江智轩

（昌河飞机工业（集团）有限责任公司，江西景德镇 333002）

0 引言

所谓真空热处理是指将金属工件在1 个大气压以下（即负压下）加热的金属热处理工艺。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，可以实现无氧化、无脱碳、无渗碳并有脱脂除气等作用，从而达到表面光亮净化的效果，经真空热处理后的零件使用寿命较一般热处理也有较大提高。真空炉是技术含量高、系统结构比较复杂的热加工设备，一旦在加工过程中设备发生故障，则可能直接造成零件报废。

1 真空炉的典型故障分析

1.1 真空度无法满足工艺要求

真空度是判断真空炉设备加工性能的一个重要指标。真空炉的抽真空系统一般使用真空泵进行抽真空，由机械泵与罗茨泵组合使用，部分要求使用高真空的真空炉还配备扩散泵。这些真空泵与管路、阀门配套组成抽真空系统。当设备出现真空度无法满足工艺要求时，可能原因有2 点：

（1）设备存在泄漏点。根据现场统计，此类问题由炉门密封引起的占80%左右，故应首先检查炉门密封圈。炉门密封圈是真空炉在正常使用过程中磨损最严重的部件之一，查看炉门密封圈是否破损或直接尝试进行更换，其次应检查各种馈通、管路、真空泵系统与炉子连接处、储气罐到炉子充气入口等。

（2）机械泵、罗茨泵抽真空性能下降。可能由于长时间运行，传动皮带老化松动或泵体内部存在一定的机械磨损，无法达到真空泵出厂要求的抽速及极限真空度。由于真空泵属于精密专业部件，一般维修人员只能从真空泵运行温度、油液液位及油液颜色、运行是否存在异响等外部条件大体判断真空泵是否存在问题。

1.2 真空热处理后零件变色

对零件进行真空热处理后，零件出现了不应有的颜色是真空炉的常见故障之一。通过检查部件的颜色，基本能够判断进入炉内的空气、水和污染物的比例，颜色可能从黄色（问题最小）到黑色（问题最大），期间还可能有橙色、绿色、淡蓝色和深蓝色，以下归纳了3 种最常见颜色所反映的问题：

（1）黄色。在使用氩气时部件变成黄色，表明空气、燃气及或二者的混合物存在少量泄漏。泄漏越严重，黄色会越深；一旦泄漏严重到一定阶段，部件就不再呈现黄色，而是变成蓝色。

（2）蓝色。在使用氩气时部件变成蓝色，表明空气、燃气及或二者的混合物存在着严重泄漏。在使用氮气时部件变成蓝色，意味着空气泄漏，少量空气泄漏时部件变成蓝色；随着泄漏程度加剧，将会逐渐变成藏青色甚至黑色。

（3）绿色。部件变成绿色有多种可能原因，包括：①工艺过程中炉门没有关严，炉膛没有长时间保持真空状态；②部件在潮湿的状态下放入炉内，或使用了潮湿的钎焊合金；③炉膛在高真空条件下达到高温，造成铬从部件和炉具中逸出；④水套或换热器泄漏，水分残留导致。

1.3 零件加工增碳

在双室油淬真空炉出现工件增碳现象时，基本是由于加热热室的清洁度不高，有大量淬火油随工件进出炉、料筐污染、送料小车进出而带入热室，残留在热室冷壁上，加热时形成挥发性还原气氛，对工件增碳。解决此问题的最好方法是定期使用丙酮、三氯乙烯等清洗溶剂清洁热室炉膛、料筐、进出送料小车，将表面的淬火油全部清洗干净。

1.4 温度均匀性TUS 与系统精度SAT 测试异常

对于热处理设备，TUS 与SAT 是热处理设备需要定期进行检测的核心指标，影响TUS 和SAT 出现不合格或出现波动的可能因素有以下7 点：①补偿导线、热电偶精度差，接插件接触不良，工艺热电偶选项不正确（分度号、直径）等；②工艺热电偶（测试热电偶）没有空间定位装置，在炉膛高温条件下热电偶变软、弯曲，导致控温点位置无法固定；③工艺热电偶、测试热电偶和现场测试仪表的校准出现问题；④控温仪表的控制参数不恰当（PID 参数、输出功率等），工艺仪表的选型不正确，无法实现准确控制等；⑤没有查明具体原因的情况下随意对工艺仪表进行补偿；⑥真空炉检测馈通装置精度缺失、损坏；⑦炉膛保温层损坏，保温效果不佳。

2 真空炉的预防性维护

设备的预防性维护是保证设备稳定运行、减少设备故障率的重要举措，针对真空炉其独有加工特性及典型故障制定预防性维护内容，包括：①检查炉门O 形密封圈是否清洁和损坏，必要时，清洗并重新涂抹真空密封脂，如果严重变形或者损坏则需要更换；②真空炉所有真空泵应定期检查其油液位、油液颜色及运行噪声，按照真空泵要求及时添加油液或更换，定期检查其传动皮带是否存在老化、开裂等迹象，并进行气镇排水、更换滤芯等工作；③对主加热室进行泄漏（压升率）测试，在测试前炉子应处于干净、干燥、空载及除过气的状态，以便及时掌握炉子泄漏情况，进行预防性维修；④检查加热区的绝缘及加热元件是否有老化、损坏等迹象，以及连接是否牢靠安全；⑤定期将工艺仪表、工艺热电偶送计量单位进行检测校准；⑥进行其他常规性的电气、机械部件检查。

3 总结

真空热处理设备作为复杂的机电一体化产品，其故障维修工作内容较多，工作难度较大，特别是出现真空泄漏问题及加工产品质量问题，往往需要专业化的技术维修人员仔细排查故障点，更重要的是在处理故障的同时思考故障背后的原因，努力做好设备预防性维修工作。