王天旭

一、概述

GENERATIONⅡ型充氮烘烤密封焊接箱，美國BENCHMARK公司生產(chǎn)，由烘烤箱、手套箱和傳遞箱三個箱體組成，配有真空、加熱烘烤、充氮、焊接、干燥過濾、冷卻、露點(diǎn)監(jiān)測及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。該設(shè)備集熱能、焊接、氣動、真空、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)于一身，主要用于氣密密封產(chǎn)品的加工裝配。

二、工作原理

啟動電源開機(jī)，系統(tǒng)進(jìn)入自檢程序；關(guān)閉所有箱門，兩臺真空泵分別對烘烤箱和傳遞箱抽真空，當(dāng)箱內(nèi)真空值達(dá)到設(shè)定值之后，設(shè)備進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。與此同時手套箱內(nèi)隨氣壓的變化自動調(diào)節(jié)氮?dú)鈮毫Γ员ＷC手套箱內(nèi)維持正壓狀態(tài)（氣壓約高于本地氣壓），干燥過濾系統(tǒng)對手套箱內(nèi)的氮?dú)膺M(jìn)行干燥過濾，保證箱內(nèi)露點(diǎn)滿足工藝要求。加工時，打開烘烤箱外門，將產(chǎn)品零件放入烘烤箱內(nèi)，關(guān)閉箱門，調(diào)用或編制烘烤程序，運(yùn)行。在烘烤箱內(nèi)完成抽真空、加熱烘烤、充氮、保溫和降溫等過程后，按烘烤箱內(nèi)門開啟按鈕，內(nèi)門自動打開，將產(chǎn)品零件轉(zhuǎn)入手套箱內(nèi)，關(guān)閉烘烤箱內(nèi)門。在手套箱內(nèi)進(jìn)行產(chǎn)品零件焊接、封裝等加工裝配工序。加工裝配完畢，開啟傳遞箱內(nèi)門，將加工完畢的產(chǎn)品放入傳遞箱內(nèi)，關(guān)閉傳遞箱內(nèi)門，然后打開傳遞箱外門，取出產(chǎn)品、關(guān)閉箱門，完成加工過程。在零件傳遞過程中，系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)各箱內(nèi)壓力，維持壓力平衡。

三、故障原因分析、判斷與修理

1.真空度到16Pa后數(shù)值不再減少反而緩慢增加

抽烘烤箱真空時，電腦屏幕顯示其空壓力16Pa后，數(shù)值不再減少，反而緩慢增加。 烘烤產(chǎn)品零件時，烘烤箱內(nèi)真空度要求達(dá)到2.6Pa以下。初步分析有四個因素可能引起這種現(xiàn)象：①真空泵性能下降；②管路漏氣；③真空檢測元件老化、性能不穩(wěn)定；④烘烤箱密封不嚴(yán)。

通過觀察沒有發(fā)現(xiàn)真空泵有異常情況，進(jìn)一步對真空泵進(jìn)行測試，泵所抽壓力可達(dá)到0.1Pa，與設(shè)備剛購進(jìn)驗(yàn)收時所測壓力值一致，說明真空泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常。檢查管路，沒有松動、變形和裂縫現(xiàn)象，再使用壓力法檢查管路，沒有漏點(diǎn)，相關(guān)控制閥關(guān)閉可靠。采用對比法檢查，將真空測試儀器通過一個三通管與設(shè)備真空檢測管路并聯(lián)在一起，抽真空時，觀察設(shè)備上電腦屏幕顯示值與真空測試儀器顯示值是否一致。經(jīng)檢測，兩者顯示值相等，說明真空檢測元件性能穩(wěn)定。烘烤箱是一個長方形不銹鋼箱體，內(nèi)部被四塊隔板（加熱板）分成五層，工作區(qū)域?yàn)橹虚g三層，箱體兩端各開一扇門，如圖1所示，左邊是外門，采用鉸鏈旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，是裝載零件的進(jìn)口；右邊是內(nèi)門，采用氣動活塞移動式結(jié)構(gòu)，是烘烤零件進(jìn)入手套箱的唯一通道。烘烤箱內(nèi)只有這兩扇門和一個圓管孔（既用于抽真空，又用于充入氮?dú)猓┡c外界相通。由于烘烤箱長時間處于加熱烘烤狀態(tài)，可能使門上的密封圈變形、破損或老化，失去密封性能。經(jīng)檢查，門上的密封圈沒有破損、變形和老化現(xiàn)象，門和門框也沒有出現(xiàn)任何變形。用酒精噴霧法檢查外門，真空值顯示無明顯突變，說明外門無泄漏；對于內(nèi)門，將其關(guān)閉充入手套箱內(nèi)的氮?dú)?，烘烤箱抽真空，若手套箱上的手套被吸入，說明內(nèi)門有泄漏。經(jīng)測試，手套箱上的手套被慢慢地吸入箱內(nèi)，此現(xiàn)象說明烘烤箱與手套箱之間的內(nèi)門密封不嚴(yán)。查看關(guān)門的氣源壓力，顯示值為2×105Pa。根據(jù)設(shè)備使用要求將壓力值調(diào)到6×105Pa，然后抽真空，故障現(xiàn)象消除，電腦屏幕顯示值為0.9Pa，符合設(shè)備使用要求。

通過以上分析、檢查，造成本次故障現(xiàn)象的根本原因是烘烤箱內(nèi)門的關(guān)門氣壓調(diào)節(jié)過低。

2.手套箱上的手套被吸入箱內(nèi)發(fā)生爆裂

設(shè)備正常工作時，手套箱內(nèi)充入的是氮?dú)?，箱?nèi)壓力為正壓（壓力約高于本地大氣壓力）。當(dāng)箱內(nèi)壓力降到系統(tǒng)設(shè)定的下限時，如圖2，控制系統(tǒng)自動打開電磁閥S2充入氮?dú)?，維持箱內(nèi)正壓狀態(tài)。當(dāng)箱內(nèi)壓力突然增加（如將手套向箱內(nèi)伸進(jìn)）超過系統(tǒng)設(shè)定的壓力值時，單向排氣閥或電磁閥S4、S5自動打開卸壓。若當(dāng)氣瓶不能給設(shè)備提供氮?dú)鈺r，即氣體耗盡或氣瓶總閥被關(guān)閉，設(shè)備執(zhí)行充氮程序，電磁閥S1打開，氣瓶不能提供氮?dú)猓藭r當(dāng)電磁閥S2也處于打開狀態(tài)，即手套箱內(nèi)正處于補(bǔ)充氮?dú)鉅顟B(tài)，箱體之間就通過電磁閥S1或S3、減壓閥、電磁閥S2、過濾器互相聯(lián)通，手套箱內(nèi)的氣體就流入烘烤箱或傳遞箱，電磁閥S2因手套箱內(nèi)壓力低于系統(tǒng)設(shè)定的下限而處于常開狀態(tài)。由于零件在烘烤箱內(nèi)，要反復(fù)執(zhí)行抽真空和充氮等程序，而傳遞箱內(nèi)通常保持真空狀態(tài)，電磁閥S3處于常閉，因此手套箱內(nèi)的氣體主要經(jīng)過電磁閥S1被一次次抽走，箱內(nèi)的壓力降低，手套被吸入箱內(nèi)，超過橡膠手套膨脹極限后，發(fā)生爆裂。另外，當(dāng)內(nèi)門關(guān)閉不嚴(yán)，手套箱內(nèi)沒有氮?dú)庋a(bǔ)充時，也會造成類似現(xiàn)象。

經(jīng)現(xiàn)場察看，爆裂的手套被吸入箱內(nèi)，氮?dú)馄可蠚鈮罕韷毫χ羔樦傅搅恕?”位，說明氣瓶內(nèi)的氮?dú)庖押谋M。更換新手套和氮?dú)馄浚嚈C(jī)，沒有出現(xiàn)手套被吸入和爆裂現(xiàn)象。為了進(jìn)一步證實(shí)前面的分析，關(guān)閉氮?dú)馄可系目傞y門后觀察現(xiàn)象，烘烤箱在抽真空時，手套沒有發(fā)生任何變化，當(dāng)執(zhí)行充氮程序時，手套被慢慢吸入箱內(nèi)膨脹。當(dāng)打開氣瓶總閥門，手套又恢復(fù)到正常狀態(tài)。經(jīng)了解，手套發(fā)生幾次爆裂都是操作人員不在場時發(fā)生的。由于設(shè)備烘烤零件時間較長，值班操作人員長時間不在現(xiàn)場，當(dāng)?shù)獨(dú)夂谋M后沒人及時采取措施，致使手套爆裂。針對此原因，規(guī)定操作人員定時巡視制度，觀察氣瓶內(nèi)氮?dú)庀那闆r。執(zhí)行定時巡視制度后，很長時間沒有出現(xiàn)手套爆裂問題，但操作人員發(fā)現(xiàn)剛更換的氮?dú)?，沒用多久就消耗完了，手套又發(fā)生爆裂現(xiàn)象。對此進(jìn)行檢查，裝上新手套，又接上一瓶滿的氮?dú)庠嚈C(jī)檢查，通過顯示屏發(fā)現(xiàn)：烘烤箱內(nèi)的真空壓力很快達(dá)到0.9Pa，而傳遞箱內(nèi)的真空壓力顯示仍為“HIGH”（＜266.7Pa才顯示具體數(shù)值），說明傳遞箱的真空系統(tǒng)有問題。檢查系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)，電磁閥S3的線圈處于通電狀態(tài)，使不該此時打開的電磁閥S3打開了。查找電磁閥S3導(dǎo)通的原因，由于控制電磁閥S3的固態(tài)繼電器損壞，固態(tài)繼電器的主觸點(diǎn)處于接通狀態(tài)，線圈一直通電，造成電磁閥S3打開。氣瓶內(nèi)的氮?dú)饨?jīng)電磁閥S3進(jìn)入傳遞箱，故傳遞箱內(nèi)的真空壓力達(dá)不到規(guī)定值。當(dāng)真空泵抽走氣瓶內(nèi)的所有氮?dú)夂螅懊娣治鲆粯?，最后連手套箱內(nèi)的氣體也被抽走，造成手套出現(xiàn)爆裂。

經(jīng)換上新的固態(tài)繼電器試機(jī)，傳遞箱內(nèi)的真空壓力很快達(dá)到規(guī)定值，設(shè)備工作正常。

3.從烘烤箱內(nèi)取出的零件表面出現(xiàn)氧化現(xiàn)象

出現(xiàn)氧化現(xiàn)象可能有三個因素：①被烘烤的產(chǎn)品零件表面太臟；②烘烤箱密封不嚴(yán)；③烘烤箱內(nèi)充入的氮?dú)赓|(zhì)量差或混入了其他腐蝕性物質(zhì)。

在對箱體檢查過程中，發(fā)現(xiàn)隔板（加熱板）上有黃褐色類似油膩之類的物質(zhì)。放入烘烤箱內(nèi)的零件和載體應(yīng)該都是清洗干凈的，觀察設(shè)備供氮管路，發(fā)現(xiàn)充入烘烤箱內(nèi)的氮?dú)鈴臍馄康皆O(shè)備經(jīng)過了長約12m、直徑20mm的新管路。為了消除管道過長帶來的影響，將氣瓶移到設(shè)備旁邊，直接用干凈的短管與設(shè)備相連。將烘烤箱內(nèi)部徹底清洗、擦拭干凈，然后經(jīng)過幾次抽真空→充氮→空箱加熱烘烤操作后，箱內(nèi)再沒有發(fā)現(xiàn)黃褐色物質(zhì)。放入零件按烘烤程序進(jìn)行烘烤，零件表面沒有出現(xiàn)任何氧化現(xiàn)象，故障現(xiàn)象消除。對原長管道內(nèi)部進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)管內(nèi)壁粘著許多黃色污物。經(jīng)調(diào)查，在安裝管道時，安裝人員沒有對管道內(nèi)部進(jìn)行清洗去污處理。在充氮烘烤過程中，氮?dú)鈱⒐軆?nèi)贓物帶入烘烤箱內(nèi)，造成零件表面氧化。

為防止此問題再次發(fā)生，采取預(yù)防措施：①采用清潔干凈的管道作為供氣管道；②縮短供氣管道長度，以減少更換氮?dú)馄繒r管道內(nèi)進(jìn)入的空氣量；③做好設(shè)備日常維護(hù)保養(yǎng)工作，確保設(shè)備內(nèi)外干凈整潔。