石墨熱場介紹

石墨熱場介紹熱（rè）場是（shì）真空電阻爐（lú）的核心部分，它的好壞（huài）直接影響到爐子的性能（néng）及其運營成本（běn）。熱場的設計是多種多樣的（de），具體選擇哪一（yī）種設計方案，主要基於對工藝流程（chéng）的具體分析。大多數真空（kōng）電阻爐的熱場包括（kuò）四個主要組成部（bù）分: 加熱器及其（qí）連接部件隔熱部件(或者反（fǎn）射屏)熱場支（zhī）撐部件（jiàn）工件承（chéng）載爐床 從形狀上來劃分，熱場可以（yǐ）有方（fāng）形和（hé）圓形之分，圓形熱場（chǎng）在真空爐領域中 占有較高的比例（lì）。為（wéi）了能夠從（cóng）爐膛中方便地（dì）安裝和移（yí）除，所有的熱場都被建造 成為模塊的形式。

加熱器大多數高溫（wēn）真空爐是采用電阻加熱的方式。加熱器的選材可以是金（jīn） 屬或者石（shí）墨。根據需要，加熱器（qì）可以設計成多種形式。加熱器材料的選擇主要 取（qǔ）決於工作溫度。對（duì）於低工作溫度（dù）的（de），例如真空回火爐來說，價格便宜的鎳鉻 合金就可以勝任。對於需要高溫，用來做熱處（chù）理（lǐ）的諸如，淬火爐和（hé）釺焊爐（lú）來說， 鉬和石墨是目前最流行的材料。

多年以來，鉬金屬幾乎完全專用於真空熱處（chù）理和釺焊爐中，同時也普遍存 在一種誤解是說:從石（shí）墨材料中排放的物質會（huì）和（hé）某些材料起化學反應並且汙（wū）染爐 內工件。早期石墨加熱器僅限於形狀簡單的那（nà）種，而且石墨部件之間的的連接 和電學性能不是很穩定。隨著石墨材料性（xìng）能和（hé）加工工藝的提高，已經有越來越 多的石墨（mò）加熱器應用（yòng）到熱（rè）處理和（hé）釺焊爐中，在數量上已經超過（guò）了鉬加（jiā）熱器（qì）。石 墨加熱器的（de）主要優勢是:設計輕巧，形（xíng）狀豐富，持久耐用和易於維護。

隔熱部件/反射屏

鉬金（jīn）屬和石墨（mò）(碳（tàn）纖維石墨化氈)也可（kě）用於真（zhēn）空爐的隔熱部（bù）件。在一個全金 屬熱場中（zhōng），隔熱屏是由多層金屬板（bǎn）構成的，每層隔熱板之間預留一定的空間。 例如，在（zài）一個 1315工作溫度（dù）的標準（zhǔn）真（zhēn）空（kōng）爐中，隔熱屏往往內部由兩層鉬薄板， 還有外麵三層不鏽鋼薄板構成（chéng）。如果要求更高的（de）工作溫度，鉬薄板的層數以及 每一層的厚度都要隨之增加。如果工作溫度超過1650，可以（yǐ）用鉭薄板來替代 鉬薄（báo）板。對於全（quán）金屬熱場來說，隔熱性能（néng）的好壞主要取決於金屬薄板之間的層 數及間隔，這些間隔用來防止熱量從熱場中心區域向外輻射傳（chuán）導。由於鉬薄板 所具（jù）有的反射特（tè）性，使得從熱場中心區發出的熱輻射重新反（fǎn）射給位（wèi）於熱場中心 的工件。全金屬熱場往往適用於對真空度和清潔度要求很高的使用環境(例如: 醫療器械的生產)。對（duì）於全金屬熱場（chǎng）來說，需要注意的是鉬金屬在 1150以上， 由於金屬的重結晶會產生脆（cuì）化現象，脆化的金屬隔熱屏容易受到掉落到屏上麵 的夾具或工件的損傷。由於鉬金屬價格較（jiào）高（gāo），全金屬熱場的成本也往往要高於 其他材料製成的熱場。

還有一種流行的設計方案是采（cǎi）用石墨材料製作熱場隔熱部（bù）件。標準的石墨 保（bǎo）溫材料由板狀或（huò）者多層毯狀石墨（mò）化碳纖維（wéi）材料組成，在靠近熱場中心的內表 麵往往需（xū）要加覆一層石墨紙或碳碳複合材料薄板用（yòng）來（lái）提高熱反射率和防止高壓 氣流的衝刷。由於石墨材料本身（shēn）所具有的多（duō）孔（kǒng）性和（hé）可滲透性，各層隔（gé）熱材料之 間不需要預留額外的空（kōng）間。石墨材料具有優良的隔熱性能，成本通常較金（jīn）屬屏 低，而且非常易於使用。就製造成本，耐用性和可維護性而言（yán），石墨隔熱軟氈 較石墨隔熱硬氈具有一定的優勢。


通過生產實踐，金屬隔熱屏往往不適於（yú）環境（jìng）惡劣的真空（kōng）釺焊工藝。來自於（yú） 焊（hàn）料的金屬物質會沉積在金屬隔熱屏的表麵，由於（yú）隔熱屏與所附著的焊料物質 的熱膨脹係數不同，金屬隔熱屏會產（chǎn）生彎曲變形與斷裂，這會最（zuì）終降低（dī）金屬屏 的隔熱性能。金屬屏在遇到銅焊合金濺（jiàn）射的（de）情況下很容易受到損傷，導致屏的 表麵形成孔洞，熱量會從這些孔洞中傳遞出去。當（dāng）然，使用厚一些的金屬屏特 別是鉬合金的屏會延長金屬熱場的使用（yòng）壽命，但是卻增加了可觀的成本。比較 好的解決方案是采用石墨（mò）材（cái）料製（zhì）作隔熱部件，實踐證（zhèng）明，盡管在釺焊工藝中會 有很多焊料沉積在石墨隔熱材（cái）料的表麵，但是卻不會發生熔解的焊料與石墨隔 熱材料的（de）熔合現象（xiàng）。雖然有人會質疑，認為石墨（mò）材料比金屬材料更容易（yì）吸收水 分（fèn），水分對釺焊工藝過程危害很大，但是，實踐證明（míng）熱場周而（ér）複（fù）始的升溫與降 溫會很好地排除石墨隔熱（rè）材料中的水分。


熱場承載部件


根據爐體的形狀，熱場承載部件通常由一個或多個圓形鋼環（huán）組成（chéng），材料通 常采用不鏽鋼而不是（shì）普通的碳鋼，不鏽鋼雖然使成本有所增加（jiā），但是卻大大增 加了其耐用性。在大多數真空爐設計中，在不鏽鋼環的四周遍布氣體噴嘴，因 此，熱場承載部件還扮演了一個讓氣體全方位遍布整個工件（jiàn）的角（jiǎo）色。隔熱部件 是通過各種形狀的不鏽鋼部件固定在（zài）熱場承載部件（jiàn）上麵的。

工件承載爐床工件承載部件是設計用來支（zhī）撐熱（rè）處理工件的部件，其製作材 料仍（réng）然（rán）是目前（qián）流行的金屬鉬和石墨。通常是（shì）在爐床上建造滑軌用以負荷工件， 並且通過螺釘固定安裝在爐膛外麵的加強區域。由（yóu）於材料的（de）強度高，對於同樣 重量的工（gōng）件，鉬爐床可以建造得比石墨爐床（chuáng）更輕。在長（zhǎng）期周而複始的熱環（huán）境下， 鉬製軌道會產生一定程（chéng）度的變形。石墨爐床盡（jìn）管重量大一（yī）些（xiē），還有（yǒu）其在低（dī）溫下 熱容量較大（dà），但是（shì）石墨爐床不會熱變（biàn）形，還有（yǒu）就是石墨（mò）良（liáng）好的導熱性降低了（le）它 的一些不利因素。盡管石墨比鉬便宜，石墨的導軌卻由於石（shí）墨的脆性的特點容 易在裝載工件的時候掉屑。進來新（xīn）研發（fā）的石墨纖維材料可以防止掉屑的發生， 但是造價比較高，甚至比鉬製材料還要高（gāo）。

在選擇爐床材料時遇到的主（zhǔ）要問題是高溫環境下出（chū）現的固體共熔現象，就 是說爐床材料與工件材（cái）料有時在高溫下會出現共熔現象。例如，在1165的溫 度以上，碳會（huì）和鎳金屬發生局部的共（gòng）熔現象。鎳金（jīn）屬是很多鋼材裏麵常用的金 屬元素(特別是不鏽鋼)，因此這些鋼製（zhì）部件在熱處理過程中不（bú）能和石墨爐床或（huò） 者夾具發生接觸。由於這（zhè）個原因，石墨爐床滑軌通常需要安裝陶瓷或者鉬製部 件用來把工件和石墨爐床隔離。在特定條件下，金屬鉬（mù）也會和某些材料（liào）發生共 熔現象。而且（qiě）金屬鉬可以和一些鋼材中常用的金屬合金（jīn）產生化學反應，但是往 往反應溫度遠高於正常熱處理溫（wēn）度範圍。