熱場承載部件石墨加熱器

熱場承載部件石墨加熱器


石墨加熱器
石墨熱場介紹熱場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營成本。熱場的設(shè)計是多種多樣的，具體選擇哪一種設(shè)計方案，主要基于對工藝流程的具體分析。大多數(shù)真空電阻爐的熱場包括四個主要組成部分: 加熱器及其連接部件隔熱部件(或者反射屏)熱場支撐部件工件承載爐床 從形狀上來劃分，熱場可以有方形和圓形之分，圓形熱場在真空爐領(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)計成多種形式。加熱器材料的選擇主要 取決于工作溫度。對于低工作溫度的，例如真空回火爐來說，價格便宜的鎳鉻 合金就可以勝任。對于需要高溫，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，同時也普遍存 在一種誤解是說:從石墨材料中排放的物質(zhì)會和某些材料起化學反應并且污染爐 內(nèi)工件。早期石墨加熱器僅限于形狀簡單的那種，而且石墨部件之間的的連接 和電學性能不是很穩(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)勢是:設(shè)計輕巧，形狀豐富，持久耐用和易于維護。

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。在一個全金 屬熱場中，隔熱屏是由多層金屬板構(gòu)成的，每層隔熱板之間預留一定的空間。 例如，在一個 1315工作溫度的標準真空爐中，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。對于全金屬熱場來說，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中心區(qū)域向外輻射傳導。由于鉬薄板 所具有的反射特性，使得從熱場中心區(qū)發(fā)出的熱輻射重新反射給位于熱場中心 的工件。全金屬熱場往往適用于對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))。對于全金屬熱場來說，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。由于鉬金屬價格較高，全金屬熱場的成本也往往要高于 其他材料制成的熱場。

還有一種流行的設(shè)計方案是采用石墨材料制作熱場隔熱部件。標準的石墨 保溫材料由板狀或者多層毯狀石墨化碳纖維材料組成，在靠近熱場中心的內(nèi)表 面往往需要加覆一層石墨紙或碳碳復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，耐用性和可維護性而言，石墨隔熱軟氈 較石墨隔熱硬氈具有一定的優(yōu)勢。


通過生產(chǎn)實踐，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，金屬隔熱屏會產(chǎn)生彎曲變形與斷裂，這會最終降低金屬屏 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，導致屏的 表面形成孔洞，熱量會從這些孔洞中傳遞出去。當然，使用厚一些的金屬屏特 別是鉬合金的屏會延長金屬熱場的使用壽命，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，實踐證明，盡管在釬焊工藝中會 有很多焊料沉積在石墨隔熱材料的表面，但是卻不會發(fā)生熔解的焊料與石墨隔 熱材料的熔合現(xiàn)象。雖然有人會質(zhì)疑，認為石墨材料比金屬材料更容易吸收水 分，水分對釬焊工藝過程危害很大，但是，實踐證明熱場周而復始的升溫與降 溫會很好地排除石墨隔熱材料中的水分。