浅析民机制造领域热工艺设备

曹常印

摘要：本文主要对民机制造领域用热工艺设备进行介绍，从等级和测试方面对热工艺设备进行阐述，并重点对冷藏设备、真空炉、实验室炉子进行详细论述。

关键字：热工艺设备;测试;

1序言

国内外航空、航天、国防等领域中热工艺都占有非常重要的地位。特别是国内民机产业发展以来，热工艺水平对于民机制造水平的发展有重要的意义。热工艺设备是热加工艺发展的基础，热加工设备的选择、测试及调试对热工艺过程产生重要的影响。本文主要对民机制造领域用热工艺设备进行介绍，从等级和测试方面对热工艺设备进行阐述，并重点对冷藏设备、真空炉、实验室用炉子进行详细论述。

2热工艺设备的等级

用于在受控温度下处理零件和材料的任何设备，如热处理炉、烘箱、冷藏室等统称热工艺设备。热工艺设备的炉子等级是基于温度均匀性要求来划分的：等级1：±3℃;等级2：±6℃;等级3：±8℃;等级4：±10℃;等级5：±14℃;等级28：±3℃;等级7：只有最高或最低或温度范围。特殊的炉子等级及对应的温度范围应按有关工艺规范的规定而进行选择及确定。

3热工艺设备的测试

热工艺设备是指用于在受控温度下处理零件和材料的任何设备（如热处理炉、烘箱、冷藏室等）。由单独的控制仪表进行温度控制的热工艺设备的工作区部分称为设备的控制区。有效工作区是经过温度均匀性测试，并且满足本文要求的热工艺设备空间。热工艺设备经温度均匀性测试和系统精度校准，且满足本文要求的温度范围称为设备的合格工作温度范围。

热工艺设备需进行的系统精度校验，通过热工艺设备每个控制区的控制和记录系统读数，与经过修正后标准测试系统的读数进行比较，以确定热工艺设备每个控制区的控制和记录系统的精度满足要求。温度均匀性测试是在热工艺设备热稳定性之前和之后，用经过校准的现场测试仪器和传感器对有效工作区内的温度进行测试，用于确定热工艺设备的温度特性。

热工艺设备高温测量过程中的温度过冲是指出现于第一次到达热工艺设备设定温度后，有效工作区超过温度容差范围的现象。当热工艺设备温度稳定后，进行的温度均匀性测试过程中，有效工作区超过容差范围的最高温度称为超温。加热过程中当设备温度达到设定温度附近，测试热电偶温度有上下周期变化或其中有测试偶测试温度开始下降时称为温度稳定。

4 热工艺设备补偿方法

热工艺设备常用补偿方法主要有：设定值的温度补偿，即通过调整设定温度使得温度均匀性测试温度达到中间值（生产过程中建议通过调整工作偶的位置实现）;仪器的零位补偿（调整量的补偿），即通过仪器的零位调节进行补偿（建议采用更换热电偶的方法，选用具有合适修正值的热电偶）;熱电偶修正值的补偿（输入补偿值），即通过人工输入电压（mV）值进行电子补偿（建议采用更换热电偶的方法，选用具有合适修正值的热电偶）。

5 冷藏设备

热加工过程中使用的冷藏设备应有一台温度控制器。对于液氮、干冰/液体制冷的槽，不要求温度控制仪。如果冷藏设备用于有温度/时间要求的，则应安装一台温度记录仪。在低温下的材料运输中，可以不需要满足如上要求。

6 真空炉

真空热处理炉用于材料热加工具有很多的优势，可以对工件进行光亮热处理，起到净化、脱脂、脱氧的作用，使工件质量得到显著提高。同时真空炉不需要保护气体发生装置，设备的使用和维护比较方便，可以达到其它电阻炉不能达到的高温。真空炉一般由主机、炉膛、电热装置、密封炉壳、真空系统、供电系统、控温系统和炉外运输车等组成。

真空炉的仪表分类A、B、C、D类别，装载传感器及记录仪表等的配置应根据工艺要求确定。真空炉一般都带装载传感器以便于确定热处理零件保温时间。真空炉发热体主要靠热辐射，因此要求能承受骤冷、骤热，耐冲击，高温电阻稳定，不发生蒸发，使用寿命长，易拆换且性能稳定的材料。

真空炉的温度均匀性测试除需做空气炉相关测试外，特殊要求如下：①温度均匀性测试应在100μm Hg（13.3Pa）真空度下进行测量。②泄漏率测试，在炉腔压力不大于50μm Hg（6.65Pa）时，炉子的泄漏率应不超过10μm Hg/h（1.33Pa/h）。在室温空载下关闭炉门并抽真空到不超过50μm Hg（6.65Pa）后进行泄漏率检测。达到设定的真空度后，关闭真空室的所有阀门，记录初始压力值，至少15min后记录第二次压力值。泄漏率=升高的压力（最终压力值-初始压力值）/ 测试时间。泄漏率一般应每周测量一次，如果连续三次合格以后可延长至一个月一次。设备大修以及更换密封元件或较长时间未使用，在重新使用前必须及时进行测量。③炉子的最高温度考核试验，在炉子稳定在压力不超过50μm Hg（6.65Pa）后，将炉子加热到最高操作设定温度，保温时间至少为60min。④露点测试，使用露点仪测量气体纯度，要求进入炉内的气体其露点≤-32℃。⑤真空炉的配置：至少配置一台真空仪表（包括真空传感器），能记录0.1μm Hg（1.33×10-2Pa）到1000μm Hg（13.3Pa）的压力范围。⑥保持炉内清洁，定期清洗，防止污染。

7 实验室炉子

使用装载传感器的实验室炉子应满足如下要求：满足相应的工艺规范或材料规范要求;要求每季进行系统精度测试;炉子控制仪表每季度必须进行一次校准;首次温度均匀性测试成功，且连续两次每季度测试成功后，可以经过质保部门书面批准，周期延长到半年。未使用装载传感器的实验室炉子，则应按照生产设备的要求进行测试。

除非实验室炉子完全符合规范要求，否则不允许用于任何产品零件和产品原材料的热加工。

8结论

本文主要对民机制造领域用热工艺设备进行介绍，从等级和测试等方面对热工艺设备进行阐述，并重点对冷藏设备、真空炉、实验室用炉子进行详细论述。