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真空釬焊爐的正確使用及維護
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真空熔煉爐中,用于釬焊的估計約占10%.大量的早期產品主要滿足航天產品的嚴格要求,近年來的趨勢已轉向一般工業場合。只要認真地回顧一下這種現代化的工具所帶來的好處。這種選擇趨向就不不言而喻了.
    真空熔煉爐可生產出更清潔的,精機加工的、冶金品質優良的產品,其中有一些不采用真空釬焊是無法制成最后形狀的。由于取消了釬焊后清洗,因而成本較低。這種方法亦可用來制造由許多小的,低成本零件組合的產品,代替用大塊料機加工或幾塊焊在一起的辦法。當然。真空釬焊很少帶來危害環境的問題。
    真空釬焊爐的普及對用戶和制造廠商均有利,目前可供選擇的爐子已很多,真空爐產品已大量充斥市場。真空釬焊設備通常是自動進料,全自動化的,不需要太多的經臉或培訓即能掌握操作。實際上,真空護操作人員只要嚴格邀守操作規程,適時按動按紐和開關即可操作。除設備的加載、運轉,卸載和設備功能不正常時通知維修人員外,不需要操作人員做任何工作。與機加工機床不同,不需要更換刀具,也不用給零件上潤滑油。但是,對新用戶來說,這些條件和情況容易被誤解,也容易引起安全的錯覺,一直要等到迫不得已時,才提出維修的申請。真空處理專門化給經驗較少的用戶帶來了新的維修問題。真空爐用于釬焊比只用于熱處理磨耗更大。如果不進行定期檢修,新爐子不久就會出現各種各樣的問題,造成真空爐的停用。

實用操作技術
     真空熔煉爐的管理人員在批準材料在釬焊爐內運行時應作出正確判斷。必須正確衡量滿足當前生產需要和設備長期運轉兩者間的關系, 必須衡量釬焊爐處理污染工件帶來的危害。
有關真空釬焊爐的維護有三條總的要求:
1) 進入爐中產品材料的種類;
2) 材料的潔凈程度;
3) 系統功能的定期檢修。
    真空熔煉爐不是萬能工具。必須注意不能讓能帶進污染物的材料進入爐中。大部分黑色金屬 多種有色金屬零件比較容易釬焊。奧氐體不銹鋼如304316321347是不要求淬硬性的航天部件最常用的材料。通常3043l6不銹鋼,不需要作特殊要求,1800F(982 ℃)以上很容易釬焊,但應在敏感溫度1650F800 F(900℃-425℃)區間快速冷卻。由于不銹鋼321347的成分中含有碳:0.08 硅:1.00 錳:2.00 磷:0.045 硫:0.030 鎳:9.00-12.00 鉻:17.00-19.00 鈦:5C-0.70,因而要求在預先清洗時額外小心, 以避免形成堅硬的氧化膜, 防礙潤濕,形成污斑。鐵素體類不銹鋼很少用于釬焊, 但是可淬硬的馬氏體不銹鋼應用較普遍,如410416418440C等。選用馬氐體不銹鋼是因為它們具有優良的尺寸穩定性。釬焊填充金屬與這些基體材料很少發生濕潤性不良的問題。沉淀硬化不銹鋼和其它高強鋼,耐熱鋼等是航天工業真空釬焊組件廣泛使用的材料,它們需要一些附加措施來保證釬焊的濕潤性。這些合金中含有總量在2 %以上的難熔金屬元素,要求在裝配前在釬焊接頭區進行化學清洗和表面鍍鎳(AMS 2403)以保證得到釬焊填充金屬適當的濕潤性能。在理想實驗室條件下, 可不必進行化學清洗和表面鍍鎳,但在日常生產條件下, 這一點對釬焊成功起了保證作用。

避免真空爐污染
      在進入真空氣淬爐之前,待焊的所有零、組件都應進行適當的清洗, 清洗辦法可用脫脂丙酮擦拭、超聲波清洗或干打磨(如玻璃磨粒)等。工件的預清洗僅僅是保持真空氣淬爐系統處于設計功能狀態的第一步。假定氣淬爐是清潔的, 而且所有的操作步驟都符合規定, 預先清洗工件就是真空釬焊成功的保證。但是, 如果由于前次放進了不潔工件,造成爐子污染,而使用時又不注意或者錯用,可以預料,這次釬焊就不會成功。許多操作人員用釬焊爐做真空熱處理,由于放進了含殘余碳氫化合物、車間臟物和高蒸氣壓的元素的清洗不當的工件而常常造成真空爐的易被忽視的污染源,這些東西將在爐子的冷區凝結, 在高溫時再進入其周圍環境, 因而影響釬焊質量。鑄件對真空釬焊爐的污染是嚴重的,在重復的生產過程中, 鑄件不斷放氣,不久就會對同一爐中進行釬焊的組件的質量發生影響。這樣做常常會導致昂貴費用的太大修和內部加熱區組件的清洗或重做。任何材料的除氣應在真空中完成, 而不應在真空釬焊爐中完成。含鋅、鎘和鉛的釬焊填充金屬應避免使用、或僅在氬或氮的分壓高于500um,溫度低于其蒸氣壓的情況下使用,應盡量避免使用熔劑。

夾具也能引起污染
       夾具是真空釬焊爐的另一個常見污染源。夾具應同工件一道進行清洗,以防將污物帶進釬焊接頭或真空爐中。夾具材料應能經受所達到的釬焊溫度。在1900F(1038℃)進行鎳的釬焊時不慎使用了青銅和鋁做夾具零件所引起的損壞. 對工件來說是災難性的, 而且對爐子內部的損壞也是嚴重的。為此,真宅爐得停機幾天至幾個星期,這取決于關鍵配件的購置和修理工作的效率。由于每天例行的釬焊工作, 上述外來物會導致隔熱屏(絕熱套的表面)輻射能力逐漸降低, 這是由于不斷氧化和磨損的積累所致。產品或釬焊料所造成的任何一種輻射能力的減少無法用延長內部絕熱材料工作壽命來補償, 并且還降低了功率要求和消耗。保持真空爐的功能要保持真空爐的最佳功能需要嚴格遵守定期維護的程序 真空爐保養要求的一個實例見表。 

 



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       注意表上規定的例行系統檢查改成定期檢查,這不僅僅有效, 而且大多數都符合用戶和國家標準的規定。詳細討論這些條文不在本文范圍之內, 而且大部分條文是明顯的不言而喻的。 爐子均勻性 是指在爐中溫度均勻性檢查, 以驗證與工作區內允許的溫度范圍的符合程度。饋電插座是一個頻繁的泄漏源, 這是由于缺乏冷卻永或冷卻水量不足而造成插座與爐壁的真空密封圈老化和過熱引起的。使用手提式氦質譜儀進行泄漏的日常檢查是防止零件發生不希望出現的變色的寶貴方法。由于在爐中工件熱電偶經常地移動和彎曲,特別是那些按照軍標和工業標準進行的釬焊,要求精密控制工藝參數 溫度、加熱速度和真空度等。理代化的真空爐通常都裝備有數字微處理機控制器。精確的熱循環可以編入程序中,控制升溫速度、保溫時間、快速升至釬焊溫度的時間、采用強迫氣冷或不用強迫氣冷的冷卻速度等。這些儀表非常精確,大大優于早期不帶安全裝置的模擬式儀表。儀表必須定期地由企業內質量檢驗人員或由外部承包商校驗和檢修,PC板組元可能損壞,造成溫度偏差, 毀壞產品。按維護計劃表需要經常留心紙帶式爐溫記錄器的校正和清洗,檢查工件熱電偶和真空度 這些機電裝置受到磨損和車間塵埃的侵襲,可能記數不正確,造成釬焊操作失誤。大批生產和多次重復一種熱循環的用戶對于工件溫度的控制,可以只按電爐熱電偶來控制,這只需要進行工件溫度測定,弄清電爐熱電偶和釬焊件溫度之間的實際溫差即可。如果所有其它條件,包括零件的種類和數量都一樣,運用電爐熱電偶溫度代表工件溫度通常是實用的。但是數據的可靠勝取決于日常定期對爐溫的檢測并且還需證實對一種釬焊組件爐溫是連續一致的。更可靠的方法是采用安裝在工件適當位置的工件熱電偶的辦法。這種方法適臺于釬焊件從一批變為另一批變化較大的加工車間或其它用戶。一般來說,電爐熱電偶和工件熱電偶之間的溫差至少為50F(28℃)。雖然缺乏溫受的均勻性,但是為了防止損壞,常常將爐溫熱電偶布置在加熱元件稍稍外面一點,因此可以預料, 即使經過相當長的一段時間熱電偶的溫度也不能代表真正的工件箱內的溫度。為了保證測量儀表侄環境溫度下工件, 在在每臺控制控制面板上安裝冷卻風扇和空氣過濾器。這樣可保持控制箱處在環境溫度下并過濾掉車間內污濁空氣。
                                   關于焊料飛濺
     每天不斷地操作用不同釬焊填充金屬對各種零件進行釬焊,不可避免地造成一些釬焊料飛濺對加熱元件和隔熱屏的損害。如果不及時地檢修,釬焊金屬的沉積,不久就會腐蝕損壞加熱元件,或者產生局部過熱,或者使加熱系統斷一相或更多的相。這就帶來了溫度的不均勻性,而在成批釬焊生產時, 這種情況往往是不被注意的。防止真空釬焊焊料飛濺可降低真空度,真空加熱元件的修理是比較容易的,它不同于隔熱屏的損壞。假如隔熱屏采用鉬制做,只要在屏上加一薄層石墨進行保護就能把釬焊金屬飛濺的危害減到最低。釬焊金屬不與石墨表面潤濕和粘結。簡簡單單地以小珠漓形式滾到爐子的冷區。這些殘渣在釬焊完成后,還未造成危害即可容易地被清除掉。釬焊填充金屬的飛濺可能是由于釬焊膏使用不當或使用過多,或者是由陷入的氣體從釬焊接頭噴濺出來或者是由于加熱速度太快所致。在通常使用寬度45英寸(101127mm),厚殷0025英寸(635mm)的鉬的帶狀加熱元件時,用切割掉損壞部分,用螺栓在原位置接上新的鉬帶進行修復。這樣做短期使用是足夠的,但經過幾次這樣的修理之后,最好還是更換整個一段,比如環路的三分之一。釬焊填充金屬的飛濺還容易粘著補件連結螺栓,經過以后再加熱, 迅速地損壞元件。這種情況與石墨加熱元件不同,石墨加熱元件對這種類型的損壞不敏感, 但是容易開裂和脆斷。這種情況下,必須更換整個元件。不能應用補件。
                                       熱區隔離
     真空釬焊爐的熱區隔離按照不同的材料有兩種基本的設計思路, 其中任何一種都可以。這兩種方案通常標為。全金屬式和 軟包套式設計。每一種都有其自身的特點,按用戶的使用意圖進行選擇。甩戶必須按照產品的類型和在真空爐中施行的工藝,考慮各自的優點和缺點。選擇也應包括別的一些因素,如操作費用、效率, 修理是否容易以及初次投資等。全金屬熱區隔離由一個絕熱套組成.它可以是圈筒形也可以是矩形, 由兩層以上的鋁板,三層以上的不銹鋼板,中間隔一層空氣隙所組成。加熱元件用金屬鉬或陶瓷硬件在內部支撐隔離防熱屏。這種設計的主要優點是不容易吸附污物,特別是水蒸氣,也可以達到較高的真空度,并且可以在較長時間保持清潔.缺點是需要消耗的電能比 軟包套 方案多約五分之一并且造成更多熱量損失。維修更困難而且維修費更高,初次投資費用也很高,此井鉬隔熱屏還報容易被釬焊飛濺粘結。軟包套 方案基本上由內層為石墨薄層。背部村上幾英寸厚陶瓷纖維棉和一個鋼制充氣套組成。由于絕熱效果較好,因而需要的功率較低,而且易于維修.它的構造特點使它易于在用戶廠內進行修理,因為不用鉬做隔熱屏,因而成本相當低。如上所述, 石墨層隔熱屏還不受釬焊填充金屬飛濺的影響。全金屬熱區內部隔熱屏的更換,包括加熱元件的更換,通常需要從制造廠商購買,而軟包套 設計可以在用戶廠內自制。一臺平均直徑50英寸(127m)真空釬焊爐的內部隔熱屏費用大約需100000元, 而更換軟包套, 包括一套新加熱無件, 假如用戶廠內自制的話,費用大約是上述費用的四分之1。在每天24小時加工生產的情況下,內部加熱元件和隔熱屏的更換大約每兩三年進行一次. 這取決于釬焊工作的類型和使用次數。
                                 真空機組的性能
       真空釬焊爐要保持優良的釬焊質量取決于真空楓組的性能 真空泵需要經常注意不要以為你永遠不關機,它就會永遠運行下去。如果真空機組保養得當時,在周末和休假日關機,這樣做較為經濟.否則,如果在周末依然空轉,機械泵會被卡住而且難于再啟動。我們試驗的結果表明,一般冬季設置在28度,夏季設置在26度。用這個方法可以節省大量電能。由于冷卻水的缺乏或者過熱:水溫140。~150F6066℃)以上,容易造成機械泵過熱,因而發出噪音。可用輕便裝置每周將真空泵油過濾一次,檢查油位并取油樣,憑感覺和外觀檢查油的質量。前幾年,我們已發現機械泵使用優質油更為經濟 。優質油的費用是普遍工業油的三倍多,而保持泵清潔的時間卻可持續五倍。每三個月應更換一次活門和彈簧。不銹鋼彈簧的壽命更長擴散泵每年應拆卸一次,進行大修,包括全部清洗。擴散泵油受污染后不能再抽真空 因此應每周檢查一次油位和油的質量。最好采用優質硅基油,如SW1-ZKY 或相當牌號。實踐證明使用這種油可使真空度保持在10 l0-5乇范圍, 釬焊生產相當滿意。更換下來的油可以回收,價格約每每公斤70元,而新油每公斤220元。

                                    冷卻糸統的維護

       冷卻系統是真空機組的重要部分。水路應保持暢透,否則水溫升高造成停機。這是系統工作時常披忽視的問題 當無人管理時可能會導致真空爐的重大毀壞。用生物分解化學輔助方法處理冷卻水,目的是保持礦物質呈懸浮態,減少橡皮管、蛇形管和水套內沉淀物累積, 以使水流暢通。這一般采用一種自動裝置來完成,它可以監測水的導電性,自動補充化學劑,沖冼水路,添加新鮮水。與附屬蒸氣過濾系統配合,這種方法還可以保證水的pH 值控制, 防止在冷卻水系統中多余礦物質沉積。在系統工作穩定后,至少應每月一次進行水質試驗以防過處理或欠過理。真空爐外殼和熱交換器材料的試驗樣品也應放在水路系統中,每年做一次重量損失檢驗以檢查處理的效果。對擴散泵的蛇形管冷卻器必須特別注意。應該經常檢查。如果堵塞了,擴散泵將會過熱并喪失功能,而且還進一步引起擴散泵加熱器燒毀,造成昂貴的、費時的修理。當蛇形冷卻水管堵塞時,將水路同水源斷開,排水并用壓縮空氣吹通或用稀醋酸溶液沖洗。
                            氣體凈化系統的效率
       氣體凈化系統給工件快速冷卻提供一種清潔的介質,因而使得真空釬焊操作快速高教地進行。氮氣是最常用的、最便宜的冷卻氣體并適用于大多數釬焊工作。但是在處理數量較大的鈦零件時, 需在爐中通氬氣才能避免鈦材料的污染.大型液化氣罐帶來的問題最少, 造成污染的機會也最少。單個氣瓶匯流供氣裝置由于接頭多和凈化管路的人為差錯會造成許多泄漏處。采用液化氣罐時,液氬通過戶外液化罐上的翅片管蒸發器進行蒸發, 然后經管路輸進室內大型貯氣罐中,在爐子需要強迫氣流冷卻期間提供大量氣體。雖然供氣廠商保證在液化氬槽車出口處氣體純度迭99998 , 但是按技術條件要求還是應該在每臺爐子的入口處檢查氣體的露點。要求露點平均值為-65F(18℃) 每半年應對整個系統進行一次泄漏檢查.歸根到底, 真空釬焊爐良好運行僅僅是用戶不斷地進行維護的結果。在當今世界,成功的取得只不過是得失和效率之間的一種折衷。用戶關心的是真空釬焊爐良好的使用狀態。

真空爐熱電偶常見故障及處理 

 

故障現象
可能原因
處理方法
熱電勢比實際值小(顯示儀表指示值偏低)
熱電極短路
找出短路原因,如因潮濕所致,則需進行干燥;如因絕緣子損壞所致,則需更換絕緣子
熱電偶的接線柱處積灰,造成短路
清掃積灰
補償導線線間短路
找出短路點,加強絕緣或更換補償導線
熱電偶熱電極變質
在長度允許的發問下,剪去變質段重新焊接,或更換新熱電偶
補償導線與熱電偶極性接反
重新接正確
補償導線與熱電偶不配套
更換相配套的補償導線
熱電偶安裝位置不錄或插入深度不符合要求
重新按規定安裝
熱電偶冷端溫度補償不符合要求
調整冷端補償器
熱電偶與顯示儀表不配套
更抽熱電偶或顯示儀表使之相配套
熱電勢比實際值大(顯示儀表指示值偏高)
熱電偶與顯示儀表不配套
更抽熱電偶或顯示儀表使之相配套
補償導線與熱電偶不配套
更換補償導線使之相配套
有直流干擾信號進入
排除直流干擾
熱電勢輸出不穩定
熱電偶接線柱與熱電極接觸不良
將接線柱螺絲擰緊
熱電偶測量線路絕緣破損,引起斷續短路或接地
找出故障點,修復絕緣
熱電偶安裝不牢或外部震動
緊固熱電偶,消除震動或采取減震措施
熱電極將斷未斷
修復或更換熱電偶
外界干擾(交流漏電,電磁場感應等)
查出干擾源,采用屏蔽措施
熱電偶熱電勢誤差大
熱電極變質
更換熱電極
熱電偶安裝位置不當
改變安裝位置
保護管表面積灰
清除積灰

 

 

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