钛合金高真空热处理炉的结构特点（面向钛合金专用需求）

钛合金高真空热处理炉在结构上突出“高真空密封、无碳/铁污染、快速冷却、精确控温”四大核心，通过立式两室（或卧式单室）布局、全金属或高纯石墨热场、高压气淬/可升降淬火槽、微分压及低温除氢等模块化设计，满足航空、航天、医疗等领域对钛合金零件高表面质量、低变形和高性能的一致要求。

炉体结构

立式两室结构为主：上部为加热室，下部为可升降淬火室，取消传统三室中的中间过渡室，缩短工件转移时间，减少氧化和变形风险 。

也可采用卧式单室/双室结构，便于长轴类或薄壁大板装夹。

整体为双层水冷套结构，内胆 304L 或 316L 不锈钢，外层碳钢承压壳体，夹层通水冷却，确保外壁温升 ≤40 °C。

高真空系统

极限真空度：≤5×10?Pa（空炉冷态），工作真空度：2×10?3～5×10?2 Pa。

泵组组合：机械泵 + 罗茨泵 + 扩散泵或分子泵；钛合金工艺需避免油返流，因此多配冷阱或干泵。

炉体焊缝全部氩弧熔焊后做氦质谱检漏，漏率 <1×10?Pa·m3/s 。

所有电极、热电偶、观察窗采用刀口法兰 + 无氧铜垫圈金属密封，减少高温老化导致的泄漏。

加热室

热场形式

– 全金属屏：钼片/钽片 + 不锈钢框架，适用于高纯钛、精密合金（无碳污染）；

– 石墨毡 + C/C 复合材料：成本低、热惯性小，但需做 SiC 涂层或隔层，防止石墨粉尘污染。

加热元件：

– 钼丝/钨丝编织带，布置成圆周或蛇形，辐射均匀；

– 石墨管加热器，分段可控，维修更换方便 。

温区均匀性：有效加热区 ≤±5 °C（AMS 2750 E Class 2），多点控温（PID + SCR 调功）。

隔热层：多层钼/不锈钢反射屏 + 石墨硬毡，厚度 80–120 mm，降低热损。

气冷 / 淬火系统

高压气淬：0.6–2 MPa 高纯氩（99.999 %），循环风机 + 铜-铜换热器；风速可调（变频或双速），冷速可达 50 °C/s（薄壁件） 。

可升降淬火槽：油淬或水淬时，槽体可水平移动并垂直密封对接加热室，插板阀 + O 形圈双重密封，淬火转移时间 <10 s 。

石墨喷嘴圆周均布，可分区调节风量，减少工件翘曲。

工件传动与装夹

立式炉：顶部伺服升降机 + 钢丝绳或链条，料框可旋转，方便装炉；

卧式炉：滚珠丝杠或齿轮齿条水平送料，配有料车定位锁紧机构，重复误差 ≤±1 mm。

夹具：钼制或 C/C 复合材料，避免 Fe-Ni 工装与钛直接接触造成渗铁。

控制与监测

PLC + 工业 PC，工艺曲线可编程，支持 32 条曲线 × 40 段。

关键参数实时记录：温度、真空度、压力、风机转速、冷却水流量，数据可追溯 10 年。

安全联锁：超温、过压、停水、停电、真空丧失自动报警并回填氩气保护。

特殊配置（钛合金专用）

微分压系统：MFC 精确控制 10?2～103 Pa 氩气，抑制合金元素挥发 。

低温除氢功能：350–450 °C 真空保温，可将氢含量降至 0.008 %。

观察窗加防钛蒸汽挡板，防止蒸镀遮挡视窗。

炉膛内表面抛光 Ra≤0.8 μm，减少钛屑粘附，便于清洁。

模块化扩展

可切换为真空钎焊、真空烧结或扩散焊模式，仅需更换热场及工艺软件包。

预留外接快冷增压接口，支持未来升级 6 MPa 超高压气淬。