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真空钎焊炉的正确使用及维护
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真空熔炼炉中,用于钎焊的估计约占10%.大量的早期产品主要满足航天产品的严格要求,近年来的趋势已转向一般工业场合。只要认真地回顾一下这种现代化的工具所带来的好处。这种选择趋向就不不言而喻了.
    真空熔炼炉可生产出更清洁的,精机加工的、冶金品质优良的产品,其中有一些不采用真空钎焊是无法制成最后形状的。由于取消了钎焊后清洗,因而成本较低。这种方法亦可用来制造由许多小的,低成本零件组合的产品,代替用大块料机加工或几块焊在一起的办法。当然。真空钎焊很少带来危害环境的问题。
    真空钎焊炉的普及对用户和制造厂商均有利,目前可供选择的炉子已很多,真空炉产品已大量充斥市场。真空钎焊设备通常是自动进料,全自动化的,不需要太多的经脸或培训即能掌握操作。实际上,真空护操作人员只要严格邀守操作规程,适时按动按纽和开关即可操作。除设备的加载、运转,卸载和设备功能不正常时通知维修人员外,不需要操作人员做任何工作。与机加工机床不同,不需要更换刀具,也不用给零件上润滑油。但是,对新用户来说,这些条件和情况容易被误解,也容易引起安全的错觉,一直要等到迫不得已时,才提出维修的申请。真空处理专门化给经验较少的用户带来了新的维修问题。真空炉用于钎焊比只用于热处理磨耗更大。如果不进行定期检修,新炉子不久就会出现各种各样的问题,造成真空炉的停用。

实用操作技术
     真空熔炼炉的管理人员在批准材料在钎焊炉内运行时应作出正确判断。必须正确衡量满足当前生产需要和设备长期运转两者间的关系, 必须衡量钎焊炉处理污染工件带来的危害。
有关真空钎焊炉的维护有三条总的要求:
1) 进入炉中产品材料的种类;
2) 材料的洁净程度;
3) 系统功能的定期检修。
    真空熔炼炉不是万能工具。必须注意不能让能带进污染物的材料进入炉中。大部分黑色金属 多种有色金属零件比较容易钎焊。奥氐体不锈钢如304316321347是不要求淬硬性的航天部件最常用的材料。通常3043l6不锈钢,不需要作特殊要求,1800F(982 ℃)以上很容易钎焊,但应在敏感温度1650F800 F(900℃-425℃)区间快速冷却。由于不锈钢321347的成分中含有碳:0.08 硅:1.00 锰:2.00 磷:0.045 硫:0.030 镍:9.00-12.00 铬:17.00-19.00 钛:5C-0.70,因而要求在预先清洗时额外小心, 以避免形成坚硬的氧化膜, 防碍润湿,形成污斑。铁素体类不锈钢很少用于钎焊, 但是可淬硬的马氏体不锈钢应用较普遍,如410416418440C等。选用马氐体不锈钢是因为它们具有优良的尺寸稳定性。钎焊填充金属与这些基体材料很少发生湿润性不良的问题。沉淀硬化不锈钢和其它高强钢,耐热钢等是航天工业真空钎焊组件广泛使用的材料,它们需要一些附加措施来保证钎焊的湿润性。这些合金中含有总量在2 %以上的难熔金属元素,要求在装配前在钎焊接头区进行化学清洗和表面镀镍(AMS 2403)以保证得到钎焊填充金属适当的湿润性能。在理想实验室条件下, 可不必进行化学清洗和表面镀镍,但在日常生产条件下, 这一点对钎焊成功起了保证作用。

避免真空炉污染
      在进入真空气淬炉之前,待焊的所有零、组件都应进行适当的清洗, 清洗办法可用脱脂丙酮擦拭、超声波清洗或干打磨(如玻璃磨粒)等。工件的预清洗仅仅是保持真空气淬炉系统处于设计功能状态的第一步。假定气淬炉是清洁的, 而且所有的操作步骤都符合规定, 预先清洗工件就是真空钎焊成功的保证。但是, 如果由于前次放进了不洁工件,造成炉子污染,而使用时又不注意或者错用,可以预料,这次钎焊就不会成功。许多操作人员用钎焊炉做真空热处理,由于放进了含残余碳氢化合物、车间脏物和高蒸气压的元素的清洗不当的工件而常常造成真空炉的易被忽视的污染源,这些东西将在炉子的冷区凝结, 在高温时再进入其周围环境, 因而影响钎焊质量。铸件对真空钎焊炉的污染是严重的,在重复的生产过程中, 铸件不断放气,不久就会对同一炉中进行钎焊的组件的质量发生影响。这样做常常会导致昂贵费用的太大修和内部加热区组件的清洗或重做。任何材料的除气应在真空中完成, 而不应在真空钎焊炉中完成。含锌、镉和铅的钎焊填充金属应避免使用、或仅在氩或氮的分压高于500um,温度低于其蒸气压的情况下使用,应尽量避免使用熔剂。

夹具也能引起污染
       夹具是真空钎焊炉的另一个常见污染源。夹具应同工件一道进行清洗,以防将污物带进钎焊接头或真空炉中。夹具材料应能经受所达到的钎焊温度。在1900F(1038℃)进行镍的钎焊时不慎使用了青铜和铝做夹具零件所引起的损坏. 对工件来说是灾难性的, 而且对炉子内部的损坏也是严重的。为此,真宅炉得停机几天至几个星期,这取决于关键配件的购置和修理工作的效率。由于每天例行的钎焊工作, 上述外来物会导致隔热屏(绝热套的表面)辐射能力逐渐降低, 这是由于不断氧化和磨损的积累所致。产品或钎焊料所造成的任何一种辐射能力的减少无法用延长内部绝热材料工作寿命来补偿, 并且还降低了功率要求和消耗。保持真空炉的功能要保持真空炉的最佳功能需要严格遵守定期维护的程序 真空炉保养要求的一个实例见表。 

 



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       注意表上规定的例行系统检查改成定期检查,这不仅仅有效, 而且大多数都符合用户和国家标准的规定。详细讨论这些条文不在本文范围之内, 而且大部分条文是明显的不言而喻的。 炉子均匀性 是指在炉中温度均匀性检查, 以验证与工作区内允许的温度范围的符合程度。馈电插座是一个频繁的泄漏源, 这是由于缺乏冷却永或冷却水量不足而造成插座与炉壁的真空密封圈老化和过热引起的。使用手提式氦质谱仪进行泄漏的日常检查是防止零件发生不希望出现的变色的宝贵方法。由于在炉中工件热电偶经常地移动和弯曲,特别是那些按照军标和工业标准进行的钎焊,要求精密控制工艺参数 温度、加热速度和真空度等。理代化的真空炉通常都装备有数字微处理机控制器。精确的热循环可以编入程序中,控制升温速度、保温时间、快速升至钎焊温度的时间、采用强迫气冷或不用强迫气冷的冷却速度等。这些仪表非常精确,大大优于早期不带安全装置的模拟式仪表。仪表必须定期地由企业内质量检验人员或由外部承包商校验和检修,PC板组元可能损坏,造成温度偏差, 毁坏产品。按维护计划表需要经常留心纸带式炉温记录器的校正和清洗,检查工件热电偶和真空度 这些机电装置受到磨损和车间尘埃的侵袭,可能记数不正确,造成钎焊操作失误。大批生产和多次重复一种热循环的用户对于工件温度的控制,可以只按电炉热电偶来控制,这只需要进行工件温度测定,弄清电炉热电偶和钎焊件温度之间的实际温差即可。如果所有其它条件,包括零件的种类和数量都一样,运用电炉热电偶温度代表工件温度通常是实用的。但是数据的可靠胜取决于日常定期对炉温的检测并且还需证实对一种钎焊组件炉温是连续一致的。更可靠的方法是采用安装在工件适当位置的工件热电偶的办法。这种方法适台于钎焊件从一批变为另一批变化较大的加工车间或其它用户。一般来说,电炉热电偶和工件热电偶之间的温差至少为50F(28℃)。虽然缺乏温受的均匀性,但是为了防止损坏,常常将炉温热电偶布置在加热元件稍稍外面一点,因此可以预料, 即使经过相当长的一段时间热电偶的温度也不能代表真正的工件箱内的温度。为了保证测量仪表侄环境温度下工件, 在在每台控制控制面板上安装冷却风扇和空气过滤器。这样可保持控制箱处在环境温度下并过滤掉车间内污浊空气。
                                   关于焊料飞溅
     每天不断地操作用不同钎焊填充金属对各种零件进行钎焊,不可避免地造成一些钎焊料飞溅对加热元件和隔热屏的损害。如果不及时地检修,钎焊金属的沉积,不久就会腐蚀损坏加热元件,或者产生局部过热,或者使加热系统断一相或更多的相。这就带来了温度的不均匀性,而在成批钎焊生产时, 这种情况往往是不被注意的。防止真空钎焊焊料飞溅可降低真空度,真空加热元件的修理是比较容易的,它不同于隔热屏的损坏。假如隔热屏采用钼制做,只要在屏上加一薄层石墨进行保护就能把钎焊金属飞溅的危害减到最低。钎焊金属不与石墨表面润湿和粘结。简简单单地以小珠漓形式滚到炉子的冷区。这些残渣在钎焊完成后,还未造成危害即可容易地被清除掉。钎焊填充金属的飞溅可能是由于钎焊膏使用不当或使用过多,或者是由陷入的气体从钎焊接头喷溅出来或者是由于加热速度太快所致。在通常使用宽度45英寸(101127mm),厚殷0025英寸(635mm)的钼的带状加热元件时,用切割掉损坏部分,用螺栓在原位置接上新的钼带进行修复。这样做短期使用是足够的,但经过几次这样的修理之后,最好还是更换整个一段,比如环路的三分之一。钎焊填充金属的飞溅还容易粘着补件连结螺栓,经过以后再加热, 迅速地损坏元件。这种情况与石墨加热元件不同,石墨加热元件对这种类型的损坏不敏感, 但是容易开裂和脆断。这种情况下,必须更换整个元件。不能应用补件。
                                       热区隔离
     真空钎焊炉的热区隔离按照不同的材料有两种基本的设计思路, 其中任何一种都可以。这两种方案通常标为。全金属式和 软包套式设计。每一种都有其自身的特点,按用户的使用意图进行选择。甩户必须按照产品的类型和在真空炉中施行的工艺,考虑各自的优点和缺点。选择也应包括别的一些因素,如操作费用、效率, 修理是否容易以及初次投资等。全金属热区隔离由一个绝热套组成.它可以是圈筒形也可以是矩形, 由两层以上的铝板,三层以上的不锈钢板,中间隔一层空气隙所组成。加热元件用金属钼或陶瓷硬件在内部支撑隔离防热屏。这种设计的主要优点是不容易吸附污物,特别是水蒸气,也可以达到较高的真空度,并且可以在较长时间保持清洁.缺点是需要消耗的电能比 软包套 方案多约五分之一并且造成更多热量损失。维修更困难而且维修费更高,初次投资费用也很高,此井钼隔热屏还报容易被钎焊飞溅粘结。软包套 方案基本上由内层为石墨薄层。背部村上几英寸厚陶瓷纤维棉和一个钢制充气套组成。由于绝热效果较好,因而需要的功率较低,而且易于维修.它的构造特点使它易于在用户厂内进行修理,因为不用钼做隔热屏,因而成本相当低。如上所述, 石墨层隔热屏还不受钎焊填充金属飞溅的影响。全金属热区内部隔热屏的更换,包括加热元件的更换,通常需要从制造厂商购买,而软包套 设计可以在用户厂内自制。一台平均直径50英寸(127m)真空钎焊炉的内部隔热屏费用大约需100000元, 而更换软包套, 包括一套新加热无件, 假如用户厂内自制的话,费用大约是上述费用的四分之1。在每天24小时加工生产的情况下,内部加热元件和隔热屏的更换大约每两三年进行一次. 这取决于钎焊工作的类型和使用次数。
                                 真空机组的性能
       真空钎焊炉要保持优良的钎焊质量取决于真空枫组的性能 真空泵需要经常注意不要以为你永远不关机,它就会永远运行下去。如果真空机组保养得当时,在周末和休假日关机,这样做较为经济.否则,如果在周末依然空转,机械泵会被卡住而且难于再启动。我们试验的结果表明,一般冬季设置在28度,夏季设置在26度。用这个方法可以节省大量电能。由于冷却水的缺乏或者过热:水温140。~150F6066℃)以上,容易造成机械泵过热,因而发出噪音。可用轻便装置每周将真空泵油过滤一次,检查油位并取油样,凭感觉和外观检查油的质量。前几年,我们已发现机械泵使用优质油更为经济 。优质油的费用是普遍工业油的三倍多,而保持泵清洁的时间却可持续五倍。每三个月应更换一次活门和弹簧。不锈钢弹簧的寿命更长扩散泵每年应拆卸一次,进行大修,包括全部清洗。扩散泵油受污染后不能再抽真空 因此应每周检查一次油位和油的质量。最好采用优质硅基油,如SW1-ZKY 或相当牌号。实践证明使用这种油可使真空度保持在10 l0-5乇范围, 钎焊生产相当满意。更换下来的油可以回收,价格约每每公斤70元,而新油每公斤220元。

                                    冷却糸统的维护

       冷却系统是真空机组的重要部分。水路应保持畅透,否则水温升高造成停机。这是系统工作时常披忽视的问题 当无人管理时可能会导致真空炉的重大毁坏。用生物分解化学辅助方法处理冷却水,目的是保持矿物质呈悬浮态,减少橡皮管、蛇形管和水套内沉淀物累积, 以使水流畅通。这一般采用一种自动装置来完成,它可以监测水的导电性,自动补充化学剂,冲冼水路,添加新鲜水。与附属蒸气过滤系统配合,这种方法还可以保证水的pH 值控制, 防止在冷却水系统中多余矿物质沉积。在系统工作稳定后,至少应每月一次进行水质试验以防过处理或欠过理。真空炉外壳和热交换器材料的试验样品也应放在水路系统中,每年做一次重量损失检验以检查处理的效果。对扩散泵的蛇形管冷却器必须特别注意。应该经常检查。如果堵塞了,扩散泵将会过热并丧失功能,而且还进一步引起扩散泵加热器烧毁,造成昂贵的、费时的修理。当蛇形冷却水管堵塞时,将水路同水源断开,排水并用压缩空气吹通或用稀醋酸溶液冲洗。
                            气体净化系统的效率
       气体净化系统给工件快速冷却提供一种清洁的介质,因而使得真空钎焊操作快速高教地进行。氮气是最常用的、最便宜的冷却气体并适用于大多数钎焊工作。但是在处理数量较大的钛零件时, 需在炉中通氩气才能避免钛材料的污染.大型液化气罐带来的问题最少, 造成污染的机会也最少。单个气瓶汇流供气装置由于接头多和净化管路的人为差错会造成许多泄漏处。采用液化气罐时,液氩通过户外液化罐上的翅片管蒸发器进行蒸发, 然后经管路输进室内大型贮气罐中,在炉子需要强迫气流冷却期间提供大量气体。虽然供气厂商保证在液化氩槽车出口处气体纯度迭99998 , 但是按技术条件要求还是应该在每台炉子的入口处检查气体的露点。要求露点平均值为-65F(18℃) 每半年应对整个系统进行一次泄漏检查.归根到底, 真空钎焊炉良好运行仅仅是用户不断地进行维护的结果。在当今世界,成功的取得只不过是得失和效率之间的一种折衷。用户关心的是真空钎焊炉良好的使用状态。

真空炉热电偶常见故障及处理 

 

故障现象
可能原因
处理方法
热电势比实际值小(显示仪表指示值偏低)
热电极短路
找出短路原因,如因潮湿所致,则需进行干燥;如因绝缘子损坏所致,则需更换绝缘子
热电偶的接线柱处积灰,造成短路
清扫积灰
补偿导线线间短路
找出短路点,加强绝缘或更换补偿导线
热电偶热电极变质
在长度允许的发问下,剪去变质段重新焊接,或更换新热电偶
补偿导线与热电偶极性接反
重新接正确
补偿导线与热电偶不配套
更换相配套的补偿导线
热电偶安装位置不录或插入深度不符合要求
重新按规定安装
热电偶冷端温度补偿不符合要求
调整冷端补偿器
热电偶与显示仪表不配套
更抽热电偶或显示仪表使之相配套
热电势比实际值大(显示仪表指示值偏高)
热电偶与显示仪表不配套
更抽热电偶或显示仪表使之相配套
补偿导线与热电偶不配套
更换补偿导线使之相配套
有直流干扰信号进入
排除直流干扰
热电势输出不稳定
热电偶接线柱与热电极接触不良
将接线柱螺丝拧紧
热电偶测量线路绝缘破损,引起断续短路或接地
找出故障点,修复绝缘
热电偶安装不牢或外部震动
紧固热电偶,消除震动或采取减震措施
热电极将断未断
修复或更换热电偶
外界干扰(交流漏电,电磁场感应等)
查出干扰源,采用屏蔽措施
热电偶热电势误差大
热电极变质
更换热电极
热电偶安装位置不当
改变安装位置
保护管表面积灰
清除积灰