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仿真對常用電熱元件材料進行分析，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．為設計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、無氧化以及自動化等一系列優(yōu)點獲得了人們的青睞。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,石墨以其獨特的優(yōu)勢脫穎而出。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用。本文將應用理論分析和仿真分析相結合的方法科學的評價石墨作為電熱元件的優(yōu)缺點,為真空電熱元件的設計提供依據(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,它是通過輻射進行傳熱,在真空環(huán)境下電熱元件所表現(xiàn)出來的現(xiàn)象和普通電熱爐也不一樣,這就對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可控的設備,較小的電阻溫度系數(shù)能降低設計難度,節(jié)省成本;(3)為了延長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)較好的機械加工性能和高溫機械強度；(5)高溫下保證電熱元件不與爐內(nèi)保護氣氛、爐襯和支撐件等發(fā)生化學反應。

　　通過理論分析和ANSYS的仿真分析，詳細真實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進行了比較，比較后發(fā)現(xiàn)，石墨確實具有其他電熱元件不能比擬的優(yōu)勢，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，同時要特別注意在選用支撐件和連接件時，要防止其與石墨反應。