真空熱處理是將金屬工件在1個(gè)大氣壓以下(即負壓下)加熱的金屬熱處理工藝。
真空熱處理具有以下的優(yōu)點(diǎn):
真空熱處理幾乎可實(shí)現全部熱處理工藝,如淬火、退火、回火、滲碳、氮化,在淬火工藝中可實(shí)現氣淬、油淬、硝鹽淬火、水淬等,還可以進(jìn)行真空釬焊、燒結、表面處理等。
真空熱處理爐熱效率高,可實(shí)現快速升溫和降溫,可實(shí)現無(wú)氧化、無(wú)脫碳、無(wú)滲碳,可去掉工件表面的磷屑,并有脫脂除氣等作用,從而達到表面光亮凈化的效果,使模具變得相對光亮。
一般來(lái)說(shuō),被處理的工件在爐內加熱緩慢,內熱溫差較小,熱應力小,因而變形小,產(chǎn)品合格率高,并且工件真空熱處理后的硬度是普通熱處理的3-5倍。對于一些價(jià)值很高的精密工件,比如大型精密模具特別重要,真空熱處理大大提高了其使用壽命,終結果原本企業(yè)一年使用10個(gè)精密模具,現在只需要使用2-3個(gè)精密模具。企業(yè)大大節約了生產(chǎn)成本,提高了經(jīng)濟效益。
被處理的工件沒(méi)有氫脆危險,對鈦材和難熔金屬殼防止表面氫脆,真空熱處理工藝的穩定性和重復性好。
相比普通熱處理的工作環(huán)境,真空熱處理的工作環(huán)境較好,操作安全,并且真空熱處理技術(shù)沒(méi)有污染和公害,是上*的“綠色熱處理”。
真空熱處理技術(shù)依靠真空熱處理爐來(lái)實(shí)現,真空熱處理爐的特點(diǎn)如下:
1、水冷裝置,真空熱處理爐的爐殼、爐蓋、電熱元件導別處置(水冷電極)、中間真空隔熱門(mén)等部件,均在真空、受熱狀態(tài)下工作。在這種極為不利的條件下工作,必須保證各部件的結構不變形、不損壞,真空密封圈不過(guò)熱、不燒毀。因此,各部件應該根據不同的情況設置水冷裝置,以保證真空熱處理爐能夠正常運行并有足夠的使用壽命。
2、采用低電壓大電流:在真空容器內,當真空空度為幾托一lxlo-1托的范圍內時(shí),真空容器內的通電導體在較高的電壓下,會(huì )產(chǎn)生輝光放電現象。在真空熱處理爐內,嚴重的會(huì )產(chǎn)生弧光放電,燒毀電熱元件、隔熱層等,造成重大事故和損失。因此,真空熱處理爐的電熱元件的工作電壓,一般都不超過(guò)80—100伏。同時(shí)在電熱元件結構設計時(shí)要采取有效措施,如盡量避免有的部件,電極間的間距不能太小窄,以防止輝光放電或者弧光放電的發(fā)生。
3、大部分加熱與隔熱材料只能在真空狀態(tài)下使用:真空熱處理爐的加熱與隔熱襯料是在真空與高溫下工作的,因而對這些材料提出了耐高溫,蒸汽壓低,輻射效果好,導熱系數小等要求。對抗氧化性能要求不高。所以,真空熱處理爐廣泛采用了鉭、鎢、鉬和石墨等作加熱與隔熱構料。這些材料在大氣狀態(tài)下極易氧化,因此,常規熱處理爐不能采用這些加熱與隔熱材料。
4、嚴格的真空密封:金屬零件進(jìn)行真空熱處理均在密閉的真空爐內進(jìn)行,因此,獲得和維持爐子原定的漏氣率,保證真空爐的工作真空度,對確保零件真空熱處理的質(zhì)量有著(zhù)非常重要的意義。所以真空熱處理爐的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題,就是要有可靠的真空密封結構。為了保證真空爐的真空性能,在真空熱處理爐結構設計中必須道循一個(gè)基本原則,就是爐體要采用氣密焊接,同時(shí)在爐體上盡量少開(kāi)或者不開(kāi)孔,少采用或者避免采用動(dòng)密封結構,以盡量減少真空泄漏的機會(huì )。安裝在真空爐體上的部件、附件等如水冷電極、熱電偶導出裝置也都必須設計密封結構。
5、自動(dòng)化程度高:真空熱處理爐的自動(dòng)化程度之所以較高,是因為金屬工件的加熱、冷卻等操作,需要十幾個(gè)甚至幾十個(gè)動(dòng)作來(lái)完成。這些動(dòng)作內在真空熱處理爐內進(jìn)行,操作人員無(wú)法接近。同時(shí),有些動(dòng)作如加熱保溫結束后,金屬工件進(jìn)行淬火工序須六個(gè)動(dòng)作并且要在15秒鐘以?xún)韧瓿?。在這樣迅速的條件來(lái)完成許多動(dòng)作,是很容易造成操作人員的緊張而構成誤操作。因此,只有較高的自動(dòng)化才能準確、及時(shí)按程序協(xié)調動(dòng)。