熱場(chǎng)承載部件石墨加熱器
熱場(chǎng)承載部件石墨加熱器
石墨加熱器
石墨熱場(chǎng)介紹熱場(chǎng)是真空電阻爐的核心部分，它的好壞直接影響到爐子的性能及其運(yùn)營(yíng)成本。熱場(chǎng)的設(shè)計(jì)是多種多樣的，具體選擇哪一種設(shè)計(jì)方案，主要基于對(duì)工藝流程的具體分析。大多數(shù)真空電阻爐的熱場(chǎng)包括四個(gè)主要組成部分: 加熱器及其連接部件隔熱部件(或者反射屏)熱場(chǎng)支撐部件工件承載爐床 從形狀上來劃分，熱場(chǎng)可以有方形和圓形之分，圓形熱場(chǎng)在真空爐領(lǐng)域中 占有較高的比例。為了能夠從爐膛中方便地安裝和移除，所有的熱場(chǎng)都被建造 成為模塊的形式。
加熱器大多數(shù)高溫真空爐是采用電阻加熱的方式。加熱器的選材可以是金 屬或者石墨。根據(jù)需要，加熱器可以設(shè)計(jì)成多種形式。加熱器材料的選擇主要 取決于工作溫度。對(duì)于低工作溫度的，例如真空回火爐來說，價(jià)格便宜的鎳鉻 合金就可以勝任。對(duì)于需要高溫，用來做熱處理的諸如，淬火爐和釬焊爐來說， 鉬和石墨是目前最流行的材料。
多年以來，鉬金屬幾乎完全專用于真空熱處理和釬焊爐中，同時(shí)也普遍存 在一種誤解是說:從石墨材料中排放的物質(zhì)會(huì)和某些材料起化學(xué)反應(yīng)并且污染爐 內(nèi)工件。早期石墨加熱器僅限于形狀簡(jiǎn)單的那種，而且石墨部件之間的的連接 和電學(xué)性能不是很穩(wěn)定。隨著石墨材料性能和加工工藝的提高，已經(jīng)有越來越 多的石墨加熱器應(yīng)用到熱處理和釬焊爐中，在數(shù)量上已經(jīng)超過了鉬加熱器。石 墨加熱器的主要優(yōu)勢(shì)是:設(shè)計(jì)輕巧，形狀豐富，持久耐用和易于維護(hù)。
隔熱部件/反射屏
鉬金屬和石墨(碳纖維石墨化氈)也可用于真空爐的隔熱部件。在一個(gè)全金 屬熱場(chǎng)中，隔熱屏是由多層金屬板構(gòu)成的，每層隔熱板之間預(yù)留一定的空間。 例如，在一個(gè) 1315工作溫度的標(biāo)準(zhǔn)真空爐中，隔熱屏往往內(nèi)部由兩層鉬薄板， 還有外面三層不銹鋼薄板構(gòu)成。如果要求更高的工作溫度，鉬薄板的層數(shù)以及 每一層的厚度都要隨之增加。如果工作溫度超過1650，可以用鉭薄板來替代 鉬薄板。對(duì)于全金屬熱場(chǎng)來說，隔熱性能的好壞主要取決于金屬薄板之間的層 數(shù)及間隔，這些間隔用來防止熱量從熱場(chǎng)中心區(qū)域向外輻射傳導(dǎo)。由于鉬薄板 所具有的反射特性，使得從熱場(chǎng)中心區(qū)發(fā)出的熱輻射重新反射給位于熱場(chǎng)中心 的工件。全金屬熱場(chǎng)往往適用于對(duì)真空度和清潔度要求很高的使用環(huán)境(例如: 醫(yī)療器械的生產(chǎn))。對(duì)于全金屬熱場(chǎng)來說，需要注意的是鉬金屬在 1150以上， 由于金屬的重結(jié)晶會(huì)產(chǎn)生脆化現(xiàn)象，脆化的金屬隔熱屏容易受到掉落到屏上面 的夾具或工件的損傷。由于鉬金屬價(jià)格較高，全金屬熱場(chǎng)的成本也往往要高于 其他材料制成的熱場(chǎng)。
還有一種流行的設(shè)計(jì)方案是采用石墨材料制作熱場(chǎng)隔熱部件。標(biāo)準(zhǔn)的石墨 保溫材料由板狀或者多層毯狀石墨化碳纖維材料組成，在靠近熱場(chǎng)中心的內(nèi)表 面往往需要加覆一層石墨紙或碳碳復(fù)合材料薄板用來提高熱反射率和防止高壓 氣流的沖刷。由于石墨材料本身所具有的多孔性和可滲透性，各層隔熱材料之 間不需要預(yù)留額外的空間。石墨材料具有優(yōu)良的隔熱性能，成本通常較金屬屏 低，而且非常易于使用。就制造成本，耐用性和可維護(hù)性而言，石墨隔熱軟氈 較石墨隔熱硬氈具有一定的優(yōu)勢(shì)。
通過生產(chǎn)實(shí)踐，金屬隔熱屏往往不適于環(huán)境惡劣的真空釬焊工藝。來自于 焊料的金屬物質(zhì)會(huì)沉積在金屬隔熱屏的表面，由于隔熱屏與所附著的焊料物質(zhì) 的熱膨脹系數(shù)不同，金屬隔熱屏?xí)a(chǎn)生彎曲變形與斷裂，這會(huì)最終降低金屬屏 的隔熱性能。金屬屏在遇到銅焊合金濺射的情況下很容易受到損傷，導(dǎo)致屏的 表面形成孔洞，熱量會(huì)從這些孔洞中傳遞出去。當(dāng)然，使用厚一些的金屬屏特 別是鉬合金的屏?xí)娱L(zhǎng)金屬熱場(chǎng)的使用壽命，但是卻增加了可觀的成本。比較 好的解決方案是采用石墨材料制作隔熱部件，實(shí)踐證明，盡管在釬焊工藝中會(huì) 有很多焊料沉積在石墨隔熱材料的表面，但是卻不會(huì)發(fā)生熔解的焊料與石墨隔 熱材料的熔合現(xiàn)象。雖然有人會(huì)質(zhì)疑，認(rèn)為石墨材料比金屬材料更容易吸收水 分，水分對(duì)釬焊工藝過程危害很大，但是，實(shí)踐證明熱場(chǎng)周而復(fù)始的升溫與降 溫會(huì)很好地排除石墨隔熱材料中的水分。