Sebagai peralatan inti di bidang perlakuan panas presisi, tungku pendinginan gas tekanan tinggi vakum telah menjadi pilihan utama untuk memproses material dengan kekerasan tinggi, ketangguhan tinggi (seperti baja kecepatan tinggi, paduan titanium, dan baja tahan karat) di industri seperti dirgantara, peralatan kelas atas, dan cetakan presisi. Hal ini disebabkan oleh keunggulan mereka dalam pemanasan bebas oksidasi, pendinginan cepat dan seragam, serta kontrol suhu yang presisi. "Penggunaan dan pemeliharaan" mereka berbeda dari tungku pemanas tradisional dan harus fokus pada tiga aspek inti: "kontrol lingkungan vakum, manajemen aliran gas bertekanan tinggi, dan pemanasan seragam suhu rendah." Melalui operasi proses penuh yang terstandarisasi dan pemeliharaan yang disempurnakan, kinerja peralatan yang stabil dan kualitas pemrosesan benda kerja yang memenuhi syarat dipastikan.
Sebelum merumuskan rencana "penggunaan dan pemeliharaan", perlu untuk memperjelas atribut unik dari tungku pendinginan gas tekanan tinggi vakum. Mereka bukan hanya kombinasi dari "pemanasan vakum + pendinginan bertekanan tinggi" tetapi peralatan kompleks yang mengintegrasikan sistem vakum, sistem pemanas, sistem pendinginan gas, dan sistem kontrol suhu. Karakteristik inti dan skenario aplikasi mereka menentukan arah utama dari "penggunaan dan pemeliharaan":
- Lingkungan Vakum: Tingkat vakum di dalam tungku dapat mencapai 1×10⁻²~1×10⁻⁵Pa, yang secara efektif mencegah oksidasi dan dekarburisasi benda kerja selama pemanasan. Sangat cocok untuk bagian presisi yang membutuhkan hasil akhir permukaan yang tinggi dan komposisi kimia yang stabil.
- Pendinginan Gas Bertekanan Tinggi: Gas inert seperti nitrogen dan argon digunakan sebagai media pendingin, dengan tekanan pendinginan gas hingga 10MPa. Pendinginan paksa melalui aliran gas berkecepatan tinggi memungkinkan pendinginan cepat benda kerja (laju pendinginan hingga 50~100℃/s), mengurangi risiko deformasi dan retak benda kerja.
- Pemanasan Konvektif: Dalam rentang suhu rendah (≤600℃), pemanasan sirkulasi konvektif dengan gas inert diadopsi, memecahkan masalah "pemanasan suhu rendah yang lambat dan keseragaman suhu yang buruk" dalam tungku vakum tradisional. Keseragaman suhu tungku dapat dikontrol dalam ±3℃.
- Pemrosesan Baja Perkakas dan Cetakan: Misalnya, pendinginan perkakas potong baja kecepatan tinggi dan cetakan kerja dingin membutuhkan pemanasan vakum untuk mencegah oksidasi tepi potong, dan pendinginan gas bertekanan tinggi untuk memastikan kekerasan yang seragam (HRC≥62).
- Material Dirgantara: Untuk perlakuan solusi komponen paduan titanium dan bagian superalloy, lingkungan vakum mencegah penguapan elemen paduan, dan kontrol suhu yang presisi memastikan mikrostruktur yang stabil.
- Komponen Presisi: Untuk perlakuan panas roda gigi transmisi otomotif dan poros presisi dalam peralatan elektronik, pendinginan gas bertekanan tinggi memungkinkan "pendinginan + temper suhu rendah" terintegrasi, mengurangi tunjangan pemesinan selanjutnya.
Langkah pertama dalam "penggunaan dan pemeliharaan" tungku pendinginan gas tekanan tinggi vakum adalah dengan secara ketat mengikuti proses operasi lima langkah: "persiapan pra-startup → pemompaan vakum → pemanasan dan kenaikan suhu → pendinginan gas bertekanan tinggi → perlakuan pasca-shutdown." Ini menghindari masalah seperti kerusakan pada sistem vakum dan efek pendinginan gas yang buruk yang disebabkan oleh operasi yang tidak tepat:
Sebelum startup, fokus pada inspeksi sistem vakum, pendinginan gas, dan listrik, sambil mempersiapkan material tambahan. Langkah-langkah spesifik meliputi:
-
Inspeksi Sistem Vakum:
Periksa apakah level oli pompa vakum (pompa mekanis, pompa difusi) berada pada skala standar (level oli harus menutupi 2/3 dari roda gigi pompa) dan apakah kualitas oli jernih (jika oli berubah menjadi hitam atau teremulsi, segera ganti).
Periksa permukaan penyegelan katup vakum (katup sudut, katup kupu-kupu) untuk integritas, dan usap antarmuka katup dengan kain bebas serat untuk mencegah kotoran memengaruhi kinerja penyegelan.
Uji pengoperasian normal pengukur vakum (pengukur ion, pengukur resistansi) untuk memastikan kesalahan tampilan tingkat vakum tidak melebihi 5%.
-
Inspeksi Sistem Pendinginan Gas:
Periksa tekanan silinder gas inert (kemurnian nitrogen ≥99,999%, tekanan silinder ≥10MPa) dan apakah pipa penghubung bocor (deteksi dengan detektor kebocoran spektrometer massa helium, membutuhkan laju kebocoran ≤1×10⁻⁸Pa・m³/s).
Periksa kipas pendingin gas dan deflektor untuk integritas; pastikan bilah kipas tidak berubah bentuk dan deflektor tidak terhalang untuk menjamin sirkulasi aliran gas yang seragam.
-
Inspeksi Sistem Listrik:
Periksa apakah elemen pemanas (tabung grafit, kawat molibdenum) rusak atau berubah bentuk; resistansi isolasi harus ≥5MΩ (uji dengan pengukur resistansi isolasi).
Uji sistem kontrol suhu (termokopel, pengontrol PLC) untuk memastikan kesalahan antara suhu yang ditetapkan dan suhu tungku yang sebenarnya adalah ≤3℃, dan bahwa perangkat alarm suhu berlebih (batas suhu atas diatur 50℃ lebih tinggi dari suhu proses) sensitif dan andal.
-
Persiapan Benda Kerja dan Material Tambahan:
Bersihkan noda oli dan karat dari permukaan benda kerja (usap dengan alkohol untuk mencegah zat volatil mencemari sistem vakum selama pemanasan). Kapasitas pemuatan benda kerja tidak boleh melebihi 70% dari volume ruang tungku yang efektif, dan benda kerja harus didistribusikan secara merata pada rak material untuk menghindari panas berlebih lokal.
Siapkan sealant vakum (untuk melumasi permukaan penyegelan katup) dan nitrogen kemurnian tinggi (untuk cadangan untuk mencegah kekurangan gas selama pendinginan gas).
Proses operasi adalah inti dari "penggunaan dan pemeliharaan," yang membutuhkan kontrol fase-demi-fase yang tepat dari parameter seperti tingkat vakum, suhu, dan tekanan pendinginan gas:
-
Fase Pemompaan Vakum:
Pertama, nyalakan pompa mekanis dan pompa hingga tingkat vakum di dalam tungku ≤1Pa (membutuhkan waktu sekitar 15~30 menit), kemudian nyalakan pompa difusi (untuk pompa difusi oli, pertama-tama panaskan oli pompa difusi hingga 200~250℃, jaga tetap hangat selama 30 menit, kemudian pompa ke vakum tinggi).
Target pemompaan vakum tinggi: Sesuai dengan persyaratan proses, pemrosesan benda kerja umum membutuhkan pemompaan hingga di bawah 1×10⁻Pa, sedangkan bagian presisi membutuhkan pemompaan hingga di bawah 1×10⁻⁵Pa. Jika tingkat vakum turun terlalu cepat selama pemompaan, hentikan mesin dan periksa kebocoran.
-
Fase Pemanasan dan Kenaikan Suhu:
Dalam rentang suhu rendah (suhu ruangan ~600℃), aktifkan mode pemanasan konvektif, kendalikan aliran gas inert pada 5~10m³/jam, dan atur laju pemanasan ≤10℃/menit untuk menghindari deformasi benda kerja karena perbedaan suhu yang berlebihan.
Dalam rentang suhu tinggi (di atas 600℃), beralih ke mode pemanasan radiasi. Sesuaikan laju pemanasan sesuai dengan material benda kerja (≤8℃/menit untuk baja kecepatan tinggi, ≤5℃/menit untuk paduan titanium). Setelah mencapai suhu target, pertahankan suhu (waktu penahanan dihitung berdasarkan ketebalan benda kerja, umumnya 1~2 menit/mm).
-
Fase Pendinginan Gas Bertekanan Tinggi:
Setelah periode penahanan, pertama-tama isi tungku dengan gas inert hingga tekanan atmosfer (laju pengisian gas ≤0,5MPa/menit untuk menghindari dampak pada benda kerja), kemudian nyalakan sistem pendinginan gas bertekanan tinggi.
Pengaturan tekanan pendinginan gas: Sesuaikan sesuai dengan persyaratan kekerasan benda kerja. Umumnya, tekanan pendinginan untuk baja cetakan adalah 5~8MPa, dan tekanan perlakuan solusi untuk paduan titanium adalah 3~5MPa. Selama pendinginan gas, pantau laju pendinginan secara real time untuk memastikan memenuhi persyaratan proses (misalnya, baja kecepatan tinggi perlu didinginkan hingga di bawah 200℃ dalam ≤30 menit).
Shutdown bukanlah akhir dari "penggunaan dan pemeliharaan"; pembersihan sistem yang tepat dan perlindungan jangka pendek diperlukan:
-
Perlakuan Sistem Vakum:
Pertama, matikan pemanasan pompa difusi. Setelah oli pompa difusi mendingin hingga di bawah 50℃, matikan pompa mekanis dan isi tungku dengan sedikit gas inert hingga tekanan atmosfer untuk mencegah udara masuk dan mencemari sistem vakum.
Bersihkan filter di saluran masuk pompa vakum; jika ada kotoran berlebihan pada filter, tiup dengan udara terkompresi (tekanan ≤0,5MPa).
-
Pembersihan Ruang Tungku dan Sistem Pendinginan Gas:
Setelah suhu tungku turun hingga di bawah 100℃, buka pintu tungku dan usap kotoran sisa (seperti debu grafit) dari dinding bagian dalam ruang tungku dan deflektor dengan kain bebas serat. Untuk noda membandel, usap dengan kain yang dibasahi alkohol.
Periksa filter di pipa pendinginan gas; jika elemen filter tersumbat, ganti secara tepat waktu (umumnya ganti elemen filter setelah memproses 50 batch benda kerja).
-
Pencatatan dan Perlindungan:
Isi Formulir Catatan Operasi Tungku Pendinginan Gas Tekanan Tinggi Vakum, mencatat parameter seperti tingkat vakum, suhu pemanasan, tekanan pendinginan gas, dan waktu pemrosesan untuk memberikan dasar untuk optimasi proses selanjutnya.
Jika mesin dimatikan selama lebih dari 7 hari, nyalakan pompa mekanis sekali seminggu untuk memompa vakum (pompa hingga di bawah 1Pa dan jaga tetap hangat selama 30 menit) untuk mencegah kerusakan kelembaban pada sistem vakum.
Komponen inti dari tungku pendinginan gas tekanan tinggi vakum (seperti pompa vakum, elemen pemanas, dan segel) rentan terhadap keausan karena pengoperasian jangka panjang. Rencana "pemeliharaan harian + inspeksi dan perbaikan reguler" harus dirumuskan untuk menghindari shutdown peralatan yang disebabkan oleh kesalahan tersembunyi:
- Bersihkan strip penyegel pintu tungku (usap dengan kain kering untuk mencegah penyegelan yang buruk dan penurunan tingkat vakum karena penempelan oli).
- Periksa kebocoran pada antarmuka pipa gas inert (oleskan air sabun ke antarmuka; tidak ada gelembung yang menunjukkan pengoperasian normal).
- Bersihkan debu dari permukaan pengontrol suhu dan pengukur vakum untuk memastikan tampilan parameter yang jelas.
-
Perbaikan Kecil (Bulanan):
Periksa elemen pemanas (tabung grafit, kawat molibdenum) untuk panas berlebih atau kemerahan lokal. Jika ditemukan kerusakan, ganti dengan elemen dari model yang sama (pastikan daya diputus selama penggantian untuk menghindari sengatan listrik).
Kalibrasi keakuratan pengukur vakum; jika kesalahan melebihi 5%, kalibrasi ulang.
Ganti oli pompa mekanis (umumnya ganti setelah 500 jam pengoperasian; ganti lebih awal jika kualitas oli memburuk lebih awal).
-
Perbaikan Besar (Triwulanan):
Lakukan inspeksi komprehensif pada permukaan penyegelan katup vakum. Jika ditemukan goresan, poles dengan amplas halus (grit ≥800 mesh) dan oleskan sealant vakum.
Periksa bantalan kipas pendingin gas; jika terjadi kebisingan atau getaran yang tidak normal, ganti bantalan dan tambahkan gemuk suhu tinggi (model gemuk harus sesuai dengan kecepatan kipas).
Periksa lapisan tungku (felt grafit, bata tahan api) untuk kerusakan; jika area yang rusak melebihi 10%, perbaiki secara tepat waktu (tempelkan felt grafit dengan perekat tahan api suhu tinggi).
Lakukan pengujian isolasi pada sistem kelistrikan; resistansi isolasi dari rangkaian pemanas harus ≥5MΩ, dan dari rangkaian kontrol harus ≥2MΩ.
Pesan Anda harus antara 20-3.000 karakter!