曹常印

摘要：本文主要對(duì)民機(jī)制造領(lǐng)域用熱工藝設(shè)備進(jìn)行介紹，從等級(jí)和測(cè)試方面對(duì)熱工藝設(shè)備進(jìn)行闡述，并重點(diǎn)對(duì)冷藏設(shè)備、真空爐、實(shí)驗(yàn)室爐子進(jìn)行詳細(xì)論述。

關(guān)鍵字：熱工藝設(shè)備;測(cè)試;

1序言

國(guó)內(nèi)外航空、航天、國(guó)防等領(lǐng)域中熱工藝都占有非常重要的地位。特別是國(guó)內(nèi)民機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展以來，熱工藝水平對(duì)于民機(jī)制造水平的發(fā)展有重要的意義。熱工藝設(shè)備是熱加工藝發(fā)展的基礎(chǔ)，熱加工設(shè)備的選擇、測(cè)試及調(diào)試對(duì)熱工藝過程產(chǎn)生重要的影響。本文主要對(duì)民機(jī)制造領(lǐng)域用熱工藝設(shè)備進(jìn)行介紹，從等級(jí)和測(cè)試方面對(duì)熱工藝設(shè)備進(jìn)行闡述，并重點(diǎn)對(duì)冷藏設(shè)備、真空爐、實(shí)驗(yàn)室用爐子進(jìn)行詳細(xì)論述。

2熱工藝設(shè)備的等級(jí)

用于在受控溫度下處理零件和材料的任何設(shè)備，如熱處理爐、烘箱、冷藏室等統(tǒng)稱熱工藝設(shè)備。熱工藝設(shè)備的爐子等級(jí)是基于溫度均勻性要求來劃分的：等級(jí)1：±3℃;等級(jí)2：±6℃;等級(jí)3：±8℃;等級(jí)4：±10℃;等級(jí)5：±14℃;等級(jí)28：±3℃;等級(jí)7：只有最高或最低或溫度范圍。特殊的爐子等級(jí)及對(duì)應(yīng)的溫度范圍應(yīng)按有關(guān)工藝規(guī)范的規(guī)定而進(jìn)行選擇及確定。

3熱工藝設(shè)備的測(cè)試

熱工藝設(shè)備是指用于在受控溫度下處理零件和材料的任何設(shè)備（如熱處理爐、烘箱、冷藏室等）。由單獨(dú)的控制儀表進(jìn)行溫度控制的熱工藝設(shè)備的工作區(qū)部分稱為設(shè)備的控制區(qū)。有效工作區(qū)是經(jīng)過溫度均勻性測(cè)試，并且滿足本文要求的熱工藝設(shè)備空間。熱工藝設(shè)備經(jīng)溫度均勻性測(cè)試和系統(tǒng)精度校準(zhǔn)，且滿足本文要求的溫度范圍稱為設(shè)備的合格工作溫度范圍。

熱工藝設(shè)備需進(jìn)行的系統(tǒng)精度校驗(yàn)，通過熱工藝設(shè)備每個(gè)控制區(qū)的控制和記錄系統(tǒng)讀數(shù)，與經(jīng)過修正后標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試系統(tǒng)的讀數(shù)進(jìn)行比較，以確定熱工藝設(shè)備每個(gè)控制區(qū)的控制和記錄系統(tǒng)的精度滿足要求。溫度均勻性測(cè)試是在熱工藝設(shè)備熱穩(wěn)定性之前和之后，用經(jīng)過校準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試儀器和傳感器對(duì)有效工作區(qū)內(nèi)的溫度進(jìn)行測(cè)試，用于確定熱工藝設(shè)備的溫度特性。

熱工藝設(shè)備高溫測(cè)量過程中的溫度過沖是指出現(xiàn)于第一次到達(dá)熱工藝設(shè)備設(shè)定溫度后，有效工作區(qū)超過溫度容差范圍的現(xiàn)象。當(dāng)熱工藝設(shè)備溫度穩(wěn)定后，進(jìn)行的溫度均勻性測(cè)試過程中，有效工作區(qū)超過容差范圍的最高溫度稱為超溫。加熱過程中當(dāng)設(shè)備溫度達(dá)到設(shè)定溫度附近，測(cè)試熱電偶溫度有上下周期變化或其中有測(cè)試偶測(cè)試溫度開始下降時(shí)稱為溫度穩(wěn)定。

4 熱工藝設(shè)備補(bǔ)償方法

熱工藝設(shè)備常用補(bǔ)償方法主要有：設(shè)定值的溫度補(bǔ)償，即通過調(diào)整設(shè)定溫度使得溫度均勻性測(cè)試溫度達(dá)到中間值（生產(chǎn)過程中建議通過調(diào)整工作偶的位置實(shí)現(xiàn)）;儀器的零位補(bǔ)償（調(diào)整量的補(bǔ)償），即通過儀器的零位調(diào)節(jié)進(jìn)行補(bǔ)償（建議采用更換熱電偶的方法，選用具有合適修正值的熱電偶）;熱電偶修正值的補(bǔ)償（輸入補(bǔ)償值），即通過人工輸入電壓（mV）值進(jìn)行電子補(bǔ)償（建議采用更換熱電偶的方法，選用具有合適修正值的熱電偶）。

5 冷藏設(shè)備

熱加工過程中使用的冷藏設(shè)備應(yīng)有一臺(tái)溫度控制器。對(duì)于液氮、干冰/液體制冷的槽，不要求溫度控制儀。如果冷藏設(shè)備用于有溫度/時(shí)間要求的，則應(yīng)安裝一臺(tái)溫度記錄儀。在低溫下的材料運(yùn)輸中，可以不需要滿足如上要求。

6 真空爐

真空熱處理爐用于材料熱加工具有很多的優(yōu)勢(shì)，可以對(duì)工件進(jìn)行光亮熱處理，起到凈化、脫脂、脫氧的作用，使工件質(zhì)量得到顯著提高。同時(shí)真空爐不需要保護(hù)氣體發(fā)生裝置，設(shè)備的使用和維護(hù)比較方便，可以達(dá)到其它電阻爐不能達(dá)到的高溫。真空爐一般由主機(jī)、爐膛、電熱裝置、密封爐殼、真空系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、控溫系統(tǒng)和爐外運(yùn)輸車等組成。

真空爐的儀表分類A、B、C、D類別，裝載傳感器及記錄儀表等的配置應(yīng)根據(jù)工藝要求確定。真空爐一般都帶裝載傳感器以便于確定熱處理零件保溫時(shí)間。真空爐發(fā)熱體主要靠熱輻射，因此要求能承受驟冷、驟熱，耐沖擊，高溫電阻穩(wěn)定，不發(fā)生蒸發(fā)，使用壽命長(zhǎng)，易拆換且性能穩(wěn)定的材料。

真空爐的溫度均勻性測(cè)試除需做空氣爐相關(guān)測(cè)試外，特殊要求如下：①溫度均勻性測(cè)試應(yīng)在100μm Hg（13.3Pa）真空度下進(jìn)行測(cè)量。②泄漏率測(cè)試，在爐腔壓力不大于50μm Hg（6.65Pa）時(shí)，爐子的泄漏率應(yīng)不超過10μm Hg/h（1.33Pa/h）。在室溫空載下關(guān)閉爐門并抽真空到不超過50μm Hg（6.65Pa）后進(jìn)行泄漏率檢測(cè)。達(dá)到設(shè)定的真空度后，關(guān)閉真空室的所有閥門，記錄初始?jí)毫χ?，至?5min后記錄第二次壓力值。泄漏率=升高的壓力（最終壓力值-初始?jí)毫χ担? 測(cè)試時(shí)間。泄漏率一般應(yīng)每周測(cè)量一次，如果連續(xù)三次合格以后可延長(zhǎng)至一個(gè)月一次。設(shè)備大修以及更換密封元件或較長(zhǎng)時(shí)間未使用，在重新使用前必須及時(shí)進(jìn)行測(cè)量。③爐子的最高溫度考核試驗(yàn)，在爐子穩(wěn)定在壓力不超過50μm Hg（6.65Pa）后，將爐子加熱到最高操作設(shè)定溫度，保溫時(shí)間至少為60min。④露點(diǎn)測(cè)試，使用露點(diǎn)儀測(cè)量氣體純度，要求進(jìn)入爐內(nèi)的氣體其露點(diǎn)≤-32℃。⑤真空爐的配置：至少配置一臺(tái)真空儀表（包括真空傳感器），能記錄0.1μm Hg（1.33×10-2Pa）到1000μm Hg（13.3Pa）的壓力范圍。⑥保持爐內(nèi)清潔，定期清洗，防止污染。

7 實(shí)驗(yàn)室爐子

使用裝載傳感器的實(shí)驗(yàn)室爐子應(yīng)滿足如下要求：滿足相應(yīng)的工藝規(guī)范或材料規(guī)范要求;要求每季進(jìn)行系統(tǒng)精度測(cè)試;爐子控制儀表每季度必須進(jìn)行一次校準(zhǔn);首次溫度均勻性測(cè)試成功，且連續(xù)兩次每季度測(cè)試成功后，可以經(jīng)過質(zhì)保部門書面批準(zhǔn)，周期延長(zhǎng)到半年。未使用裝載傳感器的實(shí)驗(yàn)室爐子，則應(yīng)按照生產(chǎn)設(shè)備的要求進(jìn)行測(cè)試。

除非實(shí)驗(yàn)室爐子完全符合規(guī)范要求，否則不允許用于任何產(chǎn)品零件和產(chǎn)品原材料的熱加工。

8結(jié)論

本文主要對(duì)民機(jī)制造領(lǐng)域用熱工藝設(shè)備進(jìn)行介紹，從等級(jí)和測(cè)試等方面對(duì)熱工藝設(shè)備進(jìn)行闡述，并重點(diǎn)對(duì)冷藏設(shè)備、真空爐、實(shí)驗(yàn)室用爐子進(jìn)行詳細(xì)論述。