箱式退火爐是一種常見的熱處理設(shè)備，主要用于金屬材料的退火處理。它的外形類似一個(gè)箱子，有一個(gè)封閉的爐體結(jié)構(gòu)，內(nèi)部設(shè)有加熱裝置、溫度控制裝置等，能夠?yàn)榻饘俟ぜ峁┮粋€(gè)可控的加熱和冷卻環(huán)境，以達(dá)到改變金屬材料組織結(jié)構(gòu)和性能的目的。
箱式退火爐結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
爐體結(jié)構(gòu)：
箱式退火爐的爐體一般呈長方體形狀，像一個(gè)封閉的箱子。外殼通常是由鋼板焊接而成，這提供了足夠的強(qiáng)度和密封性，保護(hù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)并防止熱量過度散失。內(nèi)部爐襯主要使用耐火材料，如耐火磚或陶瓷纖維。耐火磚能夠承受高溫，保證爐體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性；陶瓷纖維具有出色的保溫性能，可有效減少熱量損失。例如，一些的箱式退火爐采用全陶瓷纖維爐襯，其導(dǎo)熱系數(shù)低，能大大降低能耗，而且重量較輕，安裝方便。
加熱系統(tǒng)：
加熱方式主要包括電加熱和燃?xì)饧訜帷ｋ娂訜崾峭ㄟ^在爐體內(nèi)部安裝電阻絲或硅碳棒等加熱元件來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)電流通過這些元件時(shí)，它們會發(fā)熱，將熱量傳遞給爐內(nèi)的工件。燃?xì)饧訜釀t是利用燃燒器燃燒天然氣、煤氣等燃料產(chǎn)生熱量。在大型箱式退火爐中，加熱元件或燃燒器通常分布在爐體的頂部和兩側(cè)，以確保熱量均勻地輻射到工件上。
爐門設(shè)計(jì)：
爐門是箱式退火爐的重要組成部分。它通常是一個(gè)厚重的金屬門，與爐體緊密貼合，通過鉸鏈或軌道與爐體相連。為了保證良好的密封性，爐門周圍會安裝密封材料，如石棉繩或硅橡膠密封墊。這樣可以防止熱量泄漏，同時(shí)也避免空氣進(jìn)入爐內(nèi)影響退火過程。例如，在一些高精度的箱式退火爐中，爐門關(guān)閉后可以形成一個(gè)相對獨(dú)立的高溫空間，確保爐內(nèi)溫度的穩(wěn)定性。
溫度控制系統(tǒng)：
由溫度傳感器、溫控儀和控制器組成。溫度傳感器安裝在爐內(nèi)的關(guān)鍵位置，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測爐內(nèi)溫度，并將溫度信號反饋給溫控儀。溫控儀根據(jù)預(yù)設(shè)的溫度程序，通過控制器調(diào)節(jié)加熱元件的功率，從而精確控制爐內(nèi)溫度。例如，在對精密機(jī)械零件進(jìn)行退火時(shí)，溫度控制系統(tǒng)能夠?qū)t內(nèi)溫度控制在誤差范圍極小的區(qū)間內(nèi)，如 ±2℃ - ±5℃。
通風(fēng)系統(tǒng)：
箱式退火爐的通風(fēng)系統(tǒng)包括進(jìn)氣口和排氣口。進(jìn)氣口用于向爐內(nèi)輸送新鮮空氣或保護(hù)氣體，排氣口用于排出退火過程中產(chǎn)生的廢氣。在一些需要控制爐內(nèi)氣氛的退火工藝中，通風(fēng)系統(tǒng)可以精確控制保護(hù)氣體的流量和成分。例如，在進(jìn)行光亮退火時(shí)，通過通風(fēng)系統(tǒng)向爐內(nèi)通入氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，以防止工件氧化并獲得光亮的表面。
箱式退火爐工作原理
首先，將工件放入爐體內(nèi)部，關(guān)閉爐門。然后，啟動(dòng)加熱系統(tǒng)，按照預(yù)設(shè)的升溫速率升高爐內(nèi)溫度。在升溫過程中，溫度控制系統(tǒng)密切監(jiān)視溫度變化，確保溫度均勻上升。當(dāng)達(dá)到退火溫度后，保持一段時(shí)間的恒溫，使工件內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)充分均勻化。恒溫結(jié)束后，按照設(shè)定的降溫速率進(jìn)行冷卻，冷卻方式可以是自然冷卻，也 - 可以是通過通風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。例如，在對高碳鋼工件進(jìn)全退火時(shí)，以 100℃/h - 150℃/h 的速度升溫至 750℃ - 800℃，恒溫 2 - 3 小時(shí)，然后以 50℃/h - 100℃/h 的速度冷卻至 500℃左右，最后出爐空冷，這樣可以降低工件的硬度，改善切削性能。
箱式退火爐的優(yōu)勢
溫度控制精度高
精確的溫控系統(tǒng)：箱式退火爐配備了先的溫度控制系統(tǒng)。它通常由高精度的溫度傳感器、智能溫控儀和控制器組成。溫度傳感器安裝在爐內(nèi)的關(guān)鍵位置，如爐體的中心、角落等，能夠精確地感知爐內(nèi)溫度變化，并將這些信息實(shí)時(shí)反饋給溫控儀。溫控儀根據(jù)預(yù)先設(shè)定的溫度程序和反饋數(shù)據(jù)，通過控制器精準(zhǔn)地調(diào)節(jié)加熱元件的功率。例如，在對一些精密的航空航天金屬零件進(jìn)行退火時(shí)，箱式退火爐能夠?qū)囟瓤刂圃跇O小的誤差范圍內(nèi)，如 ±1℃ - ±3℃，這種高精度的溫度控制有助于確保零件獲得理想的退火效果，保證零件的性能和質(zhì)量。
良好的溫度均勻性：其加熱元件在爐體內(nèi)的布局經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，使得熱量能夠均勻地分布在爐內(nèi)空間。一般來說，加熱元件會環(huán)繞在爐體內(nèi)部的四周和頂部，從多個(gè)方向向工件傳遞熱量。同時(shí)，爐體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)和材料也有助于熱量的均勻擴(kuò)散。例如，在處理較大尺寸的金屬模具退火時(shí)，整個(gè)模具能夠在均勻的溫度環(huán)境下進(jìn)行退火，避免了因局部溫度差異導(dǎo)致的模具變形或性能不均勻的問題。
適用范圍廣
對工件形狀和尺寸的適應(yīng)性強(qiáng)：箱式退火爐的內(nèi)部空間是一個(gè)相對規(guī)則的箱體結(jié)構(gòu)，只要工件的尺寸能夠放入爐體內(nèi)部，它幾乎可以處理各種形狀的工件。無論是大型的塊狀工件，如大型鑄鋼件、鍛造毛坯，還是形狀不規(guī)則的工件，如異形機(jī)械零件、復(fù)雜的五金制品，都可以在箱式退火爐中進(jìn)行退火。例如，在機(jī)械加工車間，各種不同形狀和大小的齒輪、軸類零件、夾具等都可以使用箱式退火爐來消除加工過程中的內(nèi)應(yīng)力，提高零件的質(zhì)量。
能滿足多種退火工藝需求：它可以用于多種退火工藝，包括完退火、不全退火、球化退火、去應(yīng)力退火等。對于不同的金屬材料和工藝要求，只需調(diào)整溫度、時(shí)間等參數(shù)即可。例如，在冶金行業(yè)，對高碳鋼進(jìn)行球化退火時(shí)，可以將箱式退火爐的溫度設(shè)置在適當(dāng)?shù)姆秶ㄈ?/span> 720℃ - 750℃），保持一定的時(shí)間（如 2 - 4 小時(shí)），使鋼中的碳化物球化，從而改善鋼的切削性能；對于鋁合金進(jìn)行去應(yīng)力退火時(shí)，又可以根據(jù)鋁合金的特性設(shè)置不同的溫度和時(shí)間參數(shù)。
密封性良好
減少熱量散失：箱式退火爐的爐門和爐體之間采用了高質(zhì)量的密封材料和緊密的貼合設(shè)計(jì)。爐門周圍通常安裝有耐高溫的密封膠條，如石棉橡膠密封膠條或陶瓷纖維密封材料。當(dāng)爐門關(guān)閉時(shí)，這些密封材料能夠有效地阻止?fàn)t內(nèi)熱量向外泄漏。這種良好的密封性不僅可以降低能源消耗，還能保證爐內(nèi)溫度的穩(wěn)定性。例如，在長時(shí)間的退火過程中，相比密封性差的設(shè)備，箱式退火爐能夠更好地保持爐內(nèi)溫度，減少因熱量散失而導(dǎo)致的溫度波動(dòng)，從而確保退火工藝的順利進(jìn)行。
有效控制爐內(nèi)氣氛：良好的密封性為控制爐內(nèi)氣氛提供了有利條件。通過在爐內(nèi)通入保護(hù)氣體，如氮?dú)狻錃饣蛩鼈兊幕旌蠚怏w，可以防止工件在退火過程中氧化。例如，在對一些容易氧化的有色金屬（如銅、鋁）或高精度的金屬零件進(jìn)行光亮退火時(shí)，可以在密封的爐內(nèi)營造一個(gè)無氧或低氧的環(huán)境，使工件表面保持光亮，提高工件的表面質(zhì)量和性能。
操作靈活性高
小批量處理優(yōu)勢：箱式退火爐適合小批量的工件退火處理。由于它是間歇式工作方式，對于一些生產(chǎn)規(guī)模較小、產(chǎn)品種類多樣的企業(yè)來說非常方便。例如，在一個(gè)小型五金加工廠，每天可能會有不同類型的五金小零件需要退火，箱式退火爐可以根據(jù)零件的不同要求，靈活地設(shè)置退火參數(shù)，一批一批地處理這些零件，滿足生產(chǎn)需求。
工藝參數(shù)調(diào)整方便：可以方便地對退火溫度、時(shí)間、升溫速率、降溫速率等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。操作人員可以根據(jù)不同的金屬材料、工件尺寸和形狀以及具體的退火工藝要求，在控制面板上輕松地修改參數(shù)。例如，在對一種新的金屬合金進(jìn)行退火試驗(yàn)時(shí)，可以逐步調(diào)整溫度和時(shí)間參數(shù)，觀察工件的退火效果，從而確定的退火工藝參數(shù)。
箱式退火爐應(yīng)用領(lǐng)域
機(jī)械加工行業(yè)：用于各種機(jī)械零件的退火處理，如齒輪、軸、模具等。退火后的零件可以消除加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，提高零件的尺寸穩(wěn)定性和機(jī)械性能，為后續(xù)的加工和使用提供良好的條件。
冶金行業(yè)：對金屬材料進(jìn)行再結(jié)晶退火、去應(yīng)力退火等處理，調(diào)整金屬材料的性能。例如，對新軋制的鋼材進(jìn)行退火，改善其組織結(jié)構(gòu)，使其更適合進(jìn)一步的加工，如鍛造、沖壓等。
五金制品行業(yè)：對五金產(chǎn)品，如各種金屬工具、鎖具、連接件等進(jìn)行退火，提高產(chǎn)品質(zhì)量。例如，對金屬工具進(jìn)行去應(yīng)力退火，可以防止工具在使用過程中出現(xiàn)變形和開裂的現(xiàn)象。
