)。由于該設(shè)備真空室與外界接口較多，如連接法蘭、管道及真空管等，一時(shí)難找出漏點(diǎn)。另一方面，由于加工任務(wù)緊急，設(shè)備沒有太、長(zhǎng)停機(jī)時(shí)間，不可能對(duì)所有接口逐一拆卸檢修。經(jīng)過仔細(xì)觀察設(shè)備加工過程中真空度的細(xì)微變化，發(fā)現(xiàn)了反常現(xiàn)象，即熱態(tài)真空度高于冷態(tài)真空度，根據(jù)這一現(xiàn)象，從理論上加以分析可初步判定漏點(diǎn)可能在爐體的十二組加熱水冷電極上或者在爐內(nèi)的熱交換器上如果漏點(diǎn)在熱交換器上真空度應(yīng)該沒有這么高，加工出來產(chǎn)品的顏色也不是這樣。熱交換器上如果漏點(diǎn)就會(huì)滲透出水，滲透出來的水經(jīng)過高溫氣化 產(chǎn)生水蒸氣，大家都知道水是由水分子構(gòu)成的. 水分子是由2個(gè)氫原子和1個(gè)氧原子構(gòu)成的.如果在真空系統(tǒng)中出現(xiàn)水分子真空度是不容易上去的，所以初步懷疑漏點(diǎn)在加熱電極周圍的密封圈上，因?yàn)榧訜犭姌O的密封圈可能老化或已受熱碳化，電極連接板上雖然有水冷卻裝置，但此處是發(fā)熱源，熱量較高，密封件容易老化。當(dāng)密封件老化或碳化降低或失去彈性時(shí)，冷態(tài)真空度必然下降，只有當(dāng)爐內(nèi)加溫時(shí)，電極上的密封件受熱膨脹才能起到較好的密封作用。這一結(jié)論正好印證了上述的真空度反常現(xiàn)象，但缺乏實(shí)際檢測(cè)。

五、故障檢修及改進(jìn) 
拆卸zui大懷疑點(diǎn)的上、下兩個(gè)區(qū)的電極，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有兩組電極密封墊已經(jīng)碳化，其他密封件也已經(jīng)老化。更換原裝密封件后試機(jī)，與之前比較有所改善，冷態(tài)真空度0.006Pa（4.5×10-5torr），但該值距標(biāo)準(zhǔn)真空度仍差半個(gè)數(shù)量級(jí)。經(jīng)反復(fù)裝調(diào)，仍沒有實(shí)質(zhì)性改變，于是懷疑是原裝密封件達(dá)不到要求。因此對(duì)電極錐面的O形密封圈設(shè)計(jì)尺寸產(chǎn)生懷疑，錐面上原裝的O形圈截面直徑為3mm，密封槽深2.4mm，壓縮量只有0.6mm，該指標(biāo)略低于真空密封的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求，O形圈的彈性張力不足，難以起到較好的密封效果鑒于這種情況，決定采用截面直徑為4mm的O形密封圈代替原裝密封圈，其壓縮量由原來的0.6mm增加至1.6mm。 再次開機(jī)測(cè)試，冷態(tài)真空度提高到0.0008Pa（6×10-6torr），超出該設(shè)備的設(shè)計(jì)真空度。真空漏率減少到0.04Pa/h（3×10-4torr/h ），優(yōu)于設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)漏率。

六、結(jié)論 
 真空爐維修后，經(jīng)過幾個(gè)月不停運(yùn)轉(zhuǎn)，其真空度、漏率都非常穩(wěn)定真空熱處理后的材料（PH15-5，18Ni）色澤均顯出金屬本色，設(shè)備進(jìn)入正常工作狀態(tài)。