江智軒

（昌河飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，江西景德鎮(zhèn) 333002）

0 引言

所謂真空熱處理是指將金屬工件在1 個大氣壓以下（即負(fù)壓下）加熱的金屬熱處理工藝。包括低真空、中等真空、高真空和超高真空，真空熱處理實(shí)際也屬于氣氛控制熱處理。真空熱處理可以實(shí)現(xiàn)幾乎所有的常規(guī)熱處理所能涉及的熱處理工藝，但熱處理質(zhì)量大大提高。與常規(guī)熱處理相比，真空熱處理的同時，可以實(shí)現(xiàn)無氧化、無脫碳、無滲碳并有脫脂除氣等作用，從而達(dá)到表面光亮凈化的效果，經(jīng)真空熱處理后的零件使用壽命較一般熱處理也有較大提高。真空爐是技術(shù)含量高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的熱加工設(shè)備，一旦在加工過程中設(shè)備發(fā)生故障，則可能直接造成零件報(bào)廢。

1 真空爐的典型故障分析

1.1 真空度無法滿足工藝要求

真空度是判斷真空爐設(shè)備加工性能的一個重要指標(biāo)。真空爐的抽真空系統(tǒng)一般使用真空泵進(jìn)行抽真空，由機(jī)械泵與羅茨泵組合使用，部分要求使用高真空的真空爐還配備擴(kuò)散泵。這些真空泵與管路、閥門配套組成抽真空系統(tǒng)。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)真空度無法滿足工藝要求時，可能原因有2 點(diǎn)：

（1）設(shè)備存在泄漏點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計(jì)，此類問題由爐門密封引起的占80%左右，故應(yīng)首先檢查爐門密封圈。爐門密封圈是真空爐在正常使用過程中磨損最嚴(yán)重的部件之一，查看爐門密封圈是否破損或直接嘗試進(jìn)行更換，其次應(yīng)檢查各種饋通、管路、真空泵系統(tǒng)與爐子連接處、儲氣罐到爐子充氣入口等。

（2）機(jī)械泵、羅茨泵抽真空性能下降?？赡苡捎陂L時間運(yùn)行，傳動皮帶老化松動或泵體內(nèi)部存在一定的機(jī)械磨損，無法達(dá)到真空泵出廠要求的抽速及極限真空度。由于真空泵屬于精密專業(yè)部件，一般維修人員只能從真空泵運(yùn)行溫度、油液液位及油液顏色、運(yùn)行是否存在異響等外部條件大體判斷真空泵是否存在問題。

1.2 真空熱處理后零件變色

對零件進(jìn)行真空熱處理后，零件出現(xiàn)了不應(yīng)有的顏色是真空爐的常見故障之一。通過檢查部件的顏色，基本能夠判斷進(jìn)入爐內(nèi)的空氣、水和污染物的比例，顏色可能從黃色（問題最?。┑胶谏▎栴}最大），期間還可能有橙色、綠色、淡藍(lán)色和深藍(lán)色，以下歸納了3 種最常見顏色所反映的問題：

（1）黃色。在使用氬氣時部件變成黃色，表明空氣、燃?xì)饧盎蚨叩幕旌衔锎嬖谏倭啃孤?。泄漏越?yán)重，黃色會越深；一旦泄漏嚴(yán)重到一定階段，部件就不再呈現(xiàn)黃色，而是變成藍(lán)色。

（2）藍(lán)色。在使用氬氣時部件變成藍(lán)色，表明空氣、燃?xì)饧盎蚨叩幕旌衔锎嬖谥鴩?yán)重泄漏。在使用氮?dú)鈺r部件變成藍(lán)色，意味著空氣泄漏，少量空氣泄漏時部件變成藍(lán)色；隨著泄漏程度加劇，將會逐漸變成藏青色甚至黑色。

（3）綠色。部件變成綠色有多種可能原因，包括：①工藝過程中爐門沒有關(guān)嚴(yán)，爐膛沒有長時間保持真空狀態(tài)；②部件在潮濕的狀態(tài)下放入爐內(nèi)，或使用了潮濕的釬焊合金；③爐膛在高真空條件下達(dá)到高溫，造成鉻從部件和爐具中逸出；④水套或換熱器泄漏，水分殘留導(dǎo)致。

1.3 零件加工增碳

在雙室油淬真空爐出現(xiàn)工件增碳現(xiàn)象時，基本是由于加熱熱室的清潔度不高，有大量淬火油隨工件進(jìn)出爐、料筐污染、送料小車進(jìn)出而帶入熱室，殘留在熱室冷壁上，加熱時形成揮發(fā)性還原氣氛，對工件增碳。解決此問題的最好方法是定期使用丙酮、三氯乙烯等清洗溶劑清潔熱室爐膛、料筐、進(jìn)出送料小車，將表面的淬火油全部清洗干凈。

1.4 溫度均勻性TUS 與系統(tǒng)精度SAT 測試異常

對于熱處理設(shè)備，TUS 與SAT 是熱處理設(shè)備需要定期進(jìn)行檢測的核心指標(biāo)，影響TUS 和SAT 出現(xiàn)不合格或出現(xiàn)波動的可能因素有以下7 點(diǎn)：①補(bǔ)償導(dǎo)線、熱電偶精度差，接插件接觸不良，工藝熱電偶選項(xiàng)不正確（分度號、直徑）等；②工藝熱電偶（測試熱電偶）沒有空間定位裝置，在爐膛高溫條件下熱電偶變軟、彎曲，導(dǎo)致控溫點(diǎn)位置無法固定；③工藝熱電偶、測試熱電偶和現(xiàn)場測試儀表的校準(zhǔn)出現(xiàn)問題；④控溫儀表的控制參數(shù)不恰當(dāng)（PID 參數(shù)、輸出功率等），工藝儀表的選型不正確，無法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制等；⑤沒有查明具體原因的情況下隨意對工藝儀表進(jìn)行補(bǔ)償；⑥真空爐檢測饋通裝置精度缺失、損壞；⑦爐膛保溫層損壞，保溫效果不佳。

2 真空爐的預(yù)防性維護(hù)

設(shè)備的預(yù)防性維護(hù)是保證設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行、減少設(shè)備故障率的重要舉措，針對真空爐其獨(dú)有加工特性及典型故障制定預(yù)防性維護(hù)內(nèi)容，包括：①檢查爐門O 形密封圈是否清潔和損壞，必要時，清洗并重新涂抹真空密封脂，如果嚴(yán)重變形或者損壞則需要更換；②真空爐所有真空泵應(yīng)定期檢查其油液位、油液顏色及運(yùn)行噪聲，按照真空泵要求及時添加油液或更換，定期檢查其傳動皮帶是否存在老化、開裂等跡象，并進(jìn)行氣鎮(zhèn)排水、更換濾芯等工作；③對主加熱室進(jìn)行泄漏（壓升率）測試，在測試前爐子應(yīng)處于干凈、干燥、空載及除過氣的狀態(tài)，以便及時掌握爐子泄漏情況，進(jìn)行預(yù)防性維修；④檢查加熱區(qū)的絕緣及加熱元件是否有老化、損壞等跡象，以及連接是否牢靠安全；⑤定期將工藝儀表、工藝熱電偶送計(jì)量單位進(jìn)行檢測校準(zhǔn)；⑥進(jìn)行其他常規(guī)性的電氣、機(jī)械部件檢查。

3 總結(jié)

真空熱處理設(shè)備作為復(fù)雜的機(jī)電一體化產(chǎn)品，其故障維修工作內(nèi)容較多，工作難度較大，特別是出現(xiàn)真空泄漏問題及加工產(chǎn)品質(zhì)量問題，往往需要專業(yè)化的技術(shù)維修人員仔細(xì)排查故障點(diǎn)，更重要的是在處理故障的同時思考故障背后的原因，努力做好設(shè)備預(yù)防性維修工作。