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真空爐加熱時,真空度過高會造成材料中合金元素的揮發(fā),常用物理量Pa(帕斯卡)、bar(巴,1bar=100kpa)和Torr(托,1torr=133.322pa)來標注真空度,三者之間有一定的換算關系。預熱階段采用較低的真空度,加熱和保溫階段真空度比較高。高壓氣淬的冷卻速度與換熱器冷卻水的流量、氣體的種類、溫度和流速、氣體的壓力、氣流形式和分布以及工件的大小和裝爐量相關。有研究表明:10bar低溫氮氣的冷速比6bar提高30%~40%,20bar比6bar提高80%以上。
真空燒結爐主要用于燒結活性和不溶性金屬、硬質(zhì)合金、磁性材料和不銹鋼。實際上是低壓(減壓)燒結。真空度越高,與中性大氣的距離越近,材料發(fā)生的化學反應就越少。
真空燒結爐的主要優(yōu)點是:
(1)真空有利于吸附氣體的去除,對燒結后期的收縮有明顯的促進作用。
(2)真空有利于去除硅、鋁、鎂、鈣及其氧化物等雜質(zhì),起到凈化材料的作用。
(3)真空可以提高液相燒結的潤濕性,有利于燒結過程中的收縮,改善合金的組織。
(4)真空是一種理想的惰性氣體。當其它一次或惰性氣體不合適,或材料容易脫碳和滲碳時,可采用真空燒結爐。
(5)減少大氣中有害成分(水、氧、氮等)對產(chǎn)品的污染。例如,將電解氫中的含水量降低到-40℃是困難的,而在真空燒結中,只要在幾百帕的范圍內(nèi),真空含量就相當于-40℃的。 粘結金屬在真空液相燒結過程中的揮發(fā)損失是一個重要問題。這不僅改變和影響了合金的終成分和結構,而且阻礙了燒結過程本身。粘結金屬的揮發(fā)損失主要發(fā)生在燒結后期(即保溫階段)。真空燒結爐保溫時間越長,粘結金屬的揮發(fā)損失越大。因此,化學雜質(zhì)、水和其他材料與材料中的碳發(fā)生反應,導致與爐內(nèi)排放。此時,爐壓明顯升高,合金中總碳含量降低。顯然,碳含量的變化取決于原料粉末中的氧含量和燒結過程中的真空度。二者越高,產(chǎn)生的反應越容易,脫碳越嚴重。
真空燒結與氣體保護燒結在真空燒結爐中沒有根本區(qū)別,但燒結溫度較低,一般可降低100~150℃,有利于延長燒結爐壽命,降低電能消耗。
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1、中頻電源、真空爐爐體、感應圈之冷卻水源——蓄水池之水必須充滿,水中不得有雜質(zhì)。
2、開動水泵,使其中頻電源,真空爐感應圈、爐體冷卻系統(tǒng)水循環(huán)正常,并調(diào)整水壓控制在規(guī)定值。
3、檢查真空泵電源系統(tǒng),皮帶盤皮帶松緊,真空泵油是否位于油封觀察孔中線。檢查妥后,人工轉(zhuǎn)動真空泵皮帶盤,如無異常,可在關閉蝶閥的情況下,啟動真空泵。
4、檢查真空爐體內(nèi)情況,要求真空爐體內(nèi)一級衛(wèi)生,感應圈絕緣良好,密封真空膠帶具有彈性,尺寸合格。
5、檢查真空爐體的杠桿手把啟動是否靈活。
6、檢查轉(zhuǎn)動式麥氏真空計是否合乎要求。
7、檢查石墨坩堝,裝爐配件是否齊全。
8、在以上準備就緒后,接通電源,中頻電源合閘,按中頻啟動規(guī)則,試啟動變頻,成功后停止變頻,方可開爐。
9、真空爐體上蓋的觀察、測溫孔,每次開爐均需清潔處理,以便觀察和測溫。
10、裝爐時應根據(jù)不同燒結產(chǎn)品,采取相應裝爐方式。按有關材質(zhì)裝爐規(guī)則裝盤,不得隨意更改。
11、為了保持恒溫,防止熱輻射,發(fā)熱坩堝上加二層碳纖維,再罩上隔熱屏。
12、墊好真空密封膠帶。
13、操作杠桿手把,轉(zhuǎn)動真空爐頂蓋與爐體密切重合,放下頂蓋,并鎖好固定螺母。