碳化鎢真空燒結用真空爐設計溫度1600°C,容積50L,功率50kW。 加熱元件採用石墨棒組裝,工作電壓低(相電壓<20V),工作電流大(相電流:1000A)。 為了保證真空爐的工作真空度,減少真空洩漏,安裝在爐體上的附件,如進電極、熱電偶出口裝置等,均採用密封結構設計,但密封結構在安裝使用中存在一定的問題。
1、改進單晶爐石墨電極入口電極密封結構 真空爐石墨部分。
真空爐的入口電極(又稱水冷電極銅電極或入口銅電級)是一種將電能引入爐內電加熱元件(這裡為石墨棒)的導電裝置,由銅以水冷方式製成。 它與爐膛內的石墨加熱元件相連,通過爐殼時應保證良好的真空密封(該真空爐的爐殼採用圓柱形雙層水冷結構); 同時,入口電極和爐殼應具有良好的絕緣性能。 因此,在入口階段和爐殼之間設計了密封結構。
1.原裝入口電極密封結構。
入口電極與爐殼電極孔之間有兩個聚四氟乙烯(或電木)絕緣套管,密封用橡膠圈置於兩個絕緣套管的中間。 安裝時,保持入口電極與爐殼之間的位置相對固定,並逐漸擰緊銅電極外側的螺母,橡膠密封圈在兩個絕緣套管的擠壓下膨脹,最終在入口電極與電極孔之間形成完整的密封。
這種密封結構看似簡單,但是在安裝時螺母一擰緊,入口電極就會向外移動,伴隨著一點點旋轉,從而帶動爐內的石墨過渡電極旋轉,很難保持它與爐殼之間的位置相對固定,而且入口電極位移過大,容易損壞石墨過渡電極和爐內石墨加熱元件。入口電極與爐殼電極孔之間的間隙很小,沒有調整的餘地,安裝困難。 在正常使用過程中,雖然入口電極中有冷卻水,但爐內也有碳氈防止熱輻射,在導熱和餘輻射熱的共同作用下,延伸到爐內的一小部分絕緣套管會在短時間內變形,橡膠密封膠圈上的擠壓力降低, 最終密封件損壞,導致真空洩漏。
2.改進了入口電極密封結構。
緊固用法蘭代替螺母,將O型圈移至爐殼外側,法蘭1(焊接在爐殼上)採用不鏽鋼材料(防止渦流效應),從絕緣角度看,法蘭2應採用聚四氟乙烯材料,並附上一小段絕緣套管並延伸至爐膛的電極孔中殼。法蘭1與法蘭2之間的端麵,入口電極法蘭2與法蘭3之間的間隙均用環密封。 這種結構確保了入口電極在擰緊時不會發生位移。 較薄的絕緣套增加了入口電極與孔之間的間隙,安裝時調節室較大,便於實現石墨過渡電極之間的連線,即使絕緣套變形也不會造成法蘭密封的損壞。 通過這種改進,滿足安裝和使用的要求,提高了產品質量。
二是熱電偶密封結構的改進。
熱電偶作為測溫和溫控裝置的溫度感測元件,是真空爐加熱室中重要的試驗裝置。 硬質合金真空燒結爐的工作溫度在1400以上,控溫精度高,因此爐內溫度檢測採用最昂貴的B指數(鉑銠30-鉑銠6)熱電偶。 因此,不僅要保證熱電偶線的引出符合真空密封的要求,還要注意使用的便利性和降低成本。
1 獨創的熱電偶密封結構。
在真空橡膠墊片和聚四氟乙烯套管上鑽兩個小孔,在熱電偶(0.)上鑽電極絲。5nn)穿過中間,擰緊外壓螺母,橡膠墊片被聚四氟乙烯墊片擠壓形成密封。無論爐內是否使用保護套管,熱電偶線始終暴露在真空氣氛中,並在高溫下被含碳氣氛腐蝕,其壽命迅速縮短。 實踐表明,燒結1 2爐產品時,熱電偶會斷裂,無論是從熱電偶的消耗還是從產品生產的角度來看,都是不經濟的。
2.改進的熱電偶密封結構。
剛玉保護套管(16nm)從爐膛延伸到爐膛外側,套筒與爐殼之間採用橡膠密封圈,熱電偶直接置於套筒內測量溫度。 此時,剛玉套將爐內真空與爐外大氣隔離開來,熱電偶處於大氣環境中,長期使用不會損壞。 這種方法的缺點是,剛玉套管雖然可以承受高溫(1800°C以上),但長期的熱脹冷縮也會導致其產生細小的裂紋,如果觀察到氧化,應及時更換套管附近的加熱元件。