必備真空泵的原理及其特點

必備真空泵的原理及其特點一．原理CG-17玻璃三級高真空油集中泵GG－17玻璃膨脹系數(shù)低，能更好地耐受很高的溫度差變，故該泵比同型泵能受得起高溫而且使用壽命也更長。該泵適用于電子工業(yè)，如電子管。顯象管。X光管，以及半導(dǎo)體單晶硅的冶煉提純，高沸點動真空泵把系統(tǒng)抽到10-２Pa集中泵油被加熱沸騰,以高速從噴出的油蒸汽流不泵的工作范圍而被抽出,從而漸漸獲得高真空.水環(huán)式真空泵/〔簡稱水環(huán)泵〕是一種粗真空泵，它所能獲得的極限真空為2023~4000Pa，串聯(lián)大氣噴射器可達270~670Pa機，其壓力范圍為1~2×105Pa表壓力。水環(huán)泵最初用作自吸水泵，而后漸漸用于石油、化工、機械、礦山、輕工、醫(yī)藥及食品等很多工業(yè)部門。在工業(yè)生產(chǎn)的很多工潮和真空脫氣等，水環(huán)泵得到廣泛的應(yīng)用。由于真空應(yīng)用技術(shù)的飛躍進展，水故可抽除易燃、易爆的氣體，此外還可抽除含塵、含水的氣體，因此，水環(huán)泵旋轉(zhuǎn)時，水被葉輪拋向四周，由于離心力的作用，水形成了一個打算于泵腔外形環(huán)的上部內(nèi)外表剛好與葉片頂端接觸〔實際上葉片在水環(huán)內(nèi)有確定的插入深度〕被葉輪分成和葉片數(shù)目相等的假設(shè)干個小腔。假設(shè)以葉輪的下部0°為起點，那么葉輪在旋轉(zhuǎn)前180°時小腔的容積由小變大，且與端面上的吸氣口相通，此時氣體被吸入，當吸氣終了時小腔則與吸氣口隔絕；當葉輪連續(xù)旋轉(zhuǎn)時，小腔由大變小，使氣體被壓縮；當小腔與排氣口相通時，氣體便被排出泵外。綜上所述，水環(huán)泵是靠泵腔容積的變化來實現(xiàn)吸氣、壓縮和排氣的，因此它屬于變?nèi)菔秸婵毡?。羅茨泵的工作原理羅茨泵在泵腔內(nèi)，有二個“8”字形的轉(zhuǎn)子相互垂直地安裝在一對平行軸上，由傳動比為1的一對齒輪帶動作彼此反向的同步旋轉(zhuǎn)運動行。由于羅茨泵是一種無內(nèi)壓縮的真空泵，通常壓縮比很低，故高、中真空泵前級泵的極限真空。為了提高泵的極限真空度，可將羅茨泵串聯(lián)使用。羅茨泵的工作原理與羅茨鼓風(fēng)機相像。由于轉(zhuǎn)子的不斷旋轉(zhuǎn)，被抽氣體從進氣口吸入到轉(zhuǎn)子與泵殼之間的空間v0內(nèi)，再經(jīng)排氣口排出。由于吸氣后v0空間是全封閉狀態(tài)，所以，在泵腔內(nèi)氣體沒有壓縮和膨脹。但當轉(zhuǎn)子頂部轉(zhuǎn)過排氣口邊緣，v0空間與排氣側(cè)相通時，由于排氣側(cè)氣體壓強較高，則有一局部氣體返沖到空間v0中去，使氣體壓強突然增高。當轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動時，氣體排出泵外?！埠喎Q旋片泵〕是一種油封式機械真空泵。其工作壓強范圍為101325~1.33×10-2〔Pa〕屬于低真空泵。它可以單獨可以抽除密封容器中的枯燥氣體，假設(shè)附有氣鎮(zhèn)裝置，還可以抽除確定量的可凝性氣體。但它不適于抽除含氧過高的，對金屬有腐蝕性的、對泵油會起化學(xué)反響一。旋片泵多為中小型泵。旋片泵有單級和雙級兩種。所謂雙級，就是在構(gòu)造上將兩個單級泵串聯(lián)起來。一般多做成雙級的，以獲得較高的真空度。旋片泵的抽速與入口壓強的關(guān)系規(guī)定如下：在入口壓強為1333Pa、1.33Pa和1.33×10-1〔Pa〕下，其抽速值分別不得低于泵的名義抽速的95%、50%和20偏心地安裝一個轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子外圓與泵腔內(nèi)外表相切〔二者有很小的間隙〕，轉(zhuǎn)泵腔和兩個端蓋所圍成的月牙形空間分隔成A、B、C三局部，當轉(zhuǎn)子按箭頭方向旋轉(zhuǎn)時，與吸氣口相通的空間A的容積是漸漸增大的，正處于吸氣過程。而與排氣口相通的空間C的容積是漸漸縮小的，正處于排氣過程。居中的空間B的容積也是漸漸減小的，正處于壓縮過程。由于空間A的容積是漸漸增大〔即膨脹〕，氣體壓強降低，泵的入口處外部氣體壓強大于空間A內(nèi)的壓強，因此將氣體吸入。當空間A與吸氣口隔絕時，即轉(zhuǎn)至空間B的位置，氣體開頭被壓縮，容積漸漸縮小，最終與排氣口相通。當被壓縮氣體超過排氣壓強時，排氣閥被壓縮氣體推開，氣體穿過油箱內(nèi)的油層排至大氣中。由泵的連續(xù)運轉(zhuǎn)，到達連〔低真空級〕，由低真空級抽走，再經(jīng)低真空級壓縮后排至大氣中，即組成了雙級泵。這時總的壓縮比由兩級來負擔，因而提高了極限真空度。金屬在真空狀態(tài)下的相變特點。在與大氣壓只差0.1MPa范圍內(nèi)的真空下，固態(tài)相變熱力學(xué)、動力學(xué)不產(chǎn)生什么變化。在制訂真空熱處理工藝規(guī)程時，完全可以依據(jù)在常壓下固態(tài)相變的原理。完全可以參考常壓下各種類型組織轉(zhuǎn)變的數(shù)據(jù)。真空脫氣作用，提高金屬材料的物理性能和力學(xué)性能。真空脫脂作用。金屬的蒸發(fā)：在真空狀態(tài)下加熱，工件外表元素會發(fā)生蒸覺察象。金屬到達以下蒸氣壓的平衡溫度〔℃〕金屬到達以下蒸氣壓的平衡溫度〔℃〕熔點10-2Pa10-1Pa1Pa10Pa133Pa〔℃〕Cu103511411273142216281038Ag848936104711841353961Be102911301246139515821284Mg301331343515605651Ca463528605700817851Ba406546629730858717Zn248292323405-419Cd180220264321-321Hg-5.5134882126-38.9Ae80888999611231179660Li377439514607725179Na19523829135643798K12316120726533864In74684095210881260157C22882471268129263214-Si111612231343148516701410Ti1249138415461742-1721Zr166018612023221225491830Sn9221042118913731609232Pb548625718832975328V158617261888207922071697Nb23552539---2415Ta25992820---2996Bi536609693802934271Cr99210901205134215041890Mo209522902533--2625Mn791873980110312511244Fe119513301447160217831535W276730163309--3410Ni125713711510167918841455Pt174419042090231325821774Au119013161465164618671063外表凈化作用，實現(xiàn)少無氧化和少無脫碳加熱。圖一各種金屬氧化物的分解壓力金屬的氧化反響是可逆的：Mo≒2M+2O2O→O2取決于氣氛中氧的分壓和金屬氧化物的分壓的大小。當氧分壓大于金屬氧化物的分壓時，反響向左進展，金屬外表產(chǎn)生氧化。反之，如氧化物的分解壓大于氧的分壓，反響向右進展，其結(jié)果是氧化物分解。亞氧化物理論和真空爐中碳元素存在，使爐內(nèi)氧的分壓低于金屬氧化物的分壓，使金屬不會氧化。Pa1.33×1.33×1.33 ×1.33×101.331.33×1.33×1.33×真空度10410310210-110-210-3托10010110-110-210-310-410-51.32×1.32×1.32×1.32×1.32×1.320.13210-210-310-410-510-6132013213.21.320.1320.0132+11-18-40-59-74-88-101%13.2相對雜質(zhì)含量 %13.2相對雜質(zhì)含量 PPM(百萬分比)相對露點〔℃〕圖二為不同金屬無氧化加熱溫度和真空度的關(guān)系曲線二．特點嚴格的真空密封：眾歷周知，金屬零件進展真空度，對確保零件真空熱處理的質(zhì)量有著格外空爐的真空性能，在真空熱處理爐構(gòu)造設(shè)計中的時機。安裝在真空爐體上的部件、附件等如構(gòu)。大局部加熱與隔熱材料只能在真空狀態(tài)下使用：真空熱處理爐的加熱與隔熱襯料是在高溫，蒸汽壓低，輻射效果好，導(dǎo)熱系數(shù)小等要求。對抗氧化性能要求不高。所以，真空熱處常規(guī)熱處理爐不能承受這些加熱與隔熱材料。等部件，均在真空、受熱狀態(tài)下工作。在這種極為不利的條件下工作，必需保證各部件的構(gòu)造不變形、不損壞，真空密封圈不過熱、不燒毀。因此，各部件應(yīng)當依據(jù)不同的狀況設(shè)置水冷裝置，以保證真空熱處理爐能夠正常運行并有足夠的使用壽命。承受低電壓大電流：在真空容器內(nèi)，當真空空度為幾托一lxlo-1托的范圍內(nèi)時，真空容器內(nèi)的通電導(dǎo)體在較高的電壓下，會產(chǎn)生光光放電，燒毀電熱元件、隔熱層等，造成重大事80100止輝光放電或者弧光放電的發(fā)生。自動化程度高：真空熱處理爐的自動化等操作，需要十幾個甚至幾十個動作來完成。法接近。同時，有些動作如加熱保溫完畢后，金屬工件進展淬火工序須六、六個動作并且要在15秒鐘以內(nèi)完成。在這樣快速的條件來完成很多操作。因此，只有較高的目動化才能準確、準時按程序協(xié)調(diào)動。三火、回火工藝標準。1、真空退火目的：獲得干凈光亮的外表，省去或削減加工工序；使金屬材料軟化，消退內(nèi)應(yīng)力和轉(zhuǎn)變構(gòu)造，提高材料性能。銅及其合金表十三青銅真空熱處理參數(shù)材料號QSn4-3QSn4-4-2.5QSn6.5-0.4QSn4-0.3QAl9-2QAl9-4QAl10-3-1.5QAl10-4-4QAl10-5QAl10-7

真空度〔Pa〕13.3~1.3313.3~1.33

退火溫度〔℃〕600600~650600~750700~750650~750650~750600~700650~750

冷卻方式爐冷表十四紫銅和黃銅真空熱處理參數(shù)材料牌號紫銅消退應(yīng)溫度〔℃〕再結(jié)晶退火溫真空度〔Pa〕T1、T2T3、T4600~700600~700133~13.3黃銅H96540~60013.3~1.33H90200650~720H80260600~700爐冷H70H68H62H59-1260~270260~270270~300520~650520~650600~700600~670或冷HSn70-1HSn62-1HAl77-2HAl59-3-2HMn58-2HFe59-1-1300~350350~370300~350350~400560~580550~650600~650600~650600~650600~650133~13.313.3~1.33HPb74-3HPb64-3HPb63-3HPb60-1

600~65013.3~1.33620~670620~650600~650表十五鈹青銅時效工藝參數(shù)材料牌號時效溫度〔℃〕真空度〔Pa〕時間〔小時〕QBe23001~10-23~5QBe2.52853~43202金屬和合金的除氣處理。應(yīng)用于、宇宙模擬設(shè)備、電子管材料和高溫活性金屬。表十六金屬及合金真空除氣的溫度及真空度金屬及合金 除氣溫度〔℃〕真空度〔Pa〕銅鎳鐵與鐵合金，

800800~950硅鋼，不銹鋼鉬硅鋼，不銹鋼鉬＞14506.7×10-3鎢＞14006.7×10-3鈦8101.3×10-3

2.7×10-31.3×10-34×10-2鉭鉭900~9501.3×10-3軟磁材料的真空退火軟磁材料與硬磁材料的區(qū)分是磁性不同。矯頑力Hc＜10奧斯特為軟磁，Hc=10-300奧斯特為半硬磁，Hc＞300奧斯特為硬磁。目前廣泛應(yīng)用于氫氣退火和真空退火。①電工純鐵的真空退火，見圖七。圖七電工鋼真空退火工藝曲線②硅鋼片的真空退火見圖八。圖八硅鋼片真空退火工藝曲線③Fe-Ni保溫冷卻方式表十七Fe-Ni保溫冷卻方式合金退火溫度時間真空度牌號〔℃〕〔小〔Pa〕時〕1J463~61J501J79隨爐升溫1J463~61J501J79隨爐升溫1050~11501J511~2

100~200℃/h冷至300℃后快冷＜100℃出爐1J541J80

隨爐升溫1100~1150

1~10-1

100/h冷至300100℃以下出爐100~200℃/h400℃移至冷卻室100℃以下出爐1J85

隨爐升溫1100~1200

8~6 100~200/小時10-1~10-3480℃后快冷100℃以下出爐100~150℃/h500℃后，以1J77 30~50/h冷至1~10-11J76隨爐升溫

300℃，再快冷到100℃出爐。100/h冷至1100~1150 500℃后，以10~50/h冷至300℃，再快冷到＜100℃出爐。100~200℃/h600℃快冷至1J521J83

隨爐升溫1050~1150隨爐升溫

1~23~5

10-1~10-3

爐100~200℃/h600℃再稍快冷至100℃以下出爐100/h冷至600℃后以1J861J41

1100~1200

8~6 30~100/h冷至爐100/h冷至6001J42

隨爐升溫2~4 1100~1150

300℃，100℃以下出爐1J47 1~210-1~10-3150℃/h冷至至＜100℃出爐④Fe-Al表十八Fe-Al合金退火溫度時間合金退火溫度時間真空度牌號〔℃〕〔小時〕〔Pa〕冷卻方式1J16緩慢升溫950~11501J13900~9501J12隨爐升溫

2210-1~10-3

200~150℃/h爐冷，100℃以下出爐100℃/h冷至600℃，60℃/h冷200℃，＜100℃出爐。100~150℃/h冷至500℃快冷至200℃，＜100℃出爐1J6

1050~12002~3

100~150℃/h冷至250℃，＜100℃出爐1J8 隨爐升溫 50~150℃/h冷至700℃以后50~200℃/h1200~1220

250100℃出爐1010-1軟磁合金退火時留意：a〕在高溫退火時必需防止工件疊片間和卡具粘合，可以在其間撒布工業(yè)氫氧化鎂或滑石粉，或經(jīng)高溫下除過氣的氧化鋁粉撒布其間。b〕工件不能與石墨接觸，最好不用石墨纖維的真空爐中處理?！?〕鋼材料的真空退火；①鋼鐵材料：表十九鋼的真空退火工藝參數(shù)真空度材料〔Pa〕退火溫冷卻方式度〔℃〕1.3~1.345×10-1爐冷或氣冷，≈850~870300℃出爐0.35~0.61.3×卷鋼絲 10-1爐冷或氣冷，=200℃750~800出爐1.3×40Cr890~910緩冷，≈300℃出爐1.3×Cr12MO 10-1以上720~7504~5850~870小時爐冷10-1小時爐冷1.3780~870緩冷1.3870~900緩冷1.3815~900緩冷W18Cr4V1.3×720~750W18Cr4V1.3×720~7504~5870~890空冷低合W9~18模具鋼表二十奧氏體不銹鋼退火溫度和真空度熱處理退火備中退火

溫度〔℃〕900~105011001050~1150950~10001050~1150

真空度〔Pa〕13.3~1.31.3×10-1~0.7×10-21.3~1.3×10-11.3~4×10-31.3×10-2~1.3×10-3鋼種類型

表二十一一些不銹鋼的退火工藝參數(shù)主要化學(xué)成退火溫度分〔質(zhì)量分范圍〔℃〕

真空度〔Pa〕鐵素體類奧氏體類

數(shù)分析結(jié)果〔%〕Cr12~14，Cr14，C0.4，Cr16~18，C0.9

630~830830~900

1.3~1.3×10-11.3~1.3×10-11.3~1.3×〔未穩(wěn)定 Cr18，Ni81010~1120化〕

10-11.3×奧氏體類Cr18，Ni8，〔穩(wěn)定化〕 N61或Ti2、真空淬火：

950~112010-2~1.3×10-3~圖九真空淬火循環(huán)~11×10-2Pa0.8×105Pa5×105Pa各種鋼和合金加熱時的真空度要求和淬火冷卻方式見表二十二。表二十二各種鋼和合金加熱時的真空度要求和淬火冷卻方式真空度材料

淬火方式低中高油水氣耐沖擊鋼ABA〔美〕S-2〔SKS4〕ABA〔美〕S-3ABA〔美〕S-4ABA〔美〕S-5ABA油淬火鋼〔美0-〔MnCrWv〕ABAABA〔美〕0-6ABA〔美〕0-7〔WCrv〕ABA〔美〕4140ABA〔40CrMnMo〕〔美〕4340ABA〔美〕52100ABA空氣淬火鋼〔美)A-2ABCA〔美)A-6ABCA〔美)A-7ABCA〔美)D-1ABCA〔美)D-2ABCA〔美)D-4ABCA〔美)D-5ABCA〔美)D-7ABCA〔美)H-11ABCA〔美)H-14ABCA〔美)H-21ABCA〔美)H-22ABCA高速鋼W〔美)T-1ABAE〔美)T-2ABAE〔美)T-3ABAE〔美)T-4ABAE〔美)T-5ABAE〔美)T-15ABAE高速鋼Mo〔美)M-1ABAE〔美)M-2ABAE〔美)M-6ABAE〔美)M-10〔美)M-30〔美)M-50鈦合金AAABBBAAEEATi-2Al-4MnABDATi-6Al-4VABDATi-679ABDATi-6Al-4V〔O〕ABDA2Ti-6Al-6VZ-5Sn-1ABDA〔Fe，Cu〕Ti-7Al-4MoABDA不銹鋼400ABA410ABA416ABA420ABA440ABA沉淀硬化合金Ni-spancABAAAM-350ABAAAM-355ABAA〔美〕17-7PH鐵鎳基合金AABBAAAA901ABAAA-286ABAADiscaloyABAAUnitemp212鈷基合金ABAAAl-Risist213ABAAH-21ABAMAR-M509ABAAW1-52，HS152ABA鎳基合金T18ABAAHastelloyXABAInconelx750ABAAM-252-J-1500ABAARA-333ABARene`41ABAARene`62ABAARene`63ABAATDNickel棒ABAWaspaloyAABAAWaspaloyBABAACTreekAscaloyABA真空度：低-機械泵；中-增壓泵；高-集中泵?！?〕真空淬火工藝操作實例：〔圖十〕材料：CrMOV真空度：低-機械泵；中-增壓泵；高-集中泵?！?〕真空淬火工藝操作實例：〔圖十〕材料：CrMOV12HRc6062~十車燈反射鏡凸模該廠引進日本加工技術(shù)，與外商協(xié)作，共同制造汽車反射鏡。凸面為拋物面，熱處理后無法進展加工，故要求模具變形越小越好。原承受鹽浴爐淬火，變形達±0.3mm，沖件不能到達聚焦反射作用。經(jīng)真空熱處理后變形把握在0.05mm以內(nèi)，外表光亮，無氧化脫碳，硬度均勻，使用性能良好。其真空熱處理工藝見圖ZC30~圖十一車燈凸模真空熱處理工藝曲線~凸模在高壓氣淬爐內(nèi)處理，氣淬壓為34×105Pa，其效果更好。②100〔圖十二〕材料：Cr12

MOV~HRc5862。~圖十二100~此件加工六角形不銹鋼網(wǎng)用，系出口任務(wù)，要求很高。在φ50mm處的六角形網(wǎng)眼要用放大鏡才能看清楚。該廠原承受鹽浴淬火，由于殘鹽嵌在六角形網(wǎng)眼費時有極易損壞模眼而導(dǎo)致報廢。故用鹽浴處理的模芯廢品率很高。承受真空熱處理后模芯外表光滑，合格率達100%，壽命也比原來提高，用戶格外滿足。其熱處理工藝見圖十三。本模芯在ZC-30~氣淬爐內(nèi)處理，氣淬壓力23×105Pa，其淬火效果更佳。圖十三不銹鋼網(wǎng)滾模模芯技術(shù)要求：大型簡潔模具HRc42-44中小型優(yōu)質(zhì)模具HRc44-46小型模塊HRc48-50設(shè)備：承受5bar以上高壓氣淬爐工藝：承受分級氣淬工藝具體工藝曲線示意圖見圖十四。圖十四H13圖其中Ts為外表熱電偶溫度，Tc為心部熱電偶溫度，冷爐升溫速度220℃/2barTc=Ts奧氏體化保溫時間：快速升溫至1030℃±5℃，當Ts-Tc＜14℃后，保溫30分鐘?；爻涓呒兊謮?gt;26.6Pa。從1030℃到540℃淬火冷速至少28℃/455-400℃間進展分級，當Ts冷至分級溫度區(qū)后30分鐘連續(xù)快冷到65℃出爐。在靜止空氣中冷到50℃-30℃進展二次以上回收。回火至少二次，每次回火后模具冷到室溫再進展其次次回火?；鼗饡r間按2.4分/mm計算，或心部到溫度后在保溫2小時?；鼗饻囟劝床煌捕纫?，一580-600℃左右?！?〕真空淬火的質(zhì)量效果①真空淬火對工件外表質(zhì)量的影響A〕真空狀態(tài)下加熱氧化物的復(fù)原作用。B〕元素發(fā)揮的影響。