熱處理工藝是指將零件在某一加熱介質中加熱至一定溫度,在該溫度下保溫一段時間,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、時間及冷卻方式是熱處理過程中的三個主要因素,其中工藝溫度是關鍵,熱處理爐是提供符合熱處理工藝溫度要求的設備,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)測和記錄。
熱處理工藝質量判斷時,工藝溫度儀表顯示和記錄的數(shù)據(jù)是重要的依據(jù)。美國宇航標準AMS2750E《高溫測量》根據(jù)工藝溫度儀表系統(tǒng)的復雜程度,將熱處理爐的工藝溫度儀表分為A、B、C、D、E等五種類型,國內(nèi)的HB5425《航空制件熱處理爐有校加熱區(qū)測定方法》和GB/T30825《熱處理溫度測量》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)校準和調整的方法。
1.工藝溫度儀表系統(tǒng)校準
工藝溫度儀表系統(tǒng)由熱電偶(或熱電阻)、連接導線和溫度二次儀表組成。工藝溫度儀表系統(tǒng)校準是指工藝溫度儀表(含引線、傳感器)的讀數(shù)或值進行現(xiàn)場比較,以便確定已測量的溫度偏差是否均在有關要求范圍內(nèi)的一組操作。在AMS2750E也稱為“系統(tǒng)精度測試(SAT)或探針檢查”,其目的是確保爐子的控制系統(tǒng)及每個控制區(qū)的記錄儀表系統(tǒng)的準確度符合要求。
國內(nèi)、國外相關技術標準要求,新購置或大修后的熱處理爐,使用前除了對工藝溫度傳感器和儀表進行校準外,還需要完成兩項更重要的工作:一是進行工藝溫度儀表系統(tǒng)校準,以確定該系統(tǒng)的偏差是否符合要求;二是進行有效加熱區(qū)溫度均勻性檢測,確定熱處理爐具有符合工藝要求的工作空間。在溫度均勻性檢測過程中,若檢測結果表明整體溫度偏高或偏低,則需要對工藝儀表進行調整。使用中的熱處理也需要按規(guī)定的時間間隔進行工藝溫度儀表系統(tǒng)校準,這是保證熱處理滿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足工藝溫度要求的關鍵指標。爐溫均勻性檢測是一個復雜、使用傳感器多、檢測時間長,在非生產(chǎn)狀態(tài)下進行的過程,無法經(jīng)常性或短周期進行。
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)具有較好的重復性。假若工藝溫度儀表系統(tǒng)是相對穩(wěn)定的,爐溫均勻性也會在上次檢測結果的較小范圍內(nèi)變化,有效實現(xiàn)工藝溫度的控制。因此,在兩次溫度均勻性檢測之間進行多次工藝溫度儀表系統(tǒng)校準是對爐溫進行控制的一個好辦法,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。