用于真空熱處理爐的石墨電熱元件性能分析

 　　用于真空熱處理爐的石墨電熱元件性能分析

　　通過理論分析和ANSYS仿真對(duì)常用電熱元件材料進(jìn)行分析，從而獲得真空熱處理爐電熱元件的熱膨脹、熱電阻、輻射能力等方面的性能，分析比較石墨作為電熱元件的優(yōu)缺點(diǎn)．為設(shè)計(jì)真空熱處理爐是否選用石墨作為電熱元件材料提供理論依據(jù)。

　　隨著真空熱處理爐制造水平的提升,真空熱處理逐漸顯示出了不可比擬的優(yōu)越性,真空熱處理憑借自身的脫氣、脫脂、無(wú)氧化以及自動(dòng)化等一系列優(yōu)點(diǎn)獲得了人們的青睞。但是真空熱處理爐的電熱元件還存在許多問題,例如高溫變形、斷裂、揮發(fā)等,這些成為限制真空爐發(fā)展的障礙。為了解決這些問題,石墨以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)脫穎而出。目前,用石墨制作的電熱元件幾乎在所有類型的真空熱處理爐中都有應(yīng)用。本文將應(yīng)用理論分析和仿真分析相結(jié)合的方法科學(xué)的評(píng)價(jià)石墨作為電熱元件的優(yōu)缺點(diǎn),為真空電熱元件的設(shè)計(jì)提供依據(jù)。1電熱元件性能因素分析真空熱處理和普通電熱處理不同,它是通過輻射進(jìn)行傳熱,在真空環(huán)境下電熱元件所表現(xiàn)出來(lái)的現(xiàn)象和普通電熱爐也不一樣,這就對(duì)真空電熱元件提出了更高的要求。真空電熱元件材料的性能要求可總結(jié)如下:(1)較高的電阻率,真空熱處理爐一旦安裝好,電熱元件的端電壓一般不變,高電阻率能獲得穩(wěn)定的功率和升溫速度;(2)較小的電阻溫度系數(shù),真空熱處理爐是一種自動(dòng)可控的設(shè)備,較小的電阻溫度系數(shù)能降低設(shè)計(jì)難度,節(jié)省成本;(3)為了延長(zhǎng)電熱元件的使用壽命,減少維修和更換次數(shù),降低成本,要求電熱元件具備較小的熱膨脹系數(shù);(4)較好的機(jī)械加工性能和高溫機(jī)械強(qiáng)度；(5)高溫下保證電熱元件不與爐內(nèi)保護(hù)氣氛、爐襯和支撐件等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

　　通過理論分析和ANSYS的仿真分析，詳細(xì)真實(shí)地反映出了常用電熱元件材料的各種性能，并且通過辨證的觀點(diǎn)進(jìn)行了比較，比較后發(fā)現(xiàn)，石墨確實(shí)具有其他電熱元件不能比擬的優(yōu)勢(shì)，穩(wěn)定的電阻率、較低的電阻溫度系數(shù)、較小的熱膨脹系數(shù)以及較大的黑度等優(yōu)點(diǎn)都使得它成為了電熱元件材料的極好選擇，但是由于石墨在常溫下硬度較低，因此常溫時(shí)石墨電熱元件容易斷裂損壞，在不易更換電熱元件的加熱爐中不宜使用。另外，石墨在真空環(huán)境下易揮發(fā)形成碳環(huán)境，因此某些材料不能在這樣的真空爐中加工處理，同時(shí)要特別注意在選用支撐件和連接件時(shí)，要防止其與石墨反應(yīng)。