用于硬質合金真空燒結的真空爐規劃溫度1600℃,容積50L,功率為50kW。發熱體選用石墨棒拼裝而成,其作業電壓低(相電壓<20V),作業電流大(相電流>1000A)。為了確保真空爐的作業真空度,削減真空走漏,裝置在爐體上的附件如進電極、熱電偶導出設備都規劃了密封結構,但該密封結構在裝置和運用等方面都存在必定問題。
一、進電極密封結構的改善
真空爐的進電極(也叫水冷電極﹑銅電極或進電銅電級)是將電能引入到爐內電熱元件(此處是石墨棒)上的導電設備,選用水冷方法,用紫銅制造。它與爐室內石墨發熱體相連,經過爐殼(此真空爐爐殼選用圓筒狀雙層水冷結構)時要確保杰出的真空密封;同時,進電極與爐殼應有杰出的絕緣性能。因而,在進電級與爐殼之間規劃有密封結構。
1.原進電極密封結構
進電極與爐殼電極孔之間有兩個聚四氟乙烯(或選用電膠木)絕緣套,密封用的О型橡膠圈放在兩個絕緣套中間。裝置時,堅持進電極與爐殼之間的位置相對固定,逐步擰緊銅電極外部的螺母,О型橡膠密封圈在兩個絕緣套的擠壓下脹大,終究形成進電極與電極孔之間的完全密封。
這種密封結構看似簡單,但裝置時一擰緊螺母,進電極就會往外走,且伴有少許旋轉,然后帶動爐內石墨過渡電極旋轉,很難堅持其與爐殼之間的位置相對固定,而進電極位移過大極易損壞爐內的石墨過渡電極與石墨發熱體。進電極﹑絕緣套和爐殼電極孔之間空隙很小,沒有調整的余地,裝置較為困難。在正常的運用過程中,雖然進電極中通有冷卻水,爐內也有碳氈用來避免熱輻射,伸入爐內的少部分絕緣套在傳導熱與剩余的輻射熱的一起效果下,用不了多久就會變形,О型橡密封膠圈上的擠壓力減小,終究密封受到破壞，然后導致真空走漏。
2.改善后的進電極密封結構
緊固用的螺母換成了法蘭,O型圈移到爐殼外,法蘭1(焊接在爐殼上)為不銹鋼資料(避免渦流效應),從絕緣的視點考慮,法蘭2應選用聚四氟乙烯資料,其上連有一小截絕緣套伸入爐殼進電極孔內。法蘭1與法蘭2之間的端面,進電極﹑法蘭2與法蘭3之間的空隙均用О型圈密封。此結構在緊固時,可確保進電極沒有任何位移。較薄的絕緣套使進電極與孔之間的空隙增大,裝置時調整余地大,簡單實現與石墨過渡電極之間的連接,即便絕緣套變形,也不會造成法蘭密封的破壞。經此改善,滿意裝置和運用的要求,提高了產品質量。
二、熱電偶密封結構的改善
熱電偶作為測溫和控溫設備的感溫元件,是真空爐加熱室重要的測驗設備。硬質合金真空燒結爐的作業溫度在1400℃以上,同時溫度控制的精度要求高,因而爐內溫度檢測選用了價格昂貴的B分度(鉑銠30一鉑銠6)熱電偶。所以不僅要確保熱電偶絲的引出符合真空密封的要求,而且應注意運用方便,降低成本。
1．原熱電偶密封結構
真空橡膠密封墊和聚四氟乙烯套上鉆有兩個小孔,熱電偶上的電極絲(ψ0.5nn)從中間穿過,擰緊外面的緊壓螺母，橡膠密封墊受到聚四氟乙烯墊的擠壓形成密封。此結構不論爐內是否選用維護套管,熱電偶絲總是裸露在真空氣氛中,高溫下受含碳氣氛腐蝕,壽數很快降低。實踐表明燒結1~2爐產品,熱電偶就會斷偶,這無論是從熱電偶的耗費還是從產品的生產視點來說都是不經濟的。
2.改善后的熱電偶密封結構
剛玉維護套管(ψ16nm)從爐內一向伸到爐外,套管與爐殼之間使用О型橡膠密封圈密封,熱電偶直接置入套管內即可測溫。此時剛玉套管將爐內真空與爐外大氣阻隔開來,熱電偶處于大氣環境,長期運用也不至于損壞。此方法的缺點是剛玉套管雖然能耐高溫(1800℃以上),長期的熱脹冷縮也會使其發生細微裂紋,觀察到套管附近發熱體有氧化的狀況即應及時更換。
