閆殳裔， 程生坤， 高 健

（中國航發(fā)北京航空材料研究院， 北京 100095）

引言

真空爐是指爐內(nèi)壓力小于一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的工藝處理設(shè)備，真空爐按照壓力范圍分為超高真空、高真空、中真空、低真空四種[1-2]。真空熱處理能夠提高工件質(zhì)量，達(dá)到良好的材料處理能力，提高工件的耐用性能[3]。經(jīng)過真空爐處理的工件，表面凈化效果好，零件使用壽命更長。真空爐在使用過程中，可能會(huì)存在故障，為此需要進(jìn)行維修和檢查，以降低設(shè)備故障率，提高真空爐的工作效率，有利于正常生產(chǎn)[4-5]。真空爐發(fā)生故障未得到及時(shí)檢修會(huì)造成極大的安全事故，影響正常使用，這對于故障的處理提出了較高的要求[6]。本文對真空爐故障進(jìn)行分析，尋找故障發(fā)生的原因，保證真空爐的正常運(yùn)行。

1 真空爐的典型故障

判斷真空爐是否正常的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)是真空度的高低，在工廠生產(chǎn)中需要預(yù)防真空度降低現(xiàn)象。工業(yè)中的真空爐如圖1 所示。

圖1 真空爐

真空爐一般使用真空泵進(jìn)行抽真空，真空泵是配合使用的設(shè)備，一般由機(jī)械泵與羅茨泵組合，對于真空度要求高的真空爐需要擴(kuò)散泵。

1.1 真空度降低

真空爐組成一個(gè)完整的真空系統(tǒng)，需要各部分共同作用，才能保證真空爐正常使用。真空度降低的原因有2 個(gè)：

1）羅茨泵、機(jī)械泵負(fù)壓性能降低。真空泵長期工作可能造成內(nèi)部零件的磨損與老化，老化的零件導(dǎo)致氣密性降低，無法達(dá)到真空度的要求。真空泵屬于精密專業(yè)部件，對工作溫度、油液顏色進(jìn)行檢查可以判斷其是否存在故障。

2）設(shè)備存在泄漏點(diǎn)。對于真空爐而言，因爐門密封問題導(dǎo)致的泄露占設(shè)備泄露的80%，所以在檢查時(shí)先對爐門密封圈進(jìn)行檢查。爐門密封圈容易受到磨損，從而導(dǎo)致泄露問題，降低真空爐的密閉性。在故障排除時(shí)，還應(yīng)檢查真空爐管路、儲氣罐與真空爐接口等各種連接處。

1.2 真空熱處理后零件變色

真空爐在進(jìn)行零件的熱處理時(shí)，可能導(dǎo)致零件出現(xiàn)顏色變化，根據(jù)顏色的不同可以判斷故障存在的原因。對常見的3 種顏色和對應(yīng)的故障進(jìn)行分析[7]，分析結(jié)果如下：

1）藍(lán)色。當(dāng)真空處理后，零件呈現(xiàn)藍(lán)色，表示燃?xì)馀c空氣存在嚴(yán)重泄漏。藍(lán)色較淺時(shí)，表面空氣有少量泄露，當(dāng)藍(lán)色較重時(shí)，表面氮?dú)獬霈F(xiàn)泄露。泄露程度增大，顏色會(huì)變成藏青色甚至黑色。

2）黃色。零件變成黃色，表面空氣和燃?xì)獾幕旌衔锎嬖谛孤?。泄露?yán)重時(shí)，部件變成藍(lán)色。

3）綠色。部件變成綠色原因較多，包括：部件在被進(jìn)行處理時(shí)并非處于干燥狀態(tài)，表面含水較多；真空爐存在泄露，不是真空狀態(tài)；換熱器出現(xiàn)泄露或者水套泄漏，設(shè)備中含有殘留水分；爐膛高溫，火焰逸出導(dǎo)致熱處理不均勻。

1.3 零件加工增碳

真空爐中進(jìn)行油淬處理時(shí)，部件上出現(xiàn)含碳量增加。原因可能是加熱室的清潔度較低，或則送料小車的進(jìn)出有殘留熱量存在熱室冷壁。殘留物在加熱時(shí)揮發(fā)，導(dǎo)致工件增碳。解決此問題，可以對爐膛進(jìn)行清洗，選擇丙酮、三氯乙烯開展定期清洗，保證淬火油清洗干凈。

2 真空爐的預(yù)防性維護(hù)

為了避免真空爐出現(xiàn)故障，可以開展預(yù)防性的維護(hù)，如對設(shè)備進(jìn)行故障的檢查和壓力測試，從而及早發(fā)現(xiàn)故障，排除故障，提高真空爐的正常工作時(shí)間，提高工作效率。

2.1 故障檢查

爐門O 形密封圈是容易損壞的部位，需要定期進(jìn)行檢查，如果發(fā)現(xiàn)損壞，及時(shí)進(jìn)行更換，避免真空爐出現(xiàn)真空度降低問題。

真空爐所有真空泵定期檢查，檢查項(xiàng)目包括工作噪聲、油位水平、油液顏色。根據(jù)檢查結(jié)果，對油液進(jìn)行更換或者添加。此外，還需要檢查傳動(dòng)系統(tǒng)是否存在老化，過濾系統(tǒng)的濾芯是否需要更換等。

2.2 壓力測試

進(jìn)行壓力測試是直接了解真空泵是否存在問題的簡單方法，壓力測試簡易模型如圖2 所示。

圖2 壓力測試

進(jìn)行壓力測試時(shí)，需保證爐子處于干燥狀態(tài)，以方便掌握測試的真實(shí)情況，根據(jù)測試結(jié)果可知真空爐的工作狀態(tài)。

3 真空爐的維修方法

在運(yùn)行過程中，為了保證真空爐的可靠性需要采用合適、正確的維修方法。定期檢修、維護(hù)保養(yǎng)、突發(fā)事故的搶修等對于真空爐的維修至關(guān)重要。在生產(chǎn)過程中，以預(yù)防維修為主，盡量避免事后維修，以免造成不必要的損失。

3.1 真空爐爐體的維修保養(yǎng)

1）日常的維護(hù)。工作時(shí)檢查液位，保證刻度可見，能夠方便觀察；每個(gè)班組必須檢查爐體，發(fā)現(xiàn)潛在故障問題，及時(shí)排除。當(dāng)真空爐運(yùn)行一定時(shí)間，介質(zhì)出口若達(dá)不到要求，需要檢查銘牌流量變化，必要時(shí)打開排氣閥，重新獲得較好的換熱效果。

2）預(yù)防性定期維修，每隔一段時(shí)間維修一次，間隔周期為半年或者一年。主要項(xiàng)目包括：打開煙箱門，檢查煙垢和防爆裝置；打開鍋筒，觀察是否存在結(jié)垢現(xiàn)象或者腐蝕，必要時(shí)，進(jìn)行清理。

3）液位計(jì)總成維修，每個(gè)季度排污一次，避免液位計(jì)因阻塞失靈。檢查閥頭的氣密性，確保真空閥能夠正常工作。檢查O 形密封圈和法蘭連接處的墊片，必要時(shí)進(jìn)行更換。

4）真空爐外部定期檢查內(nèi)容：外接線是否牢靠，焊縫處有無裂紋；壓力表、水位計(jì)等是否存在堵塞或不能正常工作情況；閥門有無泄露，爐體盤管管線是否正常。

3.2 控制部分及其他器件維修保養(yǎng)

1）電動(dòng)機(jī)的維修保養(yǎng)：檢查電機(jī)緊固件，保證電機(jī)處理緊固狀態(tài)；電機(jī)表面注意清掃，避免灰塵堆積；檢查散熱片是否正常；檢查電機(jī)工作時(shí)溫度是否過高；對電機(jī)軸承經(jīng)常更換潤換脂，保證其處于良好工作狀態(tài)。

2）調(diào)壓閥的維修保養(yǎng)：每半年對調(diào)壓閥保養(yǎng)一次，主要是清洗閥口、指揮器噴嘴、擋板，往閥位指示器處滴入一滴潤滑油，清理膜頭內(nèi)的輕質(zhì)油等。薄膜和閥口墊根據(jù)實(shí)際使用情況，定期更換。

3）變頻器的保養(yǎng)，每隔三個(gè)月檢查一次，檢查內(nèi)容包括內(nèi)部溫度、工作環(huán)境、發(fā)熱情況、端子、過熱痕跡、主回路線路、是否存在外界劃痕等。對于電路板部分，需要根據(jù)檢查情況對其進(jìn)行清掃清理。

4）交流接觸器的保養(yǎng)：定期檢查，用玻璃砂紙進(jìn)行打磨三組觸頭，損壞嚴(yán)重的進(jìn)行觸頭更換。

5）對空氣風(fēng)壓開關(guān)進(jìn)行定期檢查，對火焰盤、點(diǎn)火電極進(jìn)行每年一次的清理并每隔三個(gè)月暢通一次，對燃燒器機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部分進(jìn)行定期檢查，防止轉(zhuǎn)動(dòng)部分有異物，并定期加油潤滑。

6）燃?xì)忾y組清洗保養(yǎng)：定期清理通道內(nèi)的油污，保證燃?xì)忾y管路暢通無阻塞現(xiàn)象。

7）燃?xì)膺^濾器的維修保養(yǎng)：定期保養(yǎng)，間隔三個(gè)月清除濾網(wǎng)表面污物，同時(shí)對閥內(nèi)污物進(jìn)行清理，如果濾網(wǎng)損壞及時(shí)更換。冷卻風(fēng)扇、電解電容等其他器件，定期進(jìn)行維修，必要時(shí)進(jìn)行更換。