真空炉石墨件包括加热器、热场屏蔽、坩埚、工件支架等,在高温真空环境中长期运行,可能出现各种故障。及时排查和处理这些故障,能避免设备停机和产品报废。
加热器断裂是最常见的故障。石墨加热器在反复升降温中承受热应力,加上高温下的蠕变和氧化,使用一段时间后可能出现裂纹甚至断裂。断裂后该区域加热功率下降,炉温不均。排查方法是断电后目视检查加热器,发现裂纹或断裂及时更换。预防措施包括控制升降温速率、避免超温使用、定期检查加热器紧固状态。加热器连接处松动会导致接触电阻增大、局部过热,也需定期紧固。
热场屏蔽变形是另一常见问题。石墨隔热屏(多层石墨毡或碳碳板)在高温下可能因热应力和自重产生变形,导致隔热效果下降、能耗增加。变形严重时屏蔽层相互接触,造成局部短路或放电。排查方法是停炉后检查屏蔽层间距和形状,变形的进行校正或更换。预防措施包括合理设计屏蔽层固定方式、避免超温、定期检查紧固螺栓。
坩埚渗漏或开裂。石墨坩埚在熔融金属时,如果材料有缺陷或热冲击过大,可能出现裂纹导致熔液渗漏。渗漏的熔液会损坏炉底和下方部件,是严重故障。排查方法是每次使用前检查坩埚有无裂纹,用手轻敲听声音判断。发现裂纹立即更换,不要继续使用。预防措施包括选用高强度石墨、控制升降温速率、避免坩埚局部过热。
工件支架变形或断裂。支架在高温下承受工件重量,长期使用可能产生蠕变变形,导致工件倾斜或滑落。过载或热冲击会导致支架断裂。排查方法是定期测量支架的平面度和垂直度,变形超标的及时校正或更换。预防措施包括不超载使用、工件均匀放置、选用高强度支架材料。
真空度异常下降。石墨件在高温下放气是正常现象,但如果真空度突然异常下降,可能是石墨件出现了问题。石墨件开裂后表面积增大,放气量增加;石墨件与金属电极连接处松动,密封失效导致漏气;石墨粉尘脱落附着在密封面上,也会导致密封不良。排查方法是用氦质谱检漏仪检测,重点检查电极引出和密封部位。
放电打火故障。真空炉中如果石墨件有尖角、毛刺或间距过小,高压下可能发生放电打火,损坏石墨件和工件。排查方法是断电后检查石墨件表面有无放电痕迹,打磨尖角和毛刺,调整部件间距。预防措施包括加工后去除毛刺、合理设计部件间距、避免电压过高。