熱處理工藝是指將零件在某一加熱介質(zhì)中加熱至一定溫度,在該溫度下保溫一段時(shí)間,然后以一定方式冷卻,得到一定的組織和性能的熱加工方法。溫度、時(shí)間及冷卻方式是熱處理過(guò)程中的三個(gè)主要因素,其中工藝溫度是關(guān)鍵,熱處理爐是提供符合熱處理工藝溫度要求的設(shè)備,爐子上配置的工藝溫度儀表系統(tǒng)用于熱處理溫度的控制、監(jiān)測(cè)和記錄。
熱處理工藝質(zhì)量判斷時(shí),工藝溫度儀表顯示和記錄的數(shù)據(jù)是重要的依據(jù)。美國(guó)宇航標(biāo)準(zhǔn)AMS2750E《高溫測(cè)量》根據(jù)工藝溫度儀表系統(tǒng)的復(fù)雜程度,將熱處理爐的工藝溫度儀表分為A、B、C、D、E等五種類(lèi)型,國(guó)內(nèi)的HB5425《航空制件熱處理爐有校加熱區(qū)測(cè)定方法》和GB/T30825《熱處理溫度測(cè)量》也給出了同樣的規(guī)定。本文著重介紹工藝溫度儀表系統(tǒng)校準(zhǔn)和調(diào)整的方法。
1.工藝溫度儀表系統(tǒng)校準(zhǔn)
工藝溫度儀表系統(tǒng)由熱電偶(或熱電阻)、連接導(dǎo)線(xiàn)和溫度二次儀表組成。工藝溫度儀表系統(tǒng)校準(zhǔn)是指工藝溫度儀表(含引線(xiàn)、傳感器)的讀數(shù)或值進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)比較,以便確定已測(cè)量的溫度偏差是否均在有關(guān)要求范圍內(nèi)的一組操作。在AMS2750E也稱(chēng)為“系統(tǒng)精度測(cè)試(SAT)或探針檢查”,其目的是確保爐子的控制系統(tǒng)及每個(gè)控制區(qū)的記錄儀表系統(tǒng)的準(zhǔn)確度符合要求。
國(guó)內(nèi)、國(guó)外相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求,新購(gòu)置或大修后的熱處理爐,使用前除了對(duì)工藝溫度傳感器和儀表進(jìn)行校準(zhǔn)外,還需要完成兩項(xiàng)更重要的工作:一是進(jìn)行工藝溫度儀表系統(tǒng)校準(zhǔn),以確定該系統(tǒng)的偏差是否符合要求;二是進(jìn)行有效加熱區(qū)溫度均勻性檢測(cè),確定熱處理爐具有符合工藝要求的工作空間。在溫度均勻性檢測(cè)過(guò)程中,若檢測(cè)結(jié)果表明整體溫度偏高或偏低,則需要對(duì)工藝儀表進(jìn)行調(diào)整。使用中的熱處理也需要按規(guī)定的時(shí)間間隔進(jìn)行工藝溫度儀表系統(tǒng)校準(zhǔn),這是保證熱處理滿(mǎn)足工藝要求的重要手段之一,不可或缺。
2.變化的工藝溫度儀表系統(tǒng)
爐溫均勻性是考核爐子能否滿(mǎn)足工藝溫度要求的關(guān)鍵指標(biāo)。爐溫均勻性檢測(cè)是一個(gè)復(fù)雜、使用傳感器多、檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng),在非生產(chǎn)狀態(tài)下進(jìn)行的過(guò)程,無(wú)法經(jīng)常性或短周期進(jìn)行。
爐溫均勻性是否可靠,主要取決于熱處理爐內(nèi)加熱元件的發(fā)熱特性和工藝溫度儀表系統(tǒng)的測(cè)量與控制能力。在穩(wěn)定的控制條件下,加熱元件產(chǎn)生的熱量以及形成的溫度分布狀態(tài)具有較好的重復(fù)性。假若工藝溫度儀表系統(tǒng)是相對(duì)穩(wěn)定的,爐溫均勻性也會(huì)在上次檢測(cè)結(jié)果的較小范圍內(nèi)變化,有效實(shí)現(xiàn)工藝溫度的控制。因此,在兩次溫度均勻性檢測(cè)之間進(jìn)行多次工藝溫度儀表系統(tǒng)校準(zhǔn)是對(duì)爐溫進(jìn)行控制的一個(gè)好辦法,盡管這不是保證爐溫均勻性符合工藝要求的方法,卻是比較容易操作的方法。