连云港市杰达真空科技有限公司 宁井班分享的真空基础技术共享资料.docx

季工热处理与金相技术群
真空技术交流
大家晚上好！
首先感谢群主提供的技术交流平台！
同时，也非常感谢各位群友的相信和支持！
应季工安排，今天晚上由杰达真空科技的宁井班与大家共同分享真空炉的相关知识，由于本人水平有限，平常做技术支持都是面对面的交流，第一次以网络形式与大家交流，不到之处还敬请各位专家、师傅海涵、指正！在各位专家、师傅面前班门弄斧了！恳请不吝赐教、多提宝贵意见，以便改进！

大家晚上好！
请允许自我介绍一下：
我是来自连云港市杰达真空科技有限公司的，免贵姓宁，名井班，之前在一家上市公司做真空生产工艺、技术设备管理近20年，比较擅长真空设备节能和环保技术创新、改进，对真空新设备、新技术特别感兴趣。
现在专门从事真空技术支持、真空新技术新设备推广、真空设备系统维护保养、真空设备故障处理、真空技术设备现场解决方案、真空设备全托半托管理、真空设备节能环保改进、真空产品推介代理、真空项目咨询策划等与真空行业相关的工作。
希望能和大家交朋友，有更多的机会向大家交流学习！
我的电话是 18651711230 QQ：2522324488 愿为大家提供力所能及的服务！

今天晚上的真空技术交流主要和大家分享以下五个部分：
第一部分、真空的基本概念
第二部分、真空炉的结构
第三部分、真空炉的操作使用
第四部分、真空炉的安全注意事项
第五部分、真空炉的故障处理
季工热处理与金相技术群真空技术交流现在开始！
第一部分：真空的基本概念
1、真空的定义
真空是指在给定的空间内压力低于一个人大气压的气体状态。
2、真空度
处于真空状态下的气体稀簿程度，通常用“真空度高”和“真空度低”来表示。真空度高表示真空度“好”的意思，真空度低表示真空度“差”的意思。
3、真空度单位
通常用托（Torr）为单位，近年国际上取用帕（Pa）作为单位。
1托＝1/760大气压＝1毫米汞柱
托与帕的转换 ：1托＝133.322帕　或　1帕＝7.5×10-3托
4、流量
单位时间流过任意截面的气体量，符号用“Q”表示，单位为帕·升/秒（Pa·L/s）或托·升/秒（Torr·L/s）。
5、流导
表示真空管道通过气体的能力。单位为升/秒（L/s），在稳定状态下，管道流导等于管道流量除以管道两端压强差。符号记作“U”。 　　U＝Q/(P2- P1)
6、压力或压强
气体分子作用于容器壁的单位面积上的力，用“P”表示。
7、标准大气压
压强为每平方厘米101325达因的气压，符号：（Atm）。
8、极限真空
真空容器经充分抽气后，稳定在某一真空度，此真空度称为极限真空。
9、抽气速率
在一定的压强和温度下，单位时间内由泵进气口处抽走的气体称为抽气速率，简称抽速。通常用L/S表示。
10真空计
10.1、热偶真空计
利用热电偶的电势与加热元件的温度有关，元件的温度又与气体的热传导有关的原理来测量真空度的真空计。
10.2、电离真空计（又收热阴极电离计）
由筒状收集极，栅网和位于栅网中心的灯丝构成，筒状收集极在栅网外面。热阴极发射电子电离气体分子，离子被收集极收集，根据收集的离子流大小来测量气体压强的真空计。
10.3、复合真空计
由热偶真空计与热阴极电离真空计组成，测量范围从大气~10-5Pa。
10.4、冷阴极电离计
阳极筒的两端有一对阴极板，在外加磁场作用，阳极筒内形成潘宁放电产生离子，根据阴极板收集的离子流的大小来测定气体压强的真空计。
10.5、电阻真空计
利用加热元件的电阻与温度有关，元件的温度又与气体传导有关的原理，通过电桥电路来测量真空度的真空计。
10.6、麦克劳真空计（压缩式真空计）
将待测的气体用汞（或油）压缩到一极小体积，然后比较开管和闭管的液柱差，利用玻义尔定律直接算出气体压强的一种绝对真空计。
11、常见真空泵
11.1水环真空泵
泵的叶轮转子旋转而产生水环。由于转子偏心旋转而使水环与叶片间容积发生周期性改变而进行抽气的机械真空泵。
11.2、往复真空泵
利用活塞的往复运动而进行抽气的机械真空泵。
11.3、油封机械真空泵
用油来保持密封的机械真空泵，可分为定片式、旋片式、滑阀式、余摆线式等。
11.4、罗茨真空泵
具有一对同步高速旋转的鞋底形转子的机械真空泵，此泵不可以单独抽气，前级需配油封、水环等可直排大气的真空泵。
11.5、涡轮分子真空泵
有一高速旋转的叶轮，当气体分子与高速旋转的涡轮叶片相碰撞时就被驱向出气口再由前级泵抽除。
11.6、油扩散真空泵
扩散泵喷口中喷出高速蒸汽流。在分子流条件下，气体分子不断地向蒸流中扩散，并被蒸汽带向泵出口处逐级被压缩后再由前级泵排除。

11.7、低温真空泵
利用20K以下的低温表面凝聚吸附气体的真空泵。
12、真空系统附件
12.1、冷阱（水冷挡板）
置于真空容器和泵之间，用于吸附气体或捕集油蒸汽的装置。
12.2、气镇阀
油封机械真空泵的压缩室上开一小孔，并装上调节阀，当打开阀并调节入气量，转子转到某一位置，空气就通过此孔掺入压缩室以降低压缩比，从而使大部分蒸汽不致凝结而和掺入的气体一起被排除泵外起此作用的阀门称为气镇阀。
13、真空的基本应用
13.1、真空冷冻干燥
真空冷冻干燥，也称升华干燥。其原理是将材料冷冻，使其含有的水份变成冰块，然后在真空下使冰升华而达到干燥目的。
13.2、真空蒸镀
在真空环境中，将材料加热并镀到基片上称为真空蒸镀，或叫真空镀膜。
13.3、真空干燥
利用真空环境下沸点低的特点来干燥物品的方法。
13.4、真空热处理
真空热处理是真空技术与热处理技术相结合的新型热处理技术，真空热处理所处的真空环境指的是低于一个大气压的气氛环境，包括低真空、中等真空、高真空和超高真空，真空热处理实际也属于气氛控制热处理。真空热处理是指热处理工艺的全部和部分在真空状态下进行的，真空热处理可以实现几乎所有的常规热处理所能涉及的热处理工艺，但热处理质量大大提高。与常规热处理相比，真空热处理的同时，可实现无氧化、无脱碳无渗碳，可去掉工件表面的磷屑，并有脱脂除气等作用，从而达到表面光亮净化的效果。
13.5、真空铸锭
将钢锭（或其它材料）模置入真空室内，钢水通过置于真空室盖子上的中间包注入钢锭模铸成钢锭的钢液真空处理技术。也称真空浇注。真空铸锭是一种滴流真空处理法，中间罐内以流束状下降的钢液进入真空室内，由于压力急剧下降，使流束膨胀，并展开成很大的角度以滴流状降落，使脱气表面积增大，有利于气体逸出和促进表面反应。脱气程度取决于注速、落下高度和扩散角的大小。也取决于钢液中气体含量，注口形状，真空度以及钢液的流动性等因素。
真空的应用非常广泛，在地球上，通常是对特定的封闭空间抽气来获得真空，用来抽气的设备称为真空泵。
随着真空获得技术的发展，真空应用日渐扩大到工业和科学研究的各个方面。真空应用是指利用稀薄气体的物理环境完成某些特定任务。有些是利用这种环境制造产品或设备，如灯泡、电子管和加速器等。
真空的应用范围极广，主要分为低真空、中真空、高真空和超高真空应用。低真空是利用低(粗)真空获得的压力差来夹持、提升和运输物料，以及吸尘和过滤，如吸尘器、真空吸盘 。
中真空一般用于排除物料中吸留或溶解的气体或水分、制造灯泡、真空冶金和用作热绝缘。如真空浓缩生产炼乳，不需加热就能蒸发乳品中的水分。
真空冶金可以保护活性金属，使其在熔化、浇铸和烧结等过程中不致氧化，如活性难熔金属钨、钼、钽、铌、钛和锆等的真空熔炼；真空炼钢可以避免加入的一些少量元素在高温中烧掉和有害气体杂质等的渗入，可以提高钢的质量。
高真空可用于热绝缘、电绝缘和避免分子电子、离子碰撞的场合。高真空中分子自由程大于容器的线性尺寸，因此高真空可用于电子管、光电管、阴极射线管、X 射线管、加速器、质谱仪和电子显微镜等器件中，以避免分子、电子和离子之间的碰撞。这个特性还可应用于真空镀膜 ，以供光学、电学或镀制装饰品等方面使用。
14、真空常用术语
14.1、主泵：
在真空系统中，用于获得所需要真空度来满足特定工艺要求的真空泵，如真空镀膜机中的油扩散泵就是主泵。
14.2、前级泵：
用于维持某一真空泵前级压强低于其临界前级压强的真空泵。如罗茨泵前配置的旋片或滑阀泵就是前级泵。
14.3粗抽泵：
从大气压下开始抽气，并将系统压力抽到另一真空泵开始工作的真空泵。如真空镀膜机中的滑阀泵，就是粗油泵。
14.4维持泵：
在真空系统中，气量很小时，不能有效地利用前级泵。为此配置一种容量较小的辅助泵来维持主泵工作，此泵叫维持泵。如扩散泵出口处配一台小型旋片泵，就是维持泵。
14.5、真空系统
由真空容器和产生真空、测量真空、控制真空等的组件组成。
14.6、真空机组
由产生真空、测量真空和控制真空等的组件组成。

第二部分、真空炉的结构
常规的真空热处理炉
真空热处理炉主要由真空室、真空系统、循环冷却系统、温度控制系统、真空控制系统、加热控制系统、气体控制系统、进出料系统、、报 警系统、操作系统组成。
真空室由前炉门、后炉门、炉体以及隔热屏、加热器等组成；
操作系统由控制柜及其附属件组成；
真空系统由机械泵、罗茨泵、扩散泵（分子泵/分子增压泵）、真空阀等组成；
循环冷却系统由循环水套、管路、换热器、风机等组成；
温度控制系统由温控仪、热电偶、导线等组成；
真空控制系统由真空计、电阻规、冷规、规线等组成；
加热控制系统由磁调柜及其附属件组成；
气体控制系统由气源、气体三联件、调压阀、充气阀、电接点压力表组成；
进出料系统由料盘料筐、进出炉叉车等组成；
报警系统由温控仪、压力报警器、电接点压力表、压力变送器、蜂鸣器等组成。
分子增压泵系统真空退火炉系统图

立式真空退火炉系统结构图

卧室真空退火炉

典型的扩散泵系统

第三部分、真空炉的操作使用
真空炉的操作，不同的行业，不同的设备、不同的厂家、不同的工艺、不同的产品，操作方法各有不同，下面是真空设备的操作过程仅供参考：
1．接通循环水，检查水压，压力表大于0.1MPa，所有进水阀门都处于打开的状态；
2．接通气动气源，压力在0.4-0.6MPa中间，中途不能停气；
3．接通高纯气体（N2或Ar2）压力在0.1-0.8MPa，并确认瓶内气体够本次使用，中途不可以换气；
4．打开控制柜内总电源空气开关，然后打开控制柜门上的电源开关，打开控制面板，启动设备；
5．工控机启动到登陆窗口，选择操作工，请输入正确的密码，电脑会自动进入到控制窗口；
6．打开温度程序控制窗口，新建工艺或打开已有的工艺，核查工艺后，使温度程序处于待命状态；
7．打开炉门，将工件放入加热室内，然后关闭炉门；
8．启动机械泵，然后打开真空阀；
9．启动罗茨泵，当真空度小于800帕时，启动罗茨泵；
10．当真空度小于10Pa以下时启动高真空泵（分子泵、分子增压泵、低温泵、扩散泵等）；
11．当达到工艺所需的真空度时，启动加热；
12．当达到工艺所需的保温时间，保温结束后，停止加热；
13. 关闭高真空泵、阀；
14. 关闭罗茨泵；
15. 关闭前级泵；
16．工艺要求需要充入保护气体的，可充入气适当的压力的工艺气体；
17．工艺需要快速冷却的，启动风机进行冷却；
18．达到工艺要求的温度后，充入气体，达到大气压力时打开炉门，取出工件；
19. 送入工件，然后关闭炉门，进行下一炉生产。
第四部分、真空炉的安全注意事项
1、 真空炉的发热体用低压电，但电源电压仍为380V，操作时仍需要安全用电。
2、 设备在工作过程中操作人员不要离开，定时检查并记录工作状态，发现问题及时处理。
3、 设备在检查加热系统或大修时一定将电源总闸关闭，并挂好停电检修的标志牌，一定要注意安全，长期不用也要把电源总开关关闭。
4、 设备在不使用时，请将其处于真空状态，以免内部吸潮或生锈，影响下次使用，设备温度将到100度以下方可停水，长期停用时，需用压缩空气将循环水吹出来。
5、真空炉使用时，应确保不漏气、不漏水。真空炉炉体和炉盖等的密封是用橡胶件，因此需要用水隔层进行冷却。若水漏到炉膛里时，炉膛温度很高，会引起爆炸。真空炉处理的工件，应清洗净表面油污，同时避免淬火油槽的油蒸气进入炉膛。这些油蒸气和空气混合后将形成爆炸气氛，一旦有明火或通电时就会产生爆炸。所以真空炉装料后应关闭炉门，将炉膛抽成真空后，方可通电加热。
6、真空炉在使用过程中，尽量不要冲入大气，最好使用纯度较高的N2或Ar2，提高纯度，减少污染。
第五部分、真空炉的故障处理
真空炉的故障处理，因不同的行业，不同的设备、不同的厂家、不同的工艺、不同的产品，处理方法各有不同，下面介绍常见通用的故障处理方法仅供参考：

1、真空阀不开
1）炉门信号开关没有闭合，无信号输出。
*将炉门信号开关合紧，故障即消失；
2）确认炉门信号开关关紧，仍无效;
*炉门信号开关损坏及时更换。
3）真空阀电磁阀坏
*更换电磁阀
更换时注意气管的方向，切勿装倒
4）气源压力不足
*调整气源压力
2、旋片泵喷油
1） 由于炉门没关紧，造成机械泵抽大气超过1分钟而喷油。
*补足机械泵油（从注油口直接注油至刻度线中间）
2） 炉门变形，关闭不严
*调整炉门调整定位螺丝，使炉门能关严
3） 炉门“O”型密封圈老化变形
*更换“O”型密封圈或涂真空脂
4） 油位太高
*放出多余的真空泵油
5）真空管道存在压差
*检查电磁带充气真空阀
3、高真空阀故障处理技术
A、高阀自动关闭
产生原因：压缩空气压力不足 处理方法：恢复气体压力
前级真空度波动较大 校对热偶规
B、高真空阀打不开
产生原因：1、压缩空气压力不足 1处理方法：恢复气体压力
2、电磁阀限位故障 2、调整电磁阀限位或重新定位
3、电磁阀坏掉 3、更换电磁阀
4、真空管路存在压差 4、打开旁路充气阀
4、高真空阀突然关闭、时开时闭的处理技术
1） 规管（前级）数值显示小于1pa；
*校准前级规管；
  2）规管测量显示数值波动太大；
*清洗、校对规管
3）气体压力不足；
*调整气源压力至0.4-0.6Mpa
4）因放气量较大，造成气体不能及时抽出，出现真空度不足；
*调整升温速度，减少集中放气
5）前级阀没有打开；
*电磁阀出现故障，及时更换
6）前级真空度低
*检漏堵漏
*更换电磁阀
5、旋片泵不能启动
检查对应的电源或过热保护器是否断开，测量电压；接通电源或热继电器，用电压表测量电压
检查皮带和轮是否打滑；抬高电机底座，拉紧皮带
取下皮带检查电机的运转情况，若电机不带皮带仍不转，修理或更换；
检查泵内是否由于磨损而卡住；拆开彻底检修泵；
6、 气镇阀不工作
气镇阀体的运动部分是否被脏物堵塞；停泵后拆下气镇阀用有机溶剂清洗
7、 油不能流到油过滤器
检查电磁阀是否堵塞；拆下并清洗电磁阀
8、 油杯内油减少的很快
检查油密封处是否漏；拆下并修理
9、 罗茨泵不启动
检查对应的电源或过热保护器是否断开；接通电源或热继电器
检查是否到达开罗茨泵的真空度
检查前级规管是否正常
检查罗茨泵电机是否正常

10、 真空室内真空度差
测量压力上升(定期测量有助于尽早发现问题)；
若每单位时间内的压力上升值逐渐降低，则真空室内有放气现象，需继续排气；
若每单位时间内的压力上升值几乎不变，则真空室内存在泄漏，进行检漏测试；检查油密封部分、安全阀、热偶插入部分松动；
检查每台泵的性能是否下降；驱动机构，测量泵单独工作时的极限真空；
若压力上升很快并且漏泄检测没有发现漏点，则必须检查密封面，脏物不能沾到密封面上。
连云港市杰达真空科技有限公司
宁井班
2015/8/29