国外真空热处理炉的进展

随着真空热处理技术的发展,各工业发达国家对真空热处理炉的研究与开发取得了很大进展。本文对国外真空热处理炉的发展动向和技术进步作了综合性介绍,并对主要炉型的结构特点作了综合性评述。     

真空热处理炉在航天产品上的应用

自制真空热处理炉有效炉膛容积φ200×300mm,使用温度1200℃,极限真空度1.33×10~(-3)Pa。由室温边抽真空边加热到700℃,不超过40分钟,真空度不低于4×10~(-2)Pa;升温至1000℃仅60分钟;控温精度达±5℃;冷却速度:空炉从1100℃降至300℃仅35分钟,从300℃降至150℃2小时。用于GH169膜盒固溶并时效后呈银白色,无变形、强度和塑性达标;用于弹性合金3J_1高精度电液伺服阀零件的真空时效强化处理后,表面光亮、变形极小、全部合格;TC_4钛合金蓄压器经真空时效后,表面非常光亮,机械性能很高,沉淀硬化不锈钢工件经时效处理后可保持切削后的金属光泽,康铜箔退火后可保持冷轧材原始的光亮,铍青铜件处理后,不仅保持原有金黄色光泽,甚至比处理前更光亮,机械性能很高。     

简易真空淬火

简易真空淬火是利用高温箱式电炉(或自制炉),把装有零件并抽成真空状态的加热管加热到淬火温度,然后将其放到水中冷却,使零件在真空状态下得到马氏体组织。淬火零件表面呈洁净光亮银白的色泽,表面质量优异,非常适合精密零件的淬火。     

电热辐射管在真空回火炉上的应用

电热辐射管用于真空回火炉，吸取了外热式与内热式两种加热方法的优点，不仅降低制造成本，还可避免加热体与被加热体之间由于挥发物而造成的污染损害，电热管的尺寸应根据炉体大小、功率及炉温要求进行设计。温度在６５０℃以下，耐热钢管可选用１Ｃｒ１８Ｎｉ９Ｔｉ无缝钢管；绝缘材料以导热热性能好、孔隙多、质轻的材料为好；电热丝应选用耐温较高的铁铬铝材料。     

双金属热处理的研究

对ＱＳｎ６．５－０．１锡青铜与４０ＣｒＮｉＭｏＡ钢焊接件进行真空淬火与回火的研究，得出此种双金属真空淬火的最佳热处理工艺为：真空淬火８５０＊１０℃，保温１ｈ，真空回火５００～５４０℃，保温２ｈ。真空淬火比普通淬火的结合强度提高６６％，且零件表面光洁无氧化，变形量最小。     

真空炉的发展及其新型设计

真空热处理炉是当前重点发展的热处理设备,现以海斯炉的系列产品为例,列举了各类热处理炉的结构特点和性能。如间歇式真空热处理炉,半连续式、连续式真空热处理炉,有几个加热室的连续真空热处理炉,加压气淬真空热处理炉,真空渗碳炉,真空烧结炉,真空钎焊炉等。为了提高设计效率,降低成本,增加可靠性,开展了单元化炉体设计,将构成炉子的各部件模式化,按需要将各单元组合构成新型炉。并列举了克服油淬、气淬变形的措施。     

宽量程真空规校准装置的性能研究

文章研制了一种新的真空规校准装置,复合采用了动态比对法、静态比对法和静态膨胀法,满足了拓宽量程的需求。该装置可以对量程在1×105～5×10-4 Pa范围内的各类真空规进行校准,具有结构简单、操作方便、检定效率高、实用性强的特点,尤其适用于大量常规校准。装置本底压力、压力稳定度、静态膨胀容积比等主要技术指标符合国际标准化组织和国内有关真空标准的规定。     

航天器大型复杂构件真空除气装备系统热设计

为完成某型号大型复杂构件的真空烘烤除气任务,开展大型真空烘烤除气专用装备研制。设计完成的装备通用性良好,有效容积为ϕ3100 mm×5500 mm,极限真空度优于2×10-4 Pa,最高加热温度＞150 ℃。根据构件表面均匀分布的113个温度测点在真空烘烤除气作业过程中的测试数据,温度平衡时构件表面温差仅3.0 ℃,24 h内的温度波动＜3.0 ℃。研究表明：铠装加热丝加热方案更适用于大型真空烘烤除气装备的研制;增设二次辐射屏可以降低构件温度波动;变功率加热方案具有更稳定的控温性能,可以避免PID控温方案可能存在的温度过冲问题。     

低温真空密封的试验研究

文章主要介绍了在氦制冷机冷箱的特定低温真空环境下,几种不同密封结构的密封试验的情况,并说明它们在实际应用中的效果。     

磁过滤真空离子镀技术在装饰加工领域的应用

与常规镀膜技术相比,磁过滤真空离子镀技术具有无污染、色泽均匀、致密度高、耐蚀、耐磨等特点,其在装饰加工领域的应用日益丰富。本文研究了气体分压与基体负偏压对Ti N膜层的影响。通过对膜基结合强度、硬度、耐磨性、耐蚀性等性能指标的综合考量,得出弧电流65A,N2压强0.4Pa,基体负偏压-200V为最优的生产工艺。     

宇宙真空测量的理论与技术

在行星上和在航天器上测量行星表面同一时刻、同一位置的大气密度,会得到不同的测量数据,必须经过坐标系转换把航天器上的测量数据转换成行星坐标系的数据才可和地面观测数据比较。文章系统地归纳了宇宙真空测量的理论与技术,改正了相应的坐标转换公式,对之进行了合理性讨论,推导出分子流密度和大气压强的转换公式并建立了地面校准宇航速度定向分子流压强及压强的模拟理论,形成了比较完整的宇宙真空测量理论体系。从该理论体系出发,提出了宇宙真空测量技术方案的建议。     

离子推力器热真空试验研究

为了验证离子推力器的空间环境适应性,对离子推力器进行了热真空试验研究,确定了热真空试验的温度。试验结果表明:离子推力器在热真空环境中,启动和工作正常,性能稳定,满足空间环境要求。     

真空羽流的数值模拟及真空羽流污染的数值模拟分析研究

本文用ＤＳＭＣ方法对真空羽流场进行了数值模拟，所得数值模拟结果符合流动规律。建立了真空羽流污染的基本理论模型，并进行了真空羽流污染的数值计算与分析研究，所得结论与理论分析一致。本文的研究工作为进一步深入开展羽流污染规律研究打下了良好的基础，对工程设计具有重要的参考价值。     

真空热试验中的温度控制算法

文章对真空热试验中温度控制算法进行了初步研究，主要论述了模糊控制算法、神经网络控制算法。     

航天器周围真空品质的计算

计算了在低轨道飞行的航天器表面附近的气体分子密度及压力分布。计算了航天器表面的放气,并得到了放气分子在表面附近的等压曲线。计算结果表明,航天器表面附近的分子密度和压力比航天器所处的环境分子密度(10~(13)/m~3)和压力(10~(-7)Pa)提高了两个数量级以上,分别达10~(16)/m~3和10~(-5)Pa。等压曲线的分布是前部较密,后部较疏。     

真空热试验中的温度控制算法

文章对真空热试验中温度控制算法进行了初步研究,主要论述了模糊控制算法、神经网络控 制算法。     

钛合金与铌合金的真空电子束焊接工艺研究

针对某航天双元发动机推力室的焊接问题，研究了钛合金与铌合金的真空电子束焊接技术，总结了一套工艺规范。并通过金相分析、力学性能试验、产品强度气密测试及发动机热试车，证明通过该技术可以获得满足设计要求的焊接接头。     

热真空试验中分子污染敏感单机的失效机理及对策

卫星大量应用的电缆塑料绝缘层、粘结剂、导热硅脂等非金属材料,在热真空试验过程中逐渐出气并产生分子污染物,可能会造成敏感单机失效的问题。文章对失效机理进行了理论分析,根据总离子流色谱图确定了分子污染物的成分,由此提出利用真空烘烤试验加速星内非金属材料的出气,同时通过真空静置提高星内真空度的方法,以解决微波开关等分子污染敏感单机在热真空试验中可能发生的失效问题。试验结果表明,失效机理分析准确,提出的措施有效。文章提出的防护对策,已在卫星研制过程中得到推广应用。     

真空模拟环境下液体推进剂蒸发特性的试验研究

为研究液体推进剂在真空环境下的蒸发特性,建立了真空环境模拟试验系统。对水、饱和盐水、煤油、酒精和凝胶模拟液等工质进行了蒸发特性试验。通过控制系统实时采集了真空舱的真空度和工质温度。试验中观察到了明显的闪蒸现象。由于闪蒸的存在,工质蒸发过程非常剧烈。最后分析了不同工质在真空环境下的蒸发特性,给出了部分工质的闪蒸参数。     

热真空试验中分子污染敏感单机的失效机理及对策

卫星大量应用的电缆塑料绝缘层、粘结剂、导热硅脂等非金属材料,在热真空试验过程中逐渐出气并产生分子污染物,可能会造成敏感单机失效的问题。文章对失效机理进行了理论分析,根据总离子流色谱图确定了分子污染物的成分,由此提出利用真空烘烤试验加速星内非金属材料的出气,同时通过真空静置提高星内真空度的方法,以解决微波开关等分子污染敏感单机在热真空试验中可能发生的失效问题。试验结果表明,失效机理分析准确,提出的措施有效。文章提出的防护对策,已在卫星研制过程中得到推广应用。