哪些決定了真空爐的真空性能

一、爐體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

• 腔體形狀與容積

• 形狀：球形或圓筒形腔體受力均勻

  ，漏氣概率低（棱角

  、拐角處易產(chǎn)生應(yīng)力集中導(dǎo)致密封失效）。

• 容積：容積越大

  ，達(dá)到相同真空度所需抽氣時(shí)間越長(zhǎng)

  ，且大腔體的密封面更長(zhǎng)，泄漏風(fēng)險(xiǎn)更高

  。

• 結(jié)構(gòu)緊湊性

• 減少不必要的管道

  、接口及復(fù)雜結(jié)構(gòu)（如法蘭連接過(guò)多），降低漏氣點(diǎn)數(shù)量

  。

二

、密封材料與技術(shù)

• 密封件材質(zhì)

• 橡膠類（如氟橡膠、硅橡膠）：適用于低真空（10?3 Pa 以下）

  ，耐溫≤200℃

  ，易老化導(dǎo)致漏氣。

• 金屬類（如銅

  、鋁

  、不銹鋼）：用于高真空（10?? ~ 10?? Pa）

  ，通過(guò)塑性變形實(shí)現(xiàn)密封，耐溫性好（銅可耐 400℃以上）

  ，但需精準(zhǔn)加工密封面

  。

• 非金屬固體（如石墨、聚四氟乙烯）：耐腐蝕性強(qiáng)

  ，適用于特殊氣氛

  ，但耐溫性和密封性略低于金屬密封。

• 密封形式

• 靜態(tài)密封：法蘭連接采用 O 型圈

  、金屬墊片

  ，需保證法蘭表面粗糙度（Ra≤1.6μm）和平面度（≤0.1mm）。

• 動(dòng)態(tài)密封：旋轉(zhuǎn)軸

  、移動(dòng)部件采用磁流體密封

  、波紋管密封或迷宮式密封，避免運(yùn)動(dòng)時(shí)漏氣（如真空閥桿

  、送料機(jī)構(gòu)）

  。

三、爐體材料與表面處理

• 材料選擇

• 高真空爐常用不銹鋼（如 304

  、316L）
  ，因其含碳量低、出氣率低
  ，且抗腐蝕能力強(qiáng)
  ；低真空可選用碳鋼，但需表面處理（如電鍍鎳鉻）防止氧化出氣
  。

• 表面處理

• 內(nèi)壁拋光（粗糙度 Ra≤0.8μm）可減少表面吸附氣體的殘留

  ；電解拋光或鈍化處理能進(jìn)一步降低出氣率。

• 避免使用多孔材料（如鑄鐵）

  ，因其內(nèi)部孔隙易釋放氣體

  ，影響真空度。

四

、真空系統(tǒng)配置

• 真空泵組性能

• 前級(jí)泵：常用旋片泵

  、滑閥泵，用于粗抽真空（103 ~ 10?1 Pa）

  ，抽速不足會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)極限真空度下降

  。

• 主泵：高真空依賴擴(kuò)散泵、渦輪分子泵

  ，超高真空需搭配升華泵

  、濺射離子泵，泵的抽速（L/s）和極限真空度（Pa）直接決定系統(tǒng)性能

  。

• 管道與閥門(mén)

• 管道直徑越大

  、長(zhǎng)度越短

  ，流阻越小，抽氣效率越高（如 DN50 管道比 DN25 抽速提升約 4 倍）

  。

• 真空閥（如蝶閥

  、擋板閥）需選擇低漏氣率型號(hào)（泄漏率≤10?? Pa?m3/s），且開(kāi)關(guān)動(dòng)作不影響密封面

  。

五

、出氣率與放氣控制

• 爐內(nèi)部件出氣

• 加熱元件（如鉬絲、鎢絲）在高溫下會(huì)釋放吸附氣體

  ，需提前烘烤除氣

  ；絕緣材料（如陶瓷、云母）需選用低出氣率型號(hào)

  。

• 爐體烘烤

• 高溫烘烤（如 150~300℃）可加速內(nèi)壁及部件吸附氣體的釋放

  ，通常配合真空泵組進(jìn)行 “烘烤 - 抽氣" 循環(huán)，提升極限真空度（如從 10?3 Pa 提升至 10?? Pa）
  。

六、泄漏率與檢測(cè)技術(shù)

• 整體泄漏率

• 真空爐的泄漏率需≤10?? Pa?m3/s（高真空標(biāo)準(zhǔn)）

  ，泄漏源主要來(lái)自法蘭密封面
  、焊接縫、儀表接口等
  。

• 檢漏手段

• 氦質(zhì)譜檢漏儀可精準(zhǔn)定位漏點(diǎn)（最小檢測(cè)漏率 10?12 Pa?m3/s）

  ，定期檢漏是維持真空性能的關(guān)鍵（如每年至少 1 次全面檢漏）。

七

、使用與維護(hù)因素 

• 操作規(guī)范性

• 抽真空時(shí)需按順序啟動(dòng)泵組（先前級(jí)泵

  ，再主泵），避免反油污染
  ；降溫時(shí)需維持真空或充入惰性氣體
  ，防止空氣倒灌。

• 維護(hù)頻率

• 密封件老化需及時(shí)更換（橡膠圈建議每年更換 1 次）

  ，真空泵油定期過(guò)濾或更換（污染后抽速下降 50% 以上）
  。

八、其他影響因素

• 氣氛兼容性

• 腐蝕性氣體（如 HCl

  、SO?）會(huì)加速密封件和爐體材料的腐蝕
  ，導(dǎo)致泄漏率上升，需選用抗腐蝕材質(zhì)（如哈氏合金
  、陶瓷涂層）
  。

• 溫度梯度

• 爐內(nèi)高溫區(qū)域可能導(dǎo)致局部材料膨脹變形，破壞密封面（如法蘭受熱不均導(dǎo)致翹曲）

  ，需優(yōu)化加熱設(shè)計(jì)（如分區(qū)控溫）
  。

總結(jié)：真空性能核心指標(biāo)

• 極限真空度：由泵組能力

  、爐體泄漏率及出氣率共同決定，反映系統(tǒng)能達(dá)到的最高真空水平
  。

• 真空保持時(shí)間：關(guān)閉泵組后

  ，真空度下降的速率（如每小時(shí)≤0.1 Pa），取決于密封性能和材料出氣率

  。

• 動(dòng)態(tài)真空穩(wěn)定性：加熱或通入氣氛時(shí)

  ，真空度波動(dòng)范圍（如 ±10% 設(shè)定值），依賴泵組響應(yīng)速度和系統(tǒng)抗干擾能力
  。

這些因素的協(xié)同優(yōu)化，使得工業(yè)級(jí)真空爐的極限真空度可達(dá)10^-6 Pa